【摘 要】
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相干多普勒测风激光雷达是一种主动激光遥感设备,具有体积小,动态探测距离远,时空分辨率高,精度高等特点,被广泛应用于大气风场遥感领域。本文基于深度信号功率谱分析,反演多大气参数,进一步扩展激光雷达的功能和应用。这些大气多参数在重力波、云、降水、湍流、大气污染、危险天气的探测和研究中发挥了重大作用。本论文研究了大气多参数探测多普勒激光雷达反演技术及应用,论文的主要工作如下:回顾了国内外从事测风激光雷达
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相干多普勒测风激光雷达是一种主动激光遥感设备,具有体积小,动态探测距离远,时空分辨率高,精度高等特点,被广泛应用于大气风场遥感领域。本文基于深度信号功率谱分析,反演多大气参数,进一步扩展激光雷达的功能和应用。这些大气多参数在重力波、云、降水、湍流、大气污染、危险天气的探测和研究中发挥了重大作用。本论文研究了大气多参数探测多普勒激光雷达反演技术及应用,论文的主要工作如下:回顾了国内外从事测风激光雷达的代表性研究机构和其发展水平,介绍了激光雷达在复杂风场、大气污染、湍流、降水、风力发电、航空安全和海上风场等领域的研究现状。从激光雷达原始的功率谱出发,系统地研究了功率谱特征参数提取、功率谱的识别和分离、云层提取、二维风场、风廓线、湍流强度、风切变强度以及大气消光系数等大气多参数反演算法。在大气动力学方面:(1)基于激光雷达探测数据和二维计算流体力学(CFD)数值模拟结果,分析了长寿命重力波的产生机理。(2)为保障70周年国庆相关航空活动,基于激光雷达的大气多参数,实现云、降水、风切变和湍流的识别和分类。(3)结合FY4A卫星,微波辐射计和激光雷达实测数据分析了一次人工降雨过程,并对云播种导致的云层相态变化做了深入分析。(4)结合激光雷达信号强度和风场数据,实现对本地点源污染的溯源,以及跨区域沙尘污染传输过程的探测和分析。在航空安全保障上,利用激光雷达在北京大兴国际机场实现对微下击暴流、风切变、顺风、湍流、阵风和气旋等机场危险天气的探测和预警。在海洋气象保障上,利用激光雷达成功实现我国万米载人深潜母船“探索二号”的舰尾流探测,利用载噪比和风场示踪了舰尾流场的分布。
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