[发明专利]一种天基主动探测气体通量的方法及装置

权利要求书

1.一种天基主动探测气体通量的方法，其特征在于，应用于天基探测平台，所述方法包括：

向待探测区域发射第一探测激光及第二探测激光，以及接收所述第一探测激光及所述第二探测激光的回波信号；所述第一探测激光对应波长为气体强吸收波长，所述第二探测激光对应波长为气体弱吸收波长；

根据所述回波信号反演得到大气风场廓线信息及气体浓度廓线信息；

根据所述大气风场廓线信息、所述气体浓度廓线信息以及预设的大气边界层通量计算方法，直接得到所述待探测区域的大气边界层气体通量信息。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述向待探测区域发射第一探测激光及第二探测激光，包括：

控制所述天基探测平台的天线交替发射第一波长及第二波长的单频脉冲激光。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所述回波信号反演得到大气风场廓线信息及气体浓度廓线信息，包括：

计算所述第一探测激光与所述第二探测激光对应的回波信号的回波强度，以及根据差分吸收原理反演得到气体浓度廓线信息。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所述回波信号反演得到大气风场廓线信息及气体浓度廓线信息，包括：

获取所述第二探测激光对应的回波信号的多普勒频移；

根据所述第二探测激光的波长及所述多普勒频移，确定大气风速在所述第二探测激光的视向方向上的速度分量；

根据多个所述速度分量及所述第二探测激光的方位角、天底角，计算得到大气风场廓线信息。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述根据所述大气风场廓线信息、所述气体浓度廓线信息以及预设的大气边界层通量计算方法，直接得到所述待探测区域的大气边界层气体通量信息，包括：

根据所述大气风场廓线信息计算莫宁-奥布霍夫稳定性参数；

根据所述莫宁-奥布霍夫稳定性参数，结合所述大气风场廓线信息，确定不同稳定度大气边界条件下的摩擦速度；

根据所述不同稳定度大气边界条件下的摩擦速度，结合所述大气风场廓线信息，确定不同稳定度大气边界条件下的普适函数；

将所述大气风场廓线信息中至少三个高程的速度信息、所述气体浓度廓线信息中至少两个高程的气体浓度信息、所述不同稳定度大气边界条件下的普适函数输入大气边界层通量计算公式，得到所述待探测区域的大气边界层气体通量信息。

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述根据所述大气风场廓线信息计算莫宁-奥布霍夫稳定性参数，包括：

根据所述大气风场廓线信息