[发明专利]一种轻度雾霾时大气消光系数的波段转换方法及系统

权利要求书

1.一种轻度雾霾时大气消光系数的波段转换方法，其特征在于，该方法包括：

采用激光雷达和太阳光度计分别进行气溶胶光学特性测量，获得激光雷达数据和太阳光度计数据；

根据所述太阳光度计数据反演获得大气光学厚度，并采用消光法反演获得低层大气的气溶胶粒子谱分布，计算与激光雷达的发射激光波长相一致时的消光系数；

根据所述激光雷达数据计算低层大气对应的消光系数；

将根据太阳光度计数据计算的消光系数与根据激光雷达数据计算得到的消光系数比对，符合则基于低层大气的气溶胶粒子谱分布计算各波长的消光系数，实现消光系数的波段转换，不符合则判定为无效数据；

所述根据所述太阳光度计数据反演获得大气光学厚度的步骤具体为：

基于均匀平行球面大气假定将大气分为两层，第一层为低层大气，第二层为上层大气，太阳光线通过第一层大气路径和第二层大气路径随太阳天顶角发生变化；

采用多个太阳天顶角下的数据通过多元线性回归方法计算得到这两层的大气路径长度；

基于所述大气路径长度分别计算获得低层大气和上层大气的光学厚度；

所述采用消光法反演获得低层大气的气溶胶粒子谱分布的步骤具体为：

将气溶胶假定为球体，采用米氏原理建立不同尺度的单粒子光学特性数据库；

建立低层大气的光学厚度与气溶胶粒子谱分布的联系，反演获得低层大气的气溶胶粒子谱分布；

所述建立低层大气的光学厚度与气溶胶粒子谱分布的联系，反演获得低层大气的气溶胶粒子谱分布的步骤具体为：

通过以下公式，建立光学厚度τ与气溶胶粒子谱分布n(r)之间的联系，采用Junge谱分布对气溶胶谱粒子分布进行描述，反演Junge谱分布参数：

其中，σ(λ)为消光系数，r为气溶胶粒子半径，λ为波长，Q_e为消光效率因子，z为大气高度。

2.根据权利要求1所述的轻度雾霾时大气消光系数的波段转换方法，其特征在于，所述根据所述激光雷达数据计算低层大气对应的消光系数的步骤具体为：

根据测量的激光雷达数据利用激光雷达数据反演软件获得不同探测距离处的消光系数；

利用不同探测距离处的消光系数计算低层大气对应的消光系数。

3.根据权利要求1所述的轻度雾霾时大气消光系数的波段转换方法，其特征在于，所述计算与激光雷达的发射激光波长相一致时的消光系数的步骤具体为：

基于获得的Junge谱分布以及建立的单粒子光学特性数据库，根据消光系数计算公式，计算与激光雷达的发射激光波长相一致波长的消光系数。

4.根据权利要求3所述的轻度雾霾时大气消光系数的波段转换方法，其特征在于，所述基于低层大气气溶胶粒子谱分布计算各波长的消光系数的步骤具体为：基于Junge谱分布以及建立的单粒子光学特性数据库，根据消光系数计算公式，计算各波段的消光系数，实现消光系数的波段转换。

5.一种轻度雾霾时大气消光系数的波段转换系统，其特征在于，包括：

数据获取单元，用于获取采用激光雷达和太阳光度计进行气溶胶光学特性测量的激光雷达数据和太阳光度计数据；

第一数据处理单元，用于根据所述太阳光度计数据反演获得大气光学厚度，并采用消光法反演获得低层大气的气溶胶粒子谱分布，计算与激光雷达的发射激光波长相一致时的消光系数；

第二数据处理单元，用于根据所述激光雷达数据计算低层大气对应的消光系数；

波段转换单元，将根据太阳光度计数据计算的消光系数与根据激光雷达数据计算得到的消光系数比对，符合则基于低层大气的气溶胶粒子谱分布计算各波长的消光系数，实现消光系数的波段转换；

第一数据处理单元根据所述太阳光度计数据反演获得大气光学厚度的步骤具体为：基于均匀平行球面大气假定将大气分为两层，第一层为低层大气，第二层为上层大气，太阳光线通过第一层大气路径和第二层大气路径随太阳天顶角发生变化，采用多个太阳天顶角下的数据通过多元线性回归方法计算得到这两层的大气路径长度；基于所述大气路径长度分别计算获得低层大气和上层大气的光学厚度；

所述第一数据处理单元采用消光法反演获得低层大气的气溶胶粒子谱分布的步骤具体为：

将气溶胶假定为球体，采用米氏原理建立不同尺度的单粒子光学特性数据库；

建立低层大气的光学厚度与气溶胶粒子谱分布的联系，反演获得低层大气的气溶胶粒子谱分布；

所述建立低层大气的光学厚度与气溶胶粒子谱分布的联系，反演获得低层大气的气溶胶粒子谱分布的步骤具体为：

通过以下公式，建立光学厚度τ与气溶胶粒子谱分布n(r)之间的联系，采用Junge谱分布对气溶胶谱粒子分布进行描述，反演Junge谱分布参数：

其中，σ(λ)为消光系数，r为气溶胶粒子半径，λ为波长，Q_e为消光效率因子，z为大气高度。