CALIOP數(shù)據(jù)在氣溶膠與海面風速關(guān)系研究和星載激光相干測風仿真的應(yīng)用.pdf

1、正交偏振云-氣溶膠激光雷達CALIOP是CALIPSO衛(wèi)星的主要載荷，可提供全球范圍內(nèi)氣溶膠和云的高精度、高分辨率三維觀測數(shù)據(jù)。本文旨在利用CALIOP星載激光雷達氣溶膠三維觀測數(shù)據(jù)，研究全球范圍內(nèi)氣溶膠的空間分布。通過氣溶膠空間分布信息和氣溶膠分類信息，研究和分析海洋上空氣溶膠與海面風速間關(guān)系，包括光學厚度和氣溶膠高度與海面風速的研究。首次將CALIOP實際觀測的氣溶膠后向散射系數(shù)三維分布數(shù)據(jù)應(yīng)用于星載相干多普勒測風激光雷達的性能仿真

2、之中。
　　利用CALIOP L2 V3.012008年-2010年氣溶膠分層數(shù)據(jù)產(chǎn)品和2008年氣溶膠剖面數(shù)據(jù)產(chǎn)品的夜間數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)計分析，得到氣溶膠出現(xiàn)概率、氣溶膠分層情況、氣溶膠層頂高度、氣溶膠光學厚度、氣溶膠后向散射系數(shù)、氣溶膠標高的全球分布和海上各類型氣溶膠位置分布。
　　結(jié)合與CALIPSO衛(wèi)星準同步AQUA衛(wèi)星的AMSR-E海面風速數(shù)據(jù)，研究全球海洋上空波長為532nm的氣溶膠光學厚度和海面風速間的關(guān)系。研究結(jié)

3、果表明，兩者關(guān)系不隨季節(jié)和年份變化，且受氣溶膠類型影響較小，與純海洋性氣溶膠光學厚度與風速關(guān)系相近。光學厚度與風速關(guān)系主要受風速緯度分布的影響，以純海洋性氣溶膠進行研究，在不考慮4 m/s以下風速時，光學厚度與海表面風速在不同緯度帶內(nèi)成線性關(guān)系，隨著緯度的增加線性斜率減少，文中4個緯度帶的斜率范圍是0.005-0.0086。純海洋性氣溶膠層頂高度同光學厚度一樣，與風速的關(guān)系受風速緯度分布的影響，大體成線性關(guān)系，隨緯度增加斜率降低。氣溶膠

4、標高數(shù)據(jù)因數(shù)據(jù)量較少，與海面風速關(guān)系并不明顯。
　　將2008年CALIOP測量的氣溶膠后向散射系數(shù)三維分布數(shù)據(jù)取代傳統(tǒng)仿真中的氣溶膠模型數(shù)據(jù)，根據(jù)相干多普勒激光雷達外差探測理論、測風性能評估參數(shù)模型，及后向散射系數(shù)波長轉(zhuǎn)換公式，對晴空條件下的2.1μm相干多普勒測風激光雷達的測風性能進行了計算機仿真研究。仿真結(jié)果表明，對于本文所采用的激光雷達參數(shù)，相干測風激光雷達在全球范圍內(nèi)2km以下的空間可獲得均方根誤差小于1m/s的風速測量