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申请/专利权人：西安理工大学

摘要：本发明公开的一种用于空中云系可凝结水量的遥感探测系统，包括用于获取云底和云顶高度值的米散射激光雷达、用于获取大气温度廓线数据的转动拉曼激光雷达、用于获取气流垂直运动速度的测风激光雷达和用于判断是否存在降雨的微雨雷达；米散射激光雷达、转动拉曼激光雷达、测风激光雷达、微雨雷达均连接至数据处理系统。本发明的探测方法包括：1、对天空进行垂直观测，2、获得云底高度和云顶高度，3、计算云底和云顶的饱和水汽密度，4、获取垂直气流运动速度，5、计算在一段时间范围内大气中的可凝结水量，6、计算云中的可凝结水量。本发明可以实现空中可凝结水量的高精度探测，解决了现有大气科学领域无法实现空中可凝结水量观测的难题。

主权项：1.空中云系可凝结水量的遥感探测系统的使用方法，采用一种空中云系可凝结水量的遥感探测系统来实现，具体结构为：用于获取云底和云顶高度值的米散射激光雷达1、用于获取大气温度廓线数据的转动拉曼激光雷达2、用于获取气流垂直运动速度的测风激光雷达3和用于判断是否存在降雨的微雨雷达4；所述的米散射激光雷达1、转动拉曼激光雷达2、测风激光雷达3、微雨雷达4均连接至数据处理系统5，所述的微雨雷达4为Ka波段雷达，所述的米散射激光雷达1发射的激光波长为355nm，所述的测风激光雷达3发射的激光波长为1550nm，其特征在于，按以下步骤实施：步骤1、选择有云天，将米散射激光雷达1、转动拉曼激光雷达2、测风激光雷达3和微雨雷达4同时对天空进行垂直观测；步骤2、获取米散射激光雷达1的后向散射信号Pz，计算得到云底高度Hbc和云顶高度Htc；获取转动拉曼激光雷达2的后向散射信号反演出温度廓线，根据温度廓线计算出云底和云顶的饱和水汽密度SHt；利用测风激光雷达3获取大气中的风速数据，并得到垂直气流运动速度v；利用微雨雷达4获得Ka波段回波信号；步骤3、结合步骤2获得的Ka波段回波信号对垂直气流运动速度v进行修正；步骤4、根据计算得出的云底的饱和水汽密度含量SHt和云底的垂直气流速度v，利用下面公式计算得到在一段时间t0范围内大气中的凝结水量Pcong 式中：Pcong为凝结水量，单位为m3，SHT,t为云底的饱和水汽密度含量，单位为kgm3，vt为云底的垂直气流速度，单位为ms，T为温度，单位为℃；步骤5、根据云底高度Hb和云顶高度Htc计算进入到云层中的凝结水Pcong_bc及从云顶逃逸出去的可凝结水Pcong_tc；进入到云层中的凝结水减去云顶逃逸出去的凝结水即为云中的可凝结水量Pcong_c＝Pcong_bc-Pcong_tc12步骤2中计算出云底和云顶的饱和水汽密度SHt的具体步骤为：步骤2.1、根据转动拉曼激光雷达2获取的后向散射信号PHT,z和PLT,z，PHT,z和PLT,z反演得到大气温度廓线数据，回波信号波长分别为352.7nm和353.9nm，公式表示如下： A、B、C为系统常数，具体数值随激光雷达系统参数而变化，需要利用探空数据对A、B、C数值进行标定；步骤2.2、根据云底高度Hbc和云顶高度Htc确定云底温度Tb和云顶温度Ttc；步骤2.3、根据云底和云顶的温度数据计算云底和云顶的饱和水汽压ebT和etcT，温度廓线T的单位为℃，饱和水汽压的计算公式如下式所示：eT＝610.8×exp[17.27TT+237.3]14步骤2.4、根据水面饱和水汽压和温度计算得出云顶和云底饱和水汽密度SHtct和SHbt，饱和水汽密度计算公式如下；SHT＝2.17×eTT+273.1515步骤3中结合步骤2获得的Ka波段回波信号对垂直气流运动速度v进行修正的具体步骤为：步骤3.1、根据微雨雷达4获得的回波信号判断云层附近是否有降雨；步骤3.2、如果没有发生降雨，则测风激光雷达3得到的数值即为实际大气垂直运动速度v；如果空中发生降雨，垂直速度数据判断为无效，这时停止探测。

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百度查询： 西安理工大学 空中云系可凝结水量的遥感探测系统与探测方法