Aerosol Lidar

Kejl tas-Sistema Lidar tal-Aerosol
Is-sistema lidar tal-ajrusol tkejjel il-profili tal-backscatter tal-ajrusol u/jew tas-sħab f'532 u 1064 nm u d-depolarizzazzjoni tal-ajrusol/sħaba f'532 nm. Il-profili ta 'backscatter f'dawn iż-żewġ wavelengths jipprovdu informazzjoni dwar il-konċentrazzjoni relattiva u d-distribuzzjoni spazjali tal-partiċelli ta' aerosol/sħab. It-tqabbil ta 'backscatter ta' aerosol/sħab fiż-żewġ wavelengths jipprovdi xi indikazzjoni tad-daqs tal-partiċelli. Kejl tal-effett depolarizzanti tal-partiċelli (jiġifieri, il-grad li fih il-polarizzazzjoni tad-dawl backscatered mill-partiċelli tvarja mill-polarizzazzjoni lineari tad-dawl tal-laser trażmess) jipprovdi indikazzjoni tal-fażi tal-partiċelli. Is-sinjali uv huma diretti lejn l-assemblaġġ tar-riċevitur arotel u s-sinjali 532- u 1064-nm huma diretti lejn l-assemblaġġ tar-riċevitur tal-lidar tal-ajrusol. Fir-riċevitur tal-lidar tal-ajrusol, shutter li jdur jimblokka s-sinjali b'saħħithom ħafna tal-medda qrib 532- u 1064-nm sabiex titnaqqas id-distorsjoni fis-sinjali relattivament aktar dgħajfa minn altitudni ogħla. Is-sinjali 532- u 1064-nm huma separati minn splitter tar-raġġ dichroic u s-sinjal 532-nm jiġi separat aktar f'komponenti ta' polarizzazzjoni ortogonali bl-użu ta' kubu tar-raġġ polarizzanti. Pjanċa ta 'nofs mewġ ikkontrollata bil-kompjuter quddiem il-kubu tar-raġġ polarizzanti hija mdawra sabiex il-polarizzazzjoni tas-sinjali 532 tkun parallela u perpendikolari għall-polarizzazzjoni tal-impulsi tal-lejżer trażmessi. Is-sinjali fiż-żewġ wavelengths u ż-żewġ polarizzazzjonijiet 532-nm huma trasmessi lil detectors fir-rack tal-akkwist tad-dejta tal-lidar tal-ajrusol permezz ta' kejbils tal-fibra ottika. Kull sinjal ottiku, il-backscatter totali ta' 1064-nm u l-backscatter ta' 532-nm paralleli u polarizzat perpendikolarment, huwa dirett lejn żewġ ditekters separati, b'10% jmorru lejn ditekter wieħed u 90% lejn l-ieħor, sabiex biex ikejlu b'mod aktar preċiż is-sinjali fuq il-firxa dinamika sħiħa tagħhom. Ir-ritorni ta' 532-nm jitkejlu b'tubi multiplikatur ta' foto u r-ritorni ta' 1064-nm jitkejlu b'dajowds tar-ritratti tal-valanga. Minħabba l-livelli għolja tas-sinjali ottiċi, id-dejta kollha tiġi akkwistata f'modalità analoga, bl-użu ta' konvertituri 12-bit analog-to-digital. L-istrument jaħdem kemm fil-kundizzjonijiet tad-dawl bi nhar kif ukoll bil-lejl, bi degradazzjoni żgħira fil-kwalità tad-dejta matul il-ġurnata.

