光学器件性能参数对激光雷达探测气溶胶和云退偏比的影响

二向色镜及偏振分光棱镜作为常用的光学器件,近年来在大气探测偏振激光雷达中得到了广泛使用。但两种光学元件性能上的非理想特性与安装时存在的偏振误差夹角等问题在一定程度上会对大气探测后向散射光的退偏比造成影响。针对偏振激光雷达标定中通常只考虑偏振分光棱镜影响的问题,通过仿真模拟分别分析了二向色镜、偏振分光棱镜以及二者级联下对大气中气溶胶的退偏比影响,并给出了误差分析。以532 nm和1064 nm两种波长下的沙尘粒子与卷云的后向散射光作为输入进行模拟计算,结果显示,常用的长波通二向色镜对模拟输入光源在1064 nm透射通道下有7.111%的退偏比变化,在532 nm反射通道下有3.012%的退偏比变化。对偏振分光棱镜而言,输入为532 nm及1064 nm处探测的沙尘粒子退偏比会分别产生21.333%和27.3%的相对误差变化,532 nm处探测的卷云退偏比会产生14.2%的相对误差变化。两种光学元件在存在偏振误差夹角时均会带来额外的退偏比误差增量,在两种光学元件级联条件下,对模拟光源的退偏比也表现出累加性的误差增大。

广州地区秋季PM_(2.5)和臭氧复合污染的观测研究

利用2019年9—10月广州市海珠湖大气成分观测站地表的气象要素和空气质量参数及垂直的颗粒物激光雷达观测资料,探讨不同PM_(2.5)-O_(3)污染类型对应的气象要素及大气污染物日变化特征、边界层内气溶胶分布特征,并对发生高PM_(2.5)-高O_(3)的成因进行分析.观测期间共出现25 d低PM_(2.5)-低O_(3)日(清洁日)、12 d低PM_(2.5)-高O_(3)日(污染日Ⅰ)和20 d高PM_(2.5)-高O_(3)日(污染日Ⅱ).对气象要素和污染物特征的分析表明,污染日Ⅱ在11:00—16:00的平均气温均超过30℃,相对湿度均低于60%,日均风速和最大J(NO_(2))分别为0.88 m·s^(-1)和0.007 s^(-1).污染日Ⅱ与清洁日相比,其对应的气象要素表现为显著的高温低湿特征;与单一的O_(3)污染日相比则表现为略低的光化辐射和较低风速特征.污染日Ⅱ的PM_(2.5)和O_(3)浓度日均值分别是清洁日的2.3和1.5倍,且对应着高浓度SO_(2)和NO_(2)、高大气氧化能力与细粒子占比.雷达观测结果表明,清洁日及污染日Ⅰ的气溶胶消光系数较小且主要在0.1~0.2 km^(-1),污染日Ⅱ的气溶胶消光系数则为0.2~0.3 km^(-1)且高值在500 m以下.污染日Ⅱ午后的气溶胶退偏比较清洁日与污染日Ⅰ高,具明显的二次气溶胶生成特征.污染日Ⅱ的典型污染过程分析表明,边界层演变可直接影响地表污染物分布,在副热带高压与台风外围下沉气流控制下,早上残留层内污染物的垂直向下输送过程对地表污染物浓度的积累有重要影响.