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地基CO2廓线探测差分吸收激光雷达

韩舸 龚威 马昕 相成志 梁艾琳 郑玉新

地基CO2廓线探测差分吸收激光雷达

韩舸, 龚威, 马昕, 相成志, 梁艾琳, 郑玉新
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  • 研制了一台利用气溶胶散射信号的CO2廓线探测差分吸收激光雷达. 系统利用染料激光器实现波长调制, 采用双光路气体吸收池, 结合Voigt拟合方法实现了脉冲红外激光的高精度定标. 针对输出激光带宽较宽的问题, 采取仿真实验评估了影响, 并设计了基于吸收池的订正因子获取方案. 进而, 开展了水平、垂直和连续观测实验, 通过与地面CO2分析仪测量值的对比, 证明了系统具备优越的精密性和精确性. 实验表明, 该样机能够俘获CO2浓度随高程和时间变化而产生的变化.
      通信作者: 龚威, weigongwhu@gmail.com
    • 基金项目: 国家自然科学(批准号: 41127901, 41201362)资助的课题.
    [1]

    Stocker T F, Qin D, Plattner G K, Tignor M, Allen S K, Boschung J, Nauels A, Xia Y, Bex V, Midgley P M 2013 IPCC: Climate Change: The Physical Science Basis

    [2]

    Bousquet P, Peylin P, Ciais P, Ramonet M, Monfray P 1999 J. Geophys. Res. 104 26161

    [3]

    Gurney K R, Law R M, Denning A S, Rayner P J, Baker D, Bousquet P, Bruhwiler L, Chen Y H, Ciais P, Fan S, Fung I Y, Gloor M, Heimann M, Higuchi K, John J, Maki T, Maksyutov S, Masarie K, Peylin P, Prather M, Pak B C, Randerson J, Sarmiento J, Taguchi S, Takahashi T, Yuen C W 2002 Nature 415 626

    [4]

    Stephens B B, Gurney K R, Tans P P, et al. 2007 Science 316 1732

    [5]

    Gatti L V, Miller J B, D'Amelio M T S, Martinewski A, Basso L S, Gloor M E, Wofsy S, Tans P 2010 Tellus B 62 581

    [6]

    Belmonte A 2004 Opt. Express 12 1249

    [7]

    Ehret G, Kiemle C, Wirth M, Amediek A, Fix A, Houweling S 2008 Appl. Phys. B: Lasers Opt. 90 593

    [8]

    Gibert F, Flamant P H, Bruneau D, Loth C 2006 Appl. Opt. 45 4448

    [9]

    Ismail S, Koch G, Abedin N, Refaat T, Rubio M, Davis K, Miller C, Vay S, Singh U 2006 NASA Earth Science Technology Conference USA, June 27-29, 2006

    [10]

    Amediek A, Fix A, Wirth M, Ehret G 2008 Appl. Phys. B: Lasers Opt. 92 295

    [11]

    Sakaizawa D, Nagasawa C, Nagai T, Abo M, Shibata Y, Nakazato M, Sakai T 2009 Appl. Opt. 48 748

    [12]

    Kameyama S, Imaki M, Hirano Y, Ueno S, Kawakami S, Sakaizawa D, Nakajima M 2009 Opt. Lett. 34 1513

    [13]

    Abshire J B, Riris H, Allan G R, Weaver C J, Mao J, Sun X, Hasselbrack W E, Kawa S R, Biraud S 2010 Tellus B 62 770

    [14]

    Liu H, Shu R, Hong G L, Zheng L, Ge Y, Hu Y H 2014 Acta Phys. Sin. 63 104214 (in Chinese) [刘豪, 舒嵘, 洪光烈, 郑龙, 葛烨, 胡以华 2014 物理学报 63 104214]

    [15]

    Lu D R, Pan W L 2012 International Radiation Symposium Berlin, Germany, August 6-10, 2012 p244

    [16]

    Gong W, Han G, Ma X, Lin H 2013 Opt. Commun. 305 180

    [17]

