相干多普勒激光雷达是一种新兴的主动遥感探测仪器！_专业论文_技术文章

　　课题组使用自主研发的相干多普勒激光雷达(图1)测量了风廓线数据;结合标准大气模型、温度日变化模型和地面气象站资料，根据Tatarski经典的统计理论估算了大气折射率结构常数( );进一步给出其高时空分辨率的垂直剖面，分析时空变化特征，研究了多个气象参数变化对的影响。同时，估算和分析了湍流动能耗散率(ε)、垂直速度方差( )等湍流特征参数。

　　图1 相干多普勒测风激光雷达原理框图及系统外观照片(右下)

　　图2 2019年10月20日大气折射率结构常数日变化垂直剖面

　　图2表明大气折射率结构常数存在分层，且同一强度湍流层的高度随时间变化。总体而言，大气边界层内的湍流运动强度随高度增加而减弱，但在边界层下方，湍流强度出现较为明显的逆增长区。而大气边界层高度的变化，也影响了逆增长区的高度。部分时段和高度内湍流运动复杂，如3时-4时、8时-11时对应位置上风速均有较大的垂直梯度，其结构呈现“鼻状结构”，这可能是伴随着逆温层的大尺度低空急流或者强风速带所致。

　　图3 不同高度平均大气折射率结构常数日变化

　　图3显示大气折射率结构常数的分布与高度相关。随着高度的增加，湍流运动强度整体减弱的同时，其白天强、夜间弱、存在转换时刻的“墨西哥帽”式日变化结构也逐渐弱化。比如720 m高度上的大气折射率结构常数数值基本维持不变，这可能是随着高度升高、地表热辐射减弱使得湍流运动强度减弱，使得大气折射率结构常数失去了典型的日变化特征。

　　图4 垂直速度方差与大气折射率结构常数20 min平均廓线归一化相关图

　　通过外尺度与垂直风速标准差计算了湍流动能耗散率和垂直速度方差，并加以对比来验证估算结果的合理性。图4给出了不同时刻垂直速度方差与大气折射率结构常数的20 min平均廓线归一化相关图，可以看出12:50-13:10时段内，垂直速度方差与大气折射率结构常数的相关系数可达0.8以上。

　　图5 不同时刻湍流动能耗散率与大气折射率结构常数20 min平均廓线

　　图5给出了不同时刻湍流动能耗散率与大气折射率结构常数的20 min平均廓线，两者相关系数通常在0.6以上。

　　大气折射率结构常数、垂直速度方差和湍流动能耗散率之间的较高相关性体现了湍流运动在各个方向的一致性，也进一步印证了估算结果的合理性。

　　未来展望

　　研究结果初步验证了多普勒激光雷达在估算湍流参数的相关算法以及可行性。然而，湍流这一世纪难题，曾被称为“经典物理学的未解难题”，对其研究与认识仍任重而道远。

　　在项目的支持下，课题组还将围绕海-陆相互作用、城市热岛效应、复杂大气结构等内容，进一步使用超声风速仪、温度脉动仪等多种设备与多普勒激光雷达联合长期观测，提高湍流特性的探测高度、探测精度和时空分辨率，为我国沿海地区的大气污染物输送扩散、天气变化等研究提供重要支撑。

参考文献：中国光学期刊网

微信截图_20241231173700.png

　　您好,可以免费咨询,技术客服,Daisy

　　官网筱晓(上海)光子技术有限公司

　欢迎大家给我们留言，私信我们会详细解答，分享产品链接给您

　　免责声明：资讯内容来源于互联网，目的在于传递信息，提供专业服务，不代表本网站及新媒体平台赞同其观点和对其真实性负责。如对文、图等版权问题存在异议的，请联系我们将协调给予删除处理。行业资讯仅供参考，不存在竞争的经济利益。

原创作者：筱晓（上海）光子技术有限公司

多普勒激光, 激光光束, 探测仪器

已获得阿仪网信誉等级评定

企业档案

已获得阿仪网信誉等级评定

半导体连续激光器

其它连续激光器

光电探测器

脉冲激光器

光纤/光纤器件/光纤处理

光源(激光器)

光学有源器件

光学无源器件

光学测量仪器

太赫兹系统

加工定制产品

相机/镜头/机器视觉

技术文章

相干多普勒激光雷达是一种新兴的主动遥感探测仪器！

相关信息

推荐产品

已获得阿仪网信誉 等级评定

企业档案

已获得阿仪网信誉 等级评定

技术文章

相干多普勒激光雷达​是一种新兴的主动遥感探测仪器！

相关信息

推荐产品

已获得阿仪网信誉等级评定

已获得阿仪网信誉等级评定

相干多普勒激光雷达是一种新兴的主动遥感探测仪器！