[发明专利]基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶廓线反演方法

权利要求书

1.一种基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶廓线反演方法，其特征在于，包括：

S1，根据大气探测激光雷达数据，获取对应的气溶胶成分廓线初值；

S2，构建混合模式气溶胶光学特性正向模型；

S3，将所述气溶胶成分廓线初值输入至所述混合模式气溶胶光学特性正向模型进行模拟，得到双波长通道的气溶胶激光雷达比和模拟气溶胶消光系数廓线；

S4，基于所述气溶胶激光雷达比，采用Fernald法反演获得所述大气探测激光雷达数据的反演气溶胶消光系数廓线；

S5，根据所述模拟气溶胶消光系数廓线和所述反演气溶胶消光系数廓线，得到双波长通道的气溶胶消光系数廓线比值，基于所述气溶胶消光系数廓线比值来调整气溶胶总浓度，并计算气溶胶光学厚度值，基于所述气溶胶光学厚度值调整气溶胶成分比例；

S6，根据调整后的气溶胶总浓度和各成分比例，计算得到新的气溶胶成分廓线；

S7，判断所述S3中得到的所述模拟气溶胶消光系数廓线及所述S4中得到的所述反演气溶胶消光系数廓线之间的结果差异是否小于一阈值；若否，重复步骤S3～S6，直至所述S3中得到的所述模拟气溶胶消光系数廓线及所述S4中得到的所述反演气溶胶消光系数廓线之间的结果差异小于一阈值为止，迭代结束，完成气溶胶廓线反演。

2.根据权利要求1所述的基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶廓线反演方法，其特征在于，所述S2中构建混合模式气溶胶光学特性正向模型，包括：

S21，根据所述气溶胶成分廓线得到气溶胶尺度谱分布及气溶胶复折射率；

S22，基于米散射理论，根据所述气溶胶尺度谱分布及所述气溶胶复折射率，得到混合模式气溶胶光学特征参数；其中，该混合模式气溶胶光学特征参数用于实现所述混合模式气溶胶光学特性正向模型。

3.根据权利要求2所述的基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶廓线反演方法，其特征在于，所述S21中根据所述气溶胶成分廓线得到气溶胶尺度谱分布，包括：

S211，根据气溶胶成分的质量混合比廓线，计算各成分体积浓度；

S212，根据所述气溶胶各成分的体积浓度，采用对数正态分布函数得到气溶胶的体积谱分布；

S213，根据所述气溶胶的体积谱分布，计算得到气溶胶数浓度谱分布。

4.根据权利要求2所述的基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶廓线反演方法，其特征在于，所述混合模式气溶胶光学特征参数包括：不同类型气溶胶的消光系数、后向散射系数、气溶胶激光雷达比及气溶胶光学厚度。

5.根据权利要求1所述的基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶廓线反演方法，其特征在于，所述S1中根据大气探测激光雷达数据，获取对应的气溶胶成分廓线初值，包括：

S11，获取大气探测激光雷达数据；

S12，根据所述大气探测激光雷达数据得到对应的时间信息及经纬度信息；

S13，根据所述时间信息及所述经纬度信息从欧洲中期天气预报中心中第四代大气成分全球再分析数据库获取对应的气溶胶廓线历史数据；

S14，根据所述气溶胶廓线数据分析评估得到所述大气探测激光雷达数据对应的气溶胶成分廓线初值。

6.根据权利要求1所述的基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶廓线反演方法，其特征在于，所述S4中基于所述气溶胶激光雷达比，采用Fernald法反演获得所述大气探测激光雷达数据的反演气溶胶消光系数廓线，包括：

S41，选取对流层顶附近的清洁大气所在位置对应的气溶胶后向散射系数作为反演的边界值；

S42，基于所述气溶胶激光雷达比和所述边界值，采用所述Fernald法进行反演，得到所述大气探测激光雷达数据的反演气溶胶消光系数廓线。

7.根据权利要求5所述的基于双波长米散射激光雷达数据的气溶胶廓线反演方法，其特征在于，所述气溶胶廓线数据包括沙尘、海盐、硫酸盐、有机物和黑碳气溶胶中的一种或多种。