利用激光雷达研究上海地区霾的垂直结构

霾导致的大气环境恶化给上海地区社会和经济发展带来严重危害，但目前研究霾垂直结构的客观技术方法很缺乏。为此本项目拟开展以下研究：（1）选取不同程度的低能见度天气过程，研究地面微脉冲激光雷达后向散射系数、消光系数和光学厚度廓线的反演及提高其精度的方法；（2）把上述光学参量与气溶胶组分、浓度、相对湿度、风廓线、温湿廓线等资料结合起来，建立地面微脉冲激光雷达识别霾的方法；（3）研究CALIPSO星载激光雷达后向散射系数、消光系数和光学厚度的反演方法，并利用地面微脉冲激光雷达对其进行校验，改进其精度；（4）利用星载激光雷达多波段和极化探测优势，结合地面资料对霾进行识别，建立一套上海地区星载与地面激光雷达联合识别霾的方法；（5）揭示上海地区霾的垂直结构及其时空演变规律。为地基与空基相结合的霾综合预报预警和进一步的霾研究提供理论基础和方法依据。

项目完成了预定研究内容，达到了拟定的研究目标，取得了以下成果：针对不同程度的低能见度天气包括霾、浮尘和雾，统计分析了其时空分布、物理特性及气象条件；结合地面光度计、浊度计观测资料计算反演了地面微脉冲激光雷达的后向散射系数、消光系数廓线和光学厚度，把上述光学参量与气溶胶组分、浓度、相对湿度、风廓线、温湿廓线等资料结合起来，建立了地面微脉冲激光雷达识别霾的方法，并首次给出了垂直能见度的计算方法；应用CALIPSO level 1和level 2产品，通过星载激光雷达后向散射系数、消光系数、光学厚度、色比和退偏比，结合地面多种观测资料对霾进行识别，并与地面微脉冲激光雷达的后向散射系数、消光系数和光学厚度进行对比，分析其误差，建立了一套上海地区星载与地面激光雷达联合识别霾的方法，揭示了上海地区霾的垂直结构及其时空演变规律，并给出了其影响因素分析结果，为地基与空基相结合的霾综合预报预警和进一步的霾研究提供了新的数据依据和方法参考。培养教师2人，研究人员2人、已毕业硕士研究生4名、在读博士研究生1名，在读硕士研究生2名，在核心以上专业期刊发表论文8篇、完成硕士学位论文4篇。