[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

说明书

本发明涉及一种轻度雾霾时大气消光系数的波段转换方法及系统，其中方法包括以下步骤：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。本发明结合激光雷达和太阳光度计的测量数据，实现消光系数的波段转换，通过数据对比减小了误差。

技术领域

本发明涉及大气光学技术领域，尤其涉及一种轻度雾霾时大气消光系数的波段转换方法及系统。

背景技术

雾霾是一种常见的天气现象，它是由于空气中含有的颗粒物、氮氧化物的总量超过正常水平，造成空气浑浊，能见度度降低。雾霾对大气的影响和它的气溶胶粒子分布具有直接关系。对于雾霾天气来说，不管是空气中的小粒子浓度还是大粒子浓度都比正常天气大的多。相比较雾天气，霾天气中的气溶胶小粒子大于雾天气中气溶胶小粒子浓度，而霾天气中气溶胶大粒子浓度远小于雾天气中气溶胶大粒子浓度。

雾霾天气时大气消光系数可采用设备进行测量，例如典型测量设备有激光雷达，它获取的激光后向散射可用来计算大气消光系数。但面临的问题是此时获取的大气消光系数与激光雷达的波长相关，并不能直接获取其它波段的大气消光系数。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中获取的大气消光系数与激光雷达的波长相关的缺陷，提供一种轻度雾霾时大气消光系数的波段转换方法及系统。

为了解决上述技术问题，本发明第一方面，提供了一种轻度雾霾时大气消光系数的波段转换方法，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。

在根据本发明所述的轻度雾霾时大气消光系数的波段转换方法中，优选地，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。

在根据本发明所述的轻度雾霾时大气消光系数的波段转换方法中，优选地，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。

在根据本发明所述的轻度雾霾时大气消光系数的波段转换方法中，优选地，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。