    Rothman L S, Gordon I E, Babikov Y, Barbe A, Chris B D, Bernath P F, Birk M, Bizzocchi L, Boudon V, Brown L R, Campargue A,Chance K, Cohen E A, Coudert L H, Devi V M, Drouin B J, Fayt A, Flaud J M, Gamache R R, Harrison J J, Hartmann J M, Hill C, Hodges J T, Jacquemart D, Jolly A, Lamouroux J, Le R R J, Li G, Long D A, Lyulin O M, Mackie C J, Massie S T, Mikhailenko S, Mller H S P, Naumenko O V, Nikitin A V, Orphal J, Perevalov V, Perrin A, Polovtseva E R, Richard C, Smith M A H, Starikova E, Sung K, Tashkun S, Tennyson J, Toon G C, Tyuterev V L G, Wagner G 2013 J. Quant. Spectrosc. Ra. 130 4

    [18]

    Zhu X F, Lin Z X, Liu L M, Shao J Y, Gong W 2014 Acta Phys. Sin. 63 174203 (in Chinese) [朱湘飞, 林兆祥, 刘林美, 邵君宜, 龚威 2014 物理学报 63 174203]

    [19]

    Han G, Gong W, Lin H, Ma X, Xiang C Z 2014 Appl. Phys. B: Lasers Opt. 117 1041

    [20]

    Ma X, Gong W, Ma Y Y, Fu D W, Han G, Xiang C Z 2015 Acta Phys. Sin. 64 154251 (in Chinese) [马昕, 龚威, 马盈盈, 傅东伟, 韩舸,相成志 2015 物理学报 64 154251]

    [21]

    Han G, Gong W, Lin H, Ma X, Xiang C Z 2014 IEEE Trans. Geosci. Remote. 53 3221

  • [1]

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    Ehret G, Kiemle C, Wirth M, Amediek A, Fix A, Houweling S 2008 Appl. Phys. B: Lasers Opt. 90 593

    [8]

    Gibert F, Flamant P H, Bruneau D, Loth C 2006 Appl. Opt. 45 4448

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    Ismail S, Koch G, Abedin N, Refaat T, Rubio M, Davis K, Miller C, Vay S, Singh U 2006 NASA Earth Science Technology Conference USA, June 27-29, 2006

    [10]

    Amediek A, Fix A, Wirth M, Ehret G 2008 Appl. Phys. B: Lasers Opt. 92 295

    [11]

    Sakaizawa D, Nagasawa C, Nagai T, Abo M, Shibata Y, Nakazato M, Sakai T 2009 Appl. Opt. 48 748

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    Kameyama S, Imaki M, Hirano Y, Ueno S, Kawakami S, Sakaizawa D, Nakajima M 2009 Opt. Lett. 34 1513

    [13]

    Abshire J B, Riris H, Allan G R, Weaver C J, Mao J, Sun X, Hasselbrack W E, Kawa S R, Biraud S 2010 Tellus B 62 770

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    Liu H, Shu R, Hong G L, Zheng L, Ge Y, Hu Y H 2014 Acta Phys. Sin. 63 104214 (in Chinese) [刘豪, 舒嵘, 洪光烈, 郑龙, 葛烨, 胡以华 2014 物理学报 63 104214]

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    [16]

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    [17]

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    Han G, Gong W, Lin H, Ma X, Xiang C Z 2014 Appl. Phys. B: Lasers Opt. 117 1041

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    [21]

    Han G, Gong W, Lin H, Ma X, Xiang C Z 2014 IEEE Trans. Geosci. Remote. 53 3221

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-24
  • 修回日期:  2015-08-13
  • 刊出日期:  2015-12-05

地基CO2廓线探测差分吸收激光雷达

  • 1. 武汉大学国际软件学院, 武汉 430079;
  • 2. 武汉大学, 测绘遥感信息工程国家重点实验室, 武汉 430079;
  • 3. 地球空间信息技术协同创新中心, 武汉 430079
  • 通信作者: 龚威, weigongwhu@gmail.com
    基金项目: 

    国家自然科学(批准号: 41127901, 41201362)资助的课题.

摘要: 研制了一台利用气溶胶散射信号的CO2廓线探测差分吸收激光雷达. 系统利用染料激光器实现波长调制, 采用双光路气体吸收池, 结合Voigt拟合方法实现了脉冲红外激光的高精度定标. 针对输出激光带宽较宽的问题, 采取仿真实验评估了影响, 并设计了基于吸收池的订正因子获取方案. 进而, 开展了水平、垂直和连续观测实验, 通过与地面CO2分析仪测量值的对比, 证明了系统具备优越的精密性和精确性. 实验表明, 该样机能够俘获CO2浓度随高程和时间变化而产生的变化.

English Abstract

参考文献 (21)

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