基于激光数据的北极海水二氧化碳分压研究

星载激光雷达作为一种新型的主动遥感技术,为全球海洋昼夜以及极地冬季海水二氧化碳分压的研究提供了可能。研究通过使用云-气溶胶激光雷达与红外探路者卫星(CALIPSO)数据,对全球海表面叶绿素a(Chla)浓度进行了反演,并构建了基于激光数据的前向神经网络模型(FNN-LID),重构了北冰洋海水二氧化碳分压(pCO_(2))昼/夜长时序数据集。在此基础上,对基于主动遥感的极地海水Chla浓度和海水pCO_(2)数据进行了验证与分析。结果显示,基于该算法的反演产品,具有较高的数据质量,不论是和其他被动遥感的产品还是独立浮标观测数据集都有较好的一致性,且能够有效“填充”极地冬季的数据空白。在北冰洋海区,受陆源强烈影响的边缘海都表现为较高的海表Chla浓度。北冰洋海水pCO_(2)的空间格局表现出经向的差异,且pCO_(2)的季节变化十分剧烈,甚至超过80μatm。近20年来,北冰洋稳定地表现为大气二氧化碳的汇,而在东西伯利亚海和喀拉海等海冰显著衰退的地区,海面pCO_(2)的增长率非常显著。

ARL-1 Raman激光雷达系统探测大气二氧化碳

介绍了中国科学院安徽光学精密机械研究所研制的测量对流层大气二氧化碳的ARL-1 Raman激光雷达系统,以Nd:YAG三倍频作为发射光源,接收大气中氮气和二氧化碳的Raman后向散射信号,反演大气中的二氧化碳混合比分布。在ARL-1 Raman激光雷达系统中,设计了测量Rama激光雷达常数的标定装置,实验结果表明,定标光源LED的稳定度可达99.5%。利用该系统对边界层二氧化碳进行了初步定量测量和分析。

拉曼激光雷达测量大气二氧化碳不确定性分析

中国科学院安徽光学精密机械研究所研制了一台ARL-1二氧化碳拉曼激光雷达,结合实际大气条件,利用拉曼激光雷达的观测例子和分析仪观测结果,分析了拉曼激光雷达测量大气二氧化碳的不确定性。分析结果表明,拉曼激光雷达在对流层低层具有良好的稳定性和较高的测量精度,在较好的天气条件下,1 km高度范围内,ARL-1拉曼激光雷达的测量不确定性可控制在1.2 ppm内,在2 km高度范围内可控制在2.5 ppm内。

机载激光雷达测量二氧化碳浓度误差分析

差分吸收激光雷达是高精度测量大范围二氧化碳浓度的有效手段。研究了机载路径积分差分吸收激光雷达测量二氧化碳柱线浓度的主要误差项,分析了这些误差项导致的二氧化碳柱线浓度反演误差。介绍了机载差分吸收激光雷达基本工作原理,并理论分析了大气温度、压强和水汽不确定性误差,激光频率稳定性和飞机姿态速度测量不确定性等系统误差,以及不同地表反射率产生的随机误差。分析结果表明:在二氧化碳浓度380 ppm(1 ppm=10-6)时,机载激光雷达二氧化碳柱线浓度综合测量误差约为0.71 ppm,满足1 ppm的二氧化碳柱线浓度高精度测量需求。

拉曼散射激光雷达反演二氧化碳测量结果的可靠性分析

拉曼散射法测量大气二氧化碳(CO2)是一种利用大气中CO2分子和N2分子与激光相互作用产生Raman散射频移来实现探测CO2混合比分布的探测技术。介绍了中国科学院安徽光学精密机械研究所自主研制的拉曼散射激光雷达系统,以及用于大气CO2时空间分布测量的原理和方法。将两台事先校准过的CO2分析仪布置在激光雷达水平光路的发射端和1km位置进行同时测量,实验结果表明:两台分析仪分别与激光雷达近端和远端得到的CO2混合比随时间的变化具有较好的一致性,统计一整夜测量结果的平均值分别相差0.8ppm和3.51ppm;结合激光光路下垫面的不同对近端与远端结果的差异进行了分析说明,充分表明了拉曼散射激光雷达测量结果的可靠性。

