研究目的
利用船载激光雷达测量研究大西洋上空气溶胶的垂直分布和光学特性，重点关注海洋性气溶胶、撒哈拉沙尘以及与生物质燃烧烟尘的混合情况，以增进对气溶胶气候影响的理解并支持卫星反演。
研究成果
该研究成功刻画了大西洋上空的气溶胶类型，识别出纯海洋条件、撒哈拉沙尘以及沙尘-烟雾混合体。关键发现包括：观测到退偏振比高达9%的干燥海洋气溶胶层；因沙尘混合与人为影响导致的光学特性纬度变化趋势；以及激光雷达比和退偏振比在气溶胶分类中的有效性。这些成果深化了对海洋气溶胶特性的认知，有助于改进气候建模与卫星反演。未来工作应增加对干燥海洋层的观测，并在气溶胶分类算法中考虑相对湿度因素。
研究不足
局限性包括：在气溶胶浓度极低的区域信噪比较低；某些情况下因激光雷达重叠问题无法测量120米以下高度；南纬地区约65%的时间受云层覆盖影响无法进行数据分析；拉曼反演需依赖夜间测量。本研究仅针对大西洋特定航次，因此结果可能不具备全球代表性。
1：实验设计与方法选择：
本研究利用研究船"极地之星"号搭载的多波长拉曼偏振激光雷达系统PollyXT，自动获取气溶胶后向散射、消光和退偏振剖面数据。测量工作在PS95（2015年11月不来梅港至开普敦）和PS98（2016年4/5月蓬塔阿雷纳斯至不来梅港）两次大西洋巡航期间进行。该激光雷达系统包含近程和远程接收器，可覆盖海洋边界层和自由对流层。通过激光雷达数据反演得到后向散射系数、消光系数、激光雷达比、粒子退偏振比和?ngstr?m指数等光学特性参数，用于气溶胶类型判别。
2：样本选择与数据来源：
数据采集自PS95航次45次夜间测量（2015年11月不来梅港至开普敦）和PS98航次（2016年4/5月蓬塔阿雷纳斯至不来梅港）。补充数据包括太阳光度计测量的气溶胶光学厚度(AOT)和?ngstr?m指数、GDAS1气象数据和探空仪资料，以及用于气团来源分析的HYSPLIT后向轨迹。
3：实验设备与材料清单：
主要设备包括PollyXT激光雷达系统（品牌：TROPOS或莱布尼茨对流层研究所）、研究船"极地之星"号、Microtops太阳光度计、GDAS1气象数据、探空仪及用于轨迹计算的HYSPLIT模型。
4：实验流程与操作规范：
巡航期间激光雷达自动运行，发射355nm、532nm和1064nm波长的激光，探测多波长多偏振状态的后向散射信号。数据处理后获取光学特性的垂直廓线，选取典型个例深入分析，并对全部有效夜间测量数据进行统计分析。
5：数据分析方法：
采用垂直平滑处理（如边界层127.5米，其上区域457.5米）。气溶胶类型判定基于与文献对比的激光雷达比、退偏振比和?ngstr?m指数值。粉尘和烟尘组分估算采用Tesche等(2009)的方法。
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PollyXT
PollyXT-OCEANET
Leibniz Institute for Tropospheric Research
Multi-wavelength Raman and polarization lidar system for aerosol profiling, measuring backscatter, extinction, and depolarization coefficients.
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Microtops sun photometer
Measures aerosol optical thickness (AOT) and ?ngstr?m exponent.
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Research Vessel Polarstern
Platform for conducting lidar measurements and oceanographic research.
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GDAS1
National Centers for Environmental Prediction
Provides meteorological data such as temperature and relative humidity profiles.
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HYSPLIT model
NOAA
Calculates backward trajectories for air mass origin analysis.
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Radiosonde
Measures atmospheric profiles of temperature and humidity.
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