结合原位 Ångström 波长指数的 1.5 μm 能见度激光雷达自适应反演算法

作为激光雷达系统最流行的应用之一，大气能见度定义为与 0.55 μm 处大气消光系数成反比。由于 1.5 μm 激光在 0.3 μm 至 10 μm 波长范围内具有最高的最大允许照射量，人眼安全的 1.5 μm 激光雷达可部署于城市区域。在此情形下，测得的 1.5 μm 处消光系数应转换为 0.55 μm 处消光系数以反演能见度。尽管自 1962 年以来已建立若干模型，精确的波长转换仍具挑战性。本文提出并演示了一种利用原位 Ångström 波长指数的 1.5 μm 能见度激光雷达自适应反演算法，该指数由太阳光度计或气溶胶谱仪导出。考虑了大气气溶胶的粒度分布及大气分子的瑞利后向散射的影响。比较而言，太阳光度计导出的 Ångström 波长指数比气溶胶谱仪导出的高 7.7%。随后，利用 1.5 μm 能见度激光雷达，在合肥（31.83 N，117.25 E）开展了历时 48 小时、时间分辨率 5 min 的能见度探测。新方法与所述能见度传感器（Vaisala，PWD52）的平均能见度误差为 5.2%，R 平方值为 0.96，而另一台 532 nm 参考能见度激光雷达与能见度传感器的相对误差为 6.7%，R 平方值为 0.91。所有结果彼此吻合良好，证明了该算法的准确性与稳定性。