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改进的双波长激光雷达算法用于反演大气边界层高度

DOI：10.1016/j.jqsrt.2018.11.003 期刊：Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 大气边界层高度（BLH）是大气污染物扩散与输送的关键参数。我们提出一种基于粒子聚类的改进双波长激光雷达反演BLH算法，该算法从样本序列选择和分类器优化两方面进行改进：选取后向散射系数和色比构建样本序列，并采用高斯混合模型进行样本序列分类。通过不同实测案例验证并对比探空数据表明，改进方法在弱混合条件下（传统方法易失效的场景）具有可行性。此外，基于2015年6月至2016年6月的激光雷达数据评估算法稳定性，结果显示：改进算法与探空数据的BLH反演结果相关系数R2=0.92，均方根误差170米；双波长激光雷达算法与探空数据的相关系数R2=0.82，均方根误差180米。结果表明改进算法能有效稳定获取BLH。
作者： Boming Liu，Yingying Ma，Wei Gong，Ming Zhang，Jian Yang
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

提出一种基于粒子聚类的改进双波长激光雷达算法，用于反演大气边界层高度（BLH），增强该算法在弱混合条件下的适用性和稳定性。

研究成果

基于粒子聚类的改进双波长激光雷达算法被提出用于确定边界层高度（BLH），其适用性和稳定性优于PDM算法，尤其在弱混合条件下表现更佳。PCM结果与无线电探空仪（RS）数据的相关性为R2=0.92，表明该改进算法具有良好有效性与稳定性。

研究不足

当ABL气溶胶与残留层的色比相近时，该方法失效。例如，当残留层存在云层时，PCM方法会将云层顶部误判为边界层高度。

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