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大气拉曼气溶胶激光雷达
大气气溶胶的气候强迫是目前气候变化因素中不确定性大的一项。气溶胶的光学特征直接影响大气辐射过程，也可以通过在微物理过程中与云-降水的相互作用间接影响辐射过程。有必要对气溶胶光学和微物理参数进行实时连续监测，降低气溶胶辐射强迫在天气和气候模式中的不确定性。本研究利用多波段Raman激光雷达(355、532和1064nm)对北京上空气溶胶进行了连续观测，建立了光学参数的自动算法[1，2]，并在此基础上提出了环境气溶胶微物理参数的3波段Raman激光雷达反演算法[3，4]。实现了对北京上空气溶胶光学和微物理参数垂直分布的实时监测反演。2016年12月至今，在北京大学(39.99N，116.31E)校内楼顶，利用北京大学环境科学系及国家重点实验室的一台多波段Raman激光雷达，对北京上空气溶胶进行了连续观测。利用观测得到的米散射和Raman散射信号，建立了355、532和1064nm后向散射系数及355nm消光系数的自动反演算法，得到了北京地区上空气溶胶光学特征。根据6S辐射传输模式中气溶胶模型，假设北京上空气溶胶由黑炭型(Soot)、可溶型(Water Soluble)和沙尘型(Dust)组合构成，各类型气溶胶均假设为对数正态分布;利用T-matrix米散射模型，计算三种气溶胶的光学参数(355、532和1064nm后向散射系数和355nm消光系数)制作查算表，米散射激光雷达总代理，查算表变量包括三种气溶胶数浓度(N1，米散射激光雷达中国区技术服务中，N2，N3)和可溶性气溶胶中心粒径(rg)。对比光学参数的观测值和模拟值，得到三种气溶胶数浓度和可溶型气溶胶中心粒径的优解，进而计算气溶胶微物理参数(有效半径、表面积浓度、体积浓度和复折射指数)，个例和统计分析表明结果合理。
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化学战剂探测拉曼气溶胶激光雷达
传统的化学战剂探测装置由士兵肩负，一边探测一边前进，探测速度慢，且士兵容易中1毒。
俄罗斯研制成功的KDKhr―1N远距离地面激光毒气报警系统，可以实时地远距离探测化学毒剂攻击，确定毒剂气溶胶云的斜距、中心厚度、离地高度、中心角坐标以及毒剂相关参数，并可通过无线电通道或有线线路向部1队自动控制系统发出报警信号，比传统探测前进了一大步。
德国研制成功的VTB―1型遥测化学战剂传感器技术更加，它使用两台9― 11微米、可在40个频率上调节的连续波CO2激光器，利用微分吸收光谱学原理遥测化学战剂，既安全又准确。
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拉曼气溶胶激光雷达
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基于Fernald法研究了激光雷达比设定值与激光雷达有效探测范围内气溶胶光学厚度之间的函数关系。针对函数的连续性，提出了以光学厚度为收敛判据，采用二分法反演低层气溶胶激光雷达比的新方法。2014年7月下旬，利用太阳光度计和西安理工大学自主研发的拉曼-米氏激光雷达对西安局部地区大气进行了实验观测，并利用所提出的方法进行了数据反演。实验结果表明，米散射激光雷达哪家好，西安局部地区气溶胶激光雷达比在观测期间比较平稳，基本为44或45。降雨当天，受大气湿度影响，激光雷达比值较大为51。利用激光雷达米氏散射回波信号和太阳光度计探测数据，提出了采用迭代反演算法开展气溶胶激光雷达比精细反演新方法，对研究气溶胶光学特性的精细反演算法具有重要的意义。
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第6年