测量风速和大气扰动的二氧化碳相干激光雷达

研究了两种以连续波和以横激大气压强气体二氧化碳激光器为基础的相干光雷达系统.经过检测已用于大气风速的测量.研究出一种大气扰动参量长距离无损检测的新方法,并且用实验加以证实,该方法中利用了连续波多普勒光雷达.是以某些外差多普勒频谱处理为基础.能测量风速大小。

拉曼激光雷达探测对流层二氧化碳浓度分布

为了预测大气中二氧化碳对气候变化的影响,准确可靠的监测对流层二氧化碳浓度分布变得非常重要。拉曼激光雷达是探测大气二氧化碳浓度分布的一种先进的工具。本文介绍了拉曼激光雷达探测大气二氧化碳浓度的原理和方法;中国科学院安徽光学精密机械研究所研制的L625拉曼激光雷达增加了测量对流层二氧化碳浓度分布的功能,对该雷达的重要器件和参数进行了简要介绍;分析了L625拉曼激光雷达探测对流层大气二氧化碳浓度的测量精度;得到了对流层2-7.5 km高度上二氧化碳浓度分布的初步测量结果。由测量结果可以看出合肥地区夜晚二氧化碳垂直方向浓度变化很小,在380 ppmv左右有轻微变化。实验验证了L625拉曼激光雷达探测二氧化碳浓度分布是可行的,并且能够达到较高的测量精度,具有较好的稳定性。

我国首台二氧化碳拉曼激光雷达系统研制成功

不久前，中科院安徽光学精密机械研究所承担的中科院重点装备“二氧化碳拉曼激光雷达”研制成功，并顺利通过了中科院相关专家组验收。

相干差分吸收二氧化碳激光雷达仿真与误差分析

阐述了相干差分吸收激光雷达(CDIAL)探测大气二氧化碳(CO_(2))的原理,设计了1.57μm波段微脉冲相干探测系统,并对系统的回波信号进行了仿真。通过仿真计算分别探究了温度、压力、波长等因素对差分光学厚度计算及CO_(2)体积分数的反演精度的影响。仿真结果显示:当波长漂移为0.5 pm、温度不确定度为1 K、压强不确定度为1 h Pa、水汽体积分数测量不确定度为10%时,这些参数引起的总体误差为0.45%;在大气中CO_(2)的体积分数为4×10^(-4)时,微脉冲相干激光雷达探测CO_(2)体积分数的测量误差约为1.8×10^(-6)。

我首台大气二氧化碳探测拉曼激光雷达研制成功填补我国大气二氧化碳空间分布探测技术空白

由中科院安徽光学精密机械研究所承担的中科院重点装备“二氧化碳拉曼激光雷达”日前研制成功，并通过中科院组织的专家组验收。

我首台大气二氧化碳探测拉曼激光雷达研制成功填补我国大气二氧化碳空间分布探测技术空白

由中科院安徽光学精密机械研究所承担的中科院重点装备“二氧化碳拉曼激光雷达”不久前研制成功，并通过中科院组织的专家组验收。

我国首台大气二氧化碳探测拉曼激光雷达研制成功

由中科院安徽光学精密机械研究所承担的中科院重点装备“二氧化碳拉曼激光雷达”近期研制成功，并通过中科院组织的专家组验收。

大气二氧化碳探测拉曼激光雷达

由中科院安徽光学精密机械研究所承担的中科院重点装备“二氧化碳拉曼激光雷达”日前研制成功，并通过中科院组织的专家组验收。二氧化碳拉曼激光雷达系统是我国第一台具有自主知识产权的探测大气温室气体二氧化碳时空分布的激光雷达系统，能够全方位探测大气二氧化碳浓度距离分布。

地表反射率对星载差分吸收二氧化碳反演的影响

星载主动式差分吸收是目前较为精准监测全球二氧化碳的方法。大气中气压、温度、湿度、地表反射率及硬件系统中线宽、滤波器带宽等对反演误差都有影响,其中地表反射率对反演误差有着不可忽视的影响。实验结果表明光斑足迹越小、间隔距离越大、地貌越复杂,反演误差就会越大。在光斑直径为100 m、距离间隔为10 m时,6种地貌的绝对误差在0.0215×10^(-6)~0.2134×10^(-6),控制在1×10^(-6)之内,这对实际硬件参数设计有一定参考意义。

