| 成果简介：
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该成果来源于国家重点研发计划“超大城市垂直综合气象观测技术研究及试验”。我国是最早发展激光雷达的国家之一，并逐步在各行业列装，但存在无法定量应用的问题，团队攻关了“大气瑞利信号一致性”、“接收系统饱和度”等关键参数测试标校技术；研制了世界先进水平的355nm、532nm和1064nm标准气溶胶激光雷达，并在欧洲激光雷达网开展了比对验证；攻关了激光大气回波信号发生器，解决了在站标校需要等待天气过程的难题；形成了“基于统计分析和基于标准雷达”的多雷达比对标校方法；最终建立含13项标定项的“气溶胶激光雷达高精度标校体系”。应用后组网雷达数据偏差从比欧洲高50%降低到基本相当，并在数值模式中正贡献。
气溶胶激光雷达的标校精度决定着组网观测数据精度和一致性。如何实现雷达发射、接收全链路的高精度标校，是使用部门面临的技术难点。针对该问题，团队建立一套完全自主知识产权的“气溶胶激光雷达高精度标校体系”，包含“气溶胶激光雷达自标校”、“基于信号发生器的在站标校”和“多部气溶胶激光雷达比对标校”三个方面。1）气溶胶激光雷达自标校技术，包括“接收系统线性度标定、光学天线横截面四象限均匀性标定、重叠因子标定、偏振通道增益比标定、大气瑞利信号拟合一致性标定和气溶胶光学参数反演算法精度标定”等，实现了对雷达发射、接收等分系统参数的高精度标校；2）研制了探测精度达到国际先进水平的355nm、532nm和1064nm标准气溶胶激光雷达，其中1064nm标准气溶胶激光雷达在国内首次实现了该波长的偏振和拉曼探测，在与欧洲气溶胶激光雷达网的标准气溶胶激光雷达比对中，我们的标准气溶胶激光雷达具有“低盲区、大动态范围、高信噪比和稳定性好”等优势,可以作为量值传递的标准源，满足国内气溶胶激光雷达业务比对标校需求；3）研制了可以模拟大气晴空、雾霾、沙尘等多种天气条件下激光大气回波信号的信号发生器，实现了对于雷达接收系统偏振隔离度等关键参数的高精度标校，解决了气溶胶激光雷达在站业务观测时，开展标校工作需要等待天气过程等问题，已在全国65部雷达上推广应用；4）建立了基于统计分析方法的多部气溶胶激光雷达比对观测标校方法以及基于标准气溶胶激光雷达的比对观测标校方法。上述气溶胶激光雷达标校方法在国内首次实现了对雷达发射接收全链路的高精度业务标校，已经在气象部门的气溶胶激光雷达网中推广应用，使得数据质量与欧洲气溶胶激光雷达网相当。已获得发明专利1项，实用新型专利2项，软著1项，制订行业标准2项，发表高水平论文9篇（其中SCI论文4篇）。该成果得到龚健雅院士高度认可：“中国气象局具备了占领激光雷达标校高地的技术。
基于气溶胶激光雷达高精度标校技术，对北京超大城市试验中组网气溶胶激光雷达标校后原始信号的平均相对偏差从90.8%降低到20%，达到了业务应用水平，并进入数值模式运算中。在此基础上，该标校技术在我国65部气溶胶激光雷达网中推广应用，数据产品在每年春季沙尘、秋冬季雾霾等污染天气监测中发挥了重要作用，为中央气象台提供了30余份监测实况材料；在2023年6-8月的数据同化实验中，组网气溶胶激光雷达消光系数资料进入气溶胶三维同化系统后，观测与模式均方根误差下降22%，单站最高下降达44%，同化北京地区8部雷达，可使得华北地区（面积是北京的100倍）90%以上站点的均方根误差下降。冬奥会时，受中国环境监测总站邀请，使用该技术为环保部的13辆颗粒物激光雷达走航车开展了标校，保证了数据精度和一致性，为冬奥保障提供了高质量数据，并得到环保部门的好评；近年来，为气溶胶雷达生产企业共计超过20部雷达提供标校服务，从生产源头上保证雷达数据质量。经广泛的应用结果表明，该成果很好的解决了气溶胶激光雷达的高精度标校问题，有效提升了组网气溶胶激光雷达数据质量，对环保等外部门的气溶胶激光雷达高质量应用也具有重要意义。
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