紧凑型高重频光纤激光短程高光谱分辨率气溶胶探测激光雷达

发布时间：2026-03-23 打印

　　文章聚焦短程高光谱分辨率激光雷达（SR-HSRL）在气溶胶探测中的应用。为解决传统长程HSRL在近源测量的局限性，研究团队开发了一款新型SR-HSRL原型系统。该系统采用紧凑型、高重复频率的光纤激光器（波长532 nm，脉宽4.96 ns，重复频率50～65 kHz，线宽300 MHz）与碘化物吸收池相结合，通过独特的技术手段实现了高精度的气溶胶后向散射系数反演。

　　研究团队首先利用微脉冲激光雷达获取大气回波信号，经标准校正后得到归一化相对后向散射（NRB）时间序列。接着采用Fernald双组分激光雷达反演算法，结合无线电探空仪提供的温压湿廓线数据，计算气溶胶后向散射系数。为消除气溶胶吸湿增长对结果的影响，创新性地引入κ-Köhler理论，结合地面观测的气溶胶粒径分布和云凝结核（CCN）浓度数据，推导出气溶胶吸湿增长修正因子ƒ(RH)。最后，将修正后的干气溶胶后向散射系数与地面同步测量的气溶胶数浓度、CCN和冰核粒子（INP）浓度进行线性拟合，得到垂直方向上的气溶胶、CCN和INP分布特征。

　　通过在德克萨斯州加尔维斯顿和霍克利等地开展TRACER实验，验证了该方法的有效性。结果表明，该方法能准确捕捉到边界层内气溶胶的垂直分布变化，有效区分不同高度上湿度增强散射与真实气溶胶层的贡献。此外，对比分析还发现，尽管微型微脉冲激光雷达（miniMPL）与ARM MPL在高层信号噪声存在差异，但二者在低层观测结果具有较好的一致性，证实了miniMPL作为便携式气溶胶探测设备的潜力。相关研究以Short-Range High Spectral Resolution Lidar for Aerosol Sensing Using a Compact High-Repetition-Rate Fiber Laser为题发表在Remote Sensing期刊上。

(本篇编译：马杰)

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