二氧化碳激光治疗皮肤病的临床体会

激光具有能量密度高，方向性强，相干性好，特别是有强烈的光效应、电效应、热效应、压力效应和磁效应等，医疗应用范围遍及眼科、皮肤科、外科、内科、口腔科、妇产科、耳鼻喉科、理疗科以及针灸科等。二氧化碳激光具有强的相干性和方向性，

一种基于多普勒原理的相干测风激光雷达及其外场应用

精确观测大气风场在气象、军事、航空航天等领域具有十分重要的意义。相干测风激光雷达能够实时有效地进行大气矢量风场探测。为此研制出一款基于多普勒原理的相干测风激光雷达,并进行外场观测验证了其性能。该系统可探测垂直上空45~3000m的水平风场以及垂直气流,最大可探测风速为60m/s。分析比对了该雷达于2021年10月16日08:00―20日00:00在广州市黄埔区气象局观测的数据与同时段同地点微波风廓线雷达的观测数据,结果表明二者具有良好的一致性。重点分析了2021年10月18日10:00―20日00:00的典型观测数据,进一步验证了该相干测风激光雷达所测数据的准确性。该雷达在风场探测上的应用将为气象参数监测和预报精度的提高以及极端灾害性天气的预警提供实时数据支撑。

便携式相干激光测风雷达系统研制及风场探测

研制了一种便携式相干激光雷达系统,该系统具有结构紧凑、体积小、重量轻、自动化程度高等优点,系统整体重量不超过15 kg,可蓄电池工作。该系统采用了一种快速频率处理算法,提高了多普勒频移处理速度,相比传统的处理方法单个径向风速处理时间缩短了3倍。系统经过外场实验验证,探测高度达到1.5 km,风速探测范围为0~50 m/s。

大气环境监测卫星星载IPDA激光雷达的大气二氧化碳柱浓度反演及多源数据对比验证

基于星载积分路径差分吸收(IPDA)激光雷达探测数据对全球二氧化碳柱浓度(XCO_(2))进行反演并利用全球CO_(2)柱浓度观测网(TCCON)、轨道碳观测者2号(OCO-2)卫星以及碳追踪器三者的CO_(2)数据产品验证了反演结果的准确性。结果表明:IPDA激光雷达的反演结果与TCCON的观测结果一致性较好,两者的平均偏差为0.3×10^(-6),决定系数(R2)为0.952,均方根误差(RMSE)为0.584×10^(-6)。与OCO-2和CT的XCO_(2)数据产品的对比结果也显示出IPDA激光雷达反演结果与TCCON数据产品的吻合程度均高于OCO-2卫星与碳追踪器,进一步表明IPDA激光雷达能够获得更准确的全球XCO_(2)观测数据。IPDA激光雷达对于不同地表类型上空的XCO_(2)探测精度存在一定差异,在空间分辨率为50 km(陆地)和100 km(海洋)下,其探测精度主要分布在(0.80~0.82)×10^(-6)与(0.76~0.78)×10^(-6),均满足1×10^(-6)的探测精度要求。星载IPDA激光雷达的全天时、高精度探测技术将在今后全球碳源碳汇研究中发挥重要作用。

相干测风激光雷达功率谱估计硬件系统综述

相干测风激光雷达探测回来的回波信号需要使用FFT(Fast Fourier Transform,快速傅里叶变换)进行功率谱估计,在这个过程中离不开硬件系统的参与。在介绍了FFT算法对硬件需求的基础上,对应用于FFT算法的计算机和硬件电路板的研究进展和优缺点进行了分析。结果表明,随着对数据处理的精度以及软件复杂度的提高,计算机存在着无法改变的缺点;随着芯片技术的发展,以Zynq为核心的硬件电路板是最有发展前途的。最后对相干测风激光雷达FFT功率谱估计硬件系统进行了总结与展望。

基于相干测风激光雷达数据的南京地区风场特征分析

为了进一步分析南京地区的风场特征,文章利用1.5μm全光纤相干测风激光雷达在南京栖霞沿江地区进行了1年时间的连续观测,通过与附近自动气象站的风场观测数据对比,验证了雷达观测数据的可靠性。基于雷达观测数据,统计分析了南京地区低空风场的分布特征、风速的季节与日变化规律,对南京地区风资源评估具有一定参考性。