中层顶金属层小尺度过程的激光雷达观测研究

对武汉上空Fe原子层和Na原子层进行高分辨共体积同步探测，表征铁原子层和钠原子层在小时间尺度上的行为，特别是两种金属原子之间精细的定量关系（相同点和差异）。利用观测数据开展诊断分析，结合理论和数值模型，探索金属层小尺度行为背后的物理。为辨明空间和大气过渡区域(中层顶区域)的主要强迫，以及该区域中基本的物理过程提供新的线索。

武汉大学激光雷达研究组在国际上首次开展了偶发金属层三激光雷达共体积同时观测，发现偶发金属层通常是由多种金属原子/离子组成的混合体。不同种类金属原子或离子的密度增长出现在重叠的高度范围并呈现相同的运动，强的多金属偶发层显示出规则的高度关系：Nas最高，Fes比Nas低0.1-1km，Cas比Fes低几百米， Cas+最低，这个高度次序与热消融理论中沸点依赖的差致消融一致。我们建议偶发金属层是性质类似的宇宙灰尘集体直接消融的产物。观测还显示：在100km以上，常常出现弱的单一种类的Ca离子层，它们可能是由高速微流星溅射消融直接产生。我们在国际上首次全面质疑了现有金属层理论框架和传统观念，指出现有理论中的基本假定与观测事实矛盾。 . 利用自主研制的世界第二台大气水拉曼激光雷达，我们观察到晴空条件下大气水拉曼谱谱形具有普适的特征，它可以作为不同天气条件下辨识其它相态水的背景。我们首次测量了大气液水层的拉曼谱，发现大气液水层的拉曼谱与现有理论和实验室bulk water的测量结果不一致，它可望激起新的理论和观测研究。该测量结果还可能用于大气液水激光雷达的设计和改进。