Kejl tas-Sistema Lidar tal-Aerosol
Is-sistema lidar tal-ajrusol tkejjel il-profili tal-backscatter tal-ajrusol u/jew tas-sħab f'532 u 1064 nm u d-depolarizzazzjoni tal-ajrusol/sħaba f'532 nm. Il-profili ta 'backscatter f'dawn iż-żewġ wavelengths jipprovdu informazzjoni dwar il-konċentrazzjoni relattiva u d-distribuzzjoni spazjali tal-partiċelli ta' aerosol/sħab. It-tqabbil ta 'backscatter ta' aerosol/sħab fiż-żewġ wavelengths jipprovdi xi indikazzjoni tad-daqs tal-partiċelli. Kejl tal-effett depolarizzanti tal-partiċelli (jiġifieri, il-grad li fih il-polarizzazzjoni tad-dawl backscatered mill-partiċelli tvarja mill-polarizzazzjoni lineari tad-dawl tal-laser trażmess) jipprovdi indikazzjoni tal-fażi tal-partiċelli. Is-sinjali uv huma diretti lejn l-assemblaġġ tar-riċevitur arotel u s-sinjali 532- u 1064-nm huma diretti lejn l-assemblaġġ tar-riċevitur tal-lidar tal-ajrusol. Fir-riċevitur tal-lidar tal-ajrusol, shutter li jdur jimblokka s-sinjali b'saħħithom ħafna tal-medda qrib 532- u 1064-nm sabiex titnaqqas id-distorsjoni fis-sinjali relattivament aktar dgħajfa minn altitudni ogħla. Is-sinjali 532- u 1064-nm huma separati minn splitter tar-raġġ dichroic u s-sinjal 532-nm jiġi separat aktar f'komponenti ta' polarizzazzjoni ortogonali bl-użu ta' kubu tar-raġġ polarizzanti. Pjanċa ta 'nofs mewġ ikkontrollata bil-kompjuter quddiem il-kubu tar-raġġ polarizzanti hija mdawra sabiex il-polarizzazzjoni tas-sinjali 532 tkun parallela u perpendikolari għall-polarizzazzjoni tal-impulsi tal-lejżer trażmessi. Is-sinjali fiż-żewġ wavelengths u ż-żewġ polarizzazzjonijiet 532-nm huma trasmessi lil detectors fir-rack tal-akkwist tad-dejta tal-lidar tal-ajrusol permezz ta' kejbils tal-fibra ottika. Kull sinjal ottiku, il-backscatter totali ta' 1064-nm u l-backscatter ta' 532-nm paralleli u polarizzat perpendikolarment, huwa dirett lejn żewġ ditekters separati, b'10% jmorru lejn ditekter wieħed u 90% lejn l-ieħor, sabiex biex ikejlu b'mod aktar preċiż is-sinjali fuq il-firxa dinamika sħiħa tagħhom. Ir-ritorni ta' 532-nm jitkejlu b'tubi multiplikatur ta' foto u r-ritorni ta' 1064-nm jitkejlu b'dajowds tar-ritratti tal-valanga. Minħabba l-livelli għolja tas-sinjali ottiċi, id-dejta kollha tiġi akkwistata f'modalità analoga, bl-użu ta' konvertituri 12-bit analog-to-digital. L-istrument jaħdem kemm fil-kundizzjonijiet tad-dawl bi nhar kif ukoll bil-lejl, bi degradazzjoni żgħira fil-kwalità tad-dejta matul il-ġurnata.

Prinċipji Bażiċi ta 'Sejbien ta' Aerosol Lidar
Il-prinċipju ewlieni tal-iskoperta tal-lidar tal-ajrusol huwa li wara li l-lejżer emess mill-lejżer fl-atmosfera jiġi mferrex u assorbit mill-aerosols u l-molekuli tal-arja, is-sinjal tal-eku mxerred jiġi riċevut mit-teleskopju astronomiku, u mbagħad jinqasam b'mod fin, jiġi estratt u kkonvertit f'Elettriku is-sinjali jinkisbu bl-użu ta 'karta ta' akkwist ta 'dejta b'veloċità għolja u jiġu ffrankati. Fl-aħħarnett, permezz tal-ipproċessar tad-dejta u l-inverżjoni, tista 'tinkiseb l-informazzjoni karatteristika tal-aerosol. Normalment, sistema lidar tinkludi tliet sottosistemi: emissjoni tal-lejżer, riċeviment u skoperta tas-sinjali, u akkwist u pproċessar tad-dejta. Is-subsistema tal-emissjoni tal-lejżer tinkludi laser u espansjoni tar-raġġ. Skont it-tip ta 'materjal tax-xogħol, lejżers jistgħu jinqasmu f'lejżers solidi, semikondutturi, żebgħa u tal-gass; espansuri tar-raġġ jistgħu jespandu l-post tal-lejżer filwaqt li jagħmlu l-angolu tad-diverġenza iżgħar. Is-subsistema li tirċievi s-sinjal tinkludi teleskopji, aperturi, spettroskopji, ditekters, eċċ Teleskopji użati komunement jinkludu teleskopji li jirriflettu Newtonjani u teleskopji li jirriflettu Cassegrain; l-apertura titqiegħed fil-fokus tat-teleskopju, li jista 'jnaqqas il-ħoss fl-isfond fis-sema u l-influwenza ta' effetti multipli ta 'tifrix; bħalissa l-intraċċar prinċipalment jużaw dajowds tal-valanga (APD), tubi fotomultiplikaturi (PMT) u apparat akkoppjat ta 'ċarġ (CCD), eċċ.

Sinjal ta' Tixrid ta' Aerosol ta' Aerosol Lidar
Is-sinjal tat-tifrix tal-ajrusol huwa relatat mal-ispettru tad-daqs tal-partiċelli, tul ta 'mewġ, indiċi rifrattiv atmosferiku, konċentrazzjoni, eċċ Billi jitkejlu sinjali tal-eku f'meded differenti, jistgħu jinkisbu proprjetajiet ottiċi tal-ajrusol, bħal koeffiċjent ta' estinzjoni, koeffiċjent ta 'backscatter, proporzjon tar-radar (LR) , fond ottiku tal-ajrusol (AOD), indiċi tal-wavelength, eċċ Il-koeffiċjent tal-estinzjoni tal-ajrusol u l-koeffiċjent ta 'backscatter huma żewġ parametri mhux magħrufa tal-ekwazzjoni lidar. Iktar ma jkun kbir il-koeffiċjent ta 'backscattering, aktar tkun b'saħħitha l-abbiltà tat-tifrix tal-partiċelli fl-atmosfera, u viċi versa. Hemm ħafna fatturi li jaffettwaw il-koeffiċjent ta 'backscattering, bħall-konċentrazzjoni tal-partikuli u r-raġġ tal-partiċelli, u r-relazzjoni bejniethom hija kumplessa. Il-koeffiċjent tal-estinzjoni tal-ajrusol jirrifletti l-kapaċità tal-estinzjoni tal-ajrusol. L-indiċi tal-wavelength Ångström huwa parametru importanti li jkejjel id-distribuzzjoni tad-daqs tal-partiċelli li jxerrdu l-miter. Il-valur tal-indiċi tal-wavelength huwa ġeneralment fil-medda ta '{{0}}.0, li huwa relatat mill-qrib mad-daqs tal-ajrusol, li jiżvela d-dipendenza tal-estinzjoni fuq il-wavelength tad-dawl inċidentali. Meta r-raġġ tal-partiċelli tal-ajrusol huwa kbir meta mqabbel mal-wavelength tal-laser inċidentali.

Aerosol Lidar Huwa Għodda Affidabbli għas-Sejbien Attiv ta' Remote Sensing ta' Aerosols Atmosferiċi
Lidar huwa għodda affidabbli għall-iskoperta attiva ta 'remote sensing ta' aerosols atmosferiċi. Id-disinn tal-istruttura, l-ispeċifikazzjonijiet, il-kampanja ta 'osservazzjoni, u l-prinċipju ta' skoperta tal- huma introdotti. Biex tiġi żgurata l-eżattezza u l-affidabbiltà tad-dejta tal-osservazzjoni tal-lidar, il-kontenut tal-kalibrazzjoni, u l-metodi tal-lidar huma proposti, inkluż il-korrezzjoni, u l-inkullar tad-dejta oriġinali, il-kollimazzjoni tal-assi ottiċi li jittrasmettu u li jirċievu, l-ittestjar tas-saturazzjoni tas-sinjal, il-korrezzjoni tat-twaħħil ta 'rayleigh molekulari u d-determinazzjoni tal-fattur ta' korrezzjoni tal-proporzjon tad-depolarizzazzjoni. Ir-riżultati tas-sejbien juru l-affidabbiltà tal-lidar li effettivament jista 'jikseb il-karatteristiċi ta' varjazzjoni temporali u spazjali taċ-ċpar. Il-profili tal-koeffiċjent tal-estinzjoni tal-ajrusol, it-temperatura potenzjali u l-umdità relattiva jistgħu jintużaw b'mod effettiv biex janalizzaw il-ħxuna taċ-ċpar u l-influwenza tal-umdità relattiva fuq il-partiċelli tal-ajrusol. Id-dejta tal-moniter tal-kwalità tal-arja turi li pm10 huwa l-inkwinant ewlieni u l-proporzjon ta 'pm2.5/pm10 huwa korrelatat b'mod negattiv mal-umdità relattiva. It-temp u l-klima huma affettwati minn interazzjonijiet aerosol-radjazzjoni u aerosol-sħaba. L-effett klimatiku dirett tal-aerosols huwa li jaffettwa l-bilanċ tar-radjazzjoni tal-atmosfera tad-dinja billi jxerred u jassorbi r-radjazzjoni solari, u b'hekk jaffettwa t-tibdil fil-klima. U l-effett klimatiku indirett ta 'l-aerosols huwa li jaġixxi bħala n-nukleu ta' kondensazzjoni tas-sħab, li jibdel il-proprjetajiet ottiċi tas-sħab, l-ammont ta 'sħab u l-ħajja tas-sħab, u mbagħad jaffettwa l-bilanċ tar-radjazzjoni tad-dinja-atmosfera. Bħala konklużjoni, l-ajrusols atmosferiċi għandhom impatti importanti fuq it-temp, il-klima, l-ambjent tal-għajxien u s-saħħa tal-bniedem.