[发明专利]一种基于混合型激光雷达的大气边界层探测方法

摘要

本发明公开了一种基于混合型激光雷达的大气边界层探测方法。其基本原理为：利用一台混合型激光雷达，集成直接探测气溶胶激光雷达系统和相干测风激光雷达系统，同时探测气溶胶光学特性和湍流强度的垂直廓线，分别反演出大气边界层高度，利用两者差值与选定阈值的比较，判定出不同类型的大气边界层。该方法仅使用一台设备即可定量的对大气边界层进行分类，并对各类型边界层进行定量的参数化描述，有助于气候模型、天气预报模型、大气污染扩散模型等大气模式精度的进一步提高。

主权项

1.一种基于混合型激光雷达的大气边界层探测方法，其特征在于：所述混合型激光雷达包括：连续激光器(1)、分束器(2)、声光调制器(3)、光纤放大器(4)、环形器(5)、双筒型望远镜(6)、光开关(7)、耦合器(8)、平衡探测器(9)、模拟采集卡(10)、计算机(11)、滤波器(12)、探测器(13)、数字采集卡(14)；双筒型望远镜(6)包括发射望远镜和接收望远镜；连续激光器(1)的输出端与分束器(2)的输入端连接，分束器(2)的第一输出端与声光调制器(3)的输入端连接，分束器(2)的第二输出端与耦合器(8)的第一输入端连接，声光调制器(3)的输出端与光纤放大器(4)的输入端连接，光纤放大器(4)的输出端与环形器(5)的输入端连接，环形器(5)的收发端与发射望远镜连接，环形器(5)的输出端与光开关(7)的输入端连接，光开关(7)的输出端与耦合器(8)的第二输入端连接，耦合器(8)的输出端与探测器(9)连接，探测器(9)的输出端与模拟采集卡(10)连接，模拟采集卡(10)与计算机(11)连接；接收望远镜的输出端与滤波器(12)连接，滤波器(12)的输出端与探测器(13)的输出端连接，探测器(13)的输出端与数字采集卡(14)连接，数字采集卡(14)与计算机(11)连接；所述方法包括：步骤一：使用混合型激光雷达进行观测，获得垂直方向的气溶胶光学特性廓线和垂直风速廓线；步骤二：根据获得的气溶胶光学特性廓线反演大气边界层高度H₁；步骤三：根据获得的垂直风速廓线反演大气边界层高度H₂；步骤四：对H₁和H₂进行比对；当ΔH小于预设的高度阈值时，判定从近地面到max(H₁,H₂)处大气边界层为对流边界层；ΔH＝|H₁‑H₂|；当ΔH大于高度阈值时，判定距离ΔH大于高度阈值时刻最近的、且在该时刻之前的ΔH＝0的时刻开始，到ΔH再次等于0的时刻之间，从近地面到H2处为稳定边界层；判定H₂到H₁之间为残留层。