转动拉曼-米偏振激光雷达气溶胶微物理特性精确测量方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61505009
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0510.空间、大气、海洋与环境光学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Measurement of aerosol is very important for the researches of radiation budget of earth-atmosphere system, variability of weather and climate, and air pollution. Lidar, as an effective remote sensing instrument for aerosols detection, has been widely studied with advantage in the temporal and spatial resolution and accuracy. Due to the limited measured parameters, existing Lidar systems often introduce several assumptions and ignore some complex effects such as multiple scattering, etc. in the inversion algorithm. Thus there is non-ignorable error in specific conditions just like moderate aerosol concentration, which can reduce the accuracy and reliability of the measurement results..The project will study the method of measuring accurate aerosol microphysical properties by using the rotational Raman scattering and polarized-Mie scattering signals. Many microphysical properties of aerosol can be derived from high and low level rotational Raman signal, orthogonal Mie polarization channel, and multiple fields of view measurement, with the help of the theory study of Lidar signal, Mie scattering and multiple scattering. Making use of these data, the measurement result will be more accurate and stable, and less affected by the assumptions. Moreover, one can complete the system calibration combining with sounding and satellites data. Based on the above, the issue can provide reliable means of sustained observation of tropospheric aerosols, as well as studies of distribution evolution of aerosols.
气溶胶的测量是研究地气系统辐射收支,天气和气候变化以及大气环境污染的重要方向。激光雷达作为一种气溶胶的有效遥感手段以其在时空分辨率以及测量精度上的优势得到了广泛研究。现有激光雷达系统在气溶胶的测量中往往由于所测参数有限而在反演中引入多种假设,并且忽略多次散射等效应,从而在中等气溶胶浓度等情况下存在较大误差,影响了测量精度和可靠性。.本项目研究利用转动拉曼和米偏振激光雷达精确测量气溶胶微物理特性的方法。利用高低阶转动拉曼通道、正交米散射偏振通道以及系统的多视场角测量结果,结合雷达信号、米散射理论和多次散射理论的模型研究,减少假设的影响和校正多次散射等带来的误差,并结合探空和星上数据进行的定标,可以提高气溶胶多种微物理特性测量结果的精确度和稳定性。本课题可以提高激光雷达观测气溶胶的准确度和可靠性,为实现激光雷达对对流层气溶胶的长期观测、气溶胶的分布演化研究等提供可靠的探测手段。

结项摘要

气溶胶是影响大气和气象的重要因素,获得了科学家的广泛关注。而激光雷达是当今气溶胶观测最为重要的实验手段之一,它所能获得的气溶胶时空分布廓线等数据可以为大气和气象研究提供有力的支持,但是米散射激光雷达由于只有一个通道,在反演中存在着较大的不足,因此本项目提出利用转动拉曼-米偏振激光雷达对气溶胶微物理特性的精确测量开展新方法研究。.本项目主要完成了以下工作:.1、完成了转动拉曼米偏振激光雷达的系统改进,完成了转动拉曼米偏振激光雷达测量气溶胶退偏比的修正算法研究,通过转动拉曼通道信号对偏振通道中的大气分子信号进行修正可以直接获得气溶胶的体退偏比,修正后的结果可以获得最高35%的精度提升;.2、完成了纯转动拉曼测量大气温度廓线的新的标定算法研究,通过对纯转动拉曼散射正反斯托克斯通道非对称状态的修正,在低信噪比环境下大气温度数据反演精度可以获得50%的提升;.3、完成了结合星载CALIPSO信号对拉曼-米偏振激光雷达气溶胶后向散射系数测量的标定算法研究,反演获得的后向散射系统的精度和几何因子与现有的算法相比都有约10%的提升;.4、完成了北京地区重雾霾天气的一次连续观测实验,通过气溶胶的信息分析了大气边界层和高层能见度等物理参数。.项目基本完成了预定任务,发表了9篇SCI/EI检索的论文,其中7篇为SCI检索,包括了ACP,JGR等大气类的顶级期刊。.项目完成的这些工作为激光雷达气溶胶的观测和反演开展了较为深入的理论和算法研究;为拉曼米激光雷达测量气溶胶和大气参数提供了更精确的方法。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
粒子退偏比测量拉曼米-偏振激光雷达系统设计与仿真
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    北京理工大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈思颖;田依杉;陈和;张寅超;郭磐
  • 通讯作者:
    郭磐
A Novel Calibration Method for Pure Rotational Raman Lidar Temperature Profiling
一种用于纯旋转拉曼激光雷达温度剖面的新型校准方法
  • DOI:
    10.1029/2018jd029062
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Journal of Geophysical Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    He Jingxi;Chen Siying;Zhang Yinchao;Guo Pan;Chen He
  • 通讯作者:
    Chen He
Comparison of air quality at different altitudes from multi-platform measurements in Beijing
北京市多平台测量不同海拔高度空气质量对比
  • DOI:
    10.5194/acp-18-10645-2018
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    Atmospheric Chemistry and Physics
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Ji H.;Chen S.;Zhang Y.;Chen H.;Guo P.;Zhao P.
  • 通讯作者:
    Zhao P.
微型拉曼光谱仪杂散光分析及抑制方法的改进
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周昭;陈和;张寅超;陈思颖;郭磐;牟涛涛
  • 通讯作者:
    牟涛涛
Performance of estimated Doppler velocity by maximum likelihood based on covariance matrix
基于协方差矩阵的最大似然估计多普勒速度的性能
  • DOI:
    10.1117/1.oe.55.9.096112
  • 发表时间:
    2016-09
  • 期刊:
    Optical Engineering
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Wu Yanwei;Guo Pan;Chen Siying;Zhang Yinchao;Chen He;Guo P
  • 通讯作者:
    Guo P

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其他文献

双Wollaston棱镜偏振测量系统棱镜安置误差分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    北京理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李阳;陈和;陈思颖;郭磐
  • 通讯作者:
    郭磐
Monochromatic 2-connected subgraphs in complete multipartite graphs
完全多部分图中的单色2连通子图
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    应用数学学报(英文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    金泽民;闻世丽;陈和
  • 通讯作者:
    陈和
大麦白化颖壳突变体的遗传、生理及品质分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    核农学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    金婷;杨建明;贾巧君;汪军妹;吴宽然;陈和;乔海龙;华为
  • 通讯作者:
    华为
Complete solution for the rainbow numbers of matchings
彩虹数匹配的完整解决方案
  • DOI:
    10.1016/j.disc.2008.10.002
  • 发表时间:
    2006-11
  • 期刊:
    Discrete Mathematics
  • 影响因子:
    0.8
  • 作者:
    涂建华;李学良;陈和
  • 通讯作者:
    陈和
Ti、Zr对纯铝微观组织和力学性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    稀有金属材料与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘奋成;郑强;廖云飞;陈和
  • 通讯作者:
    陈和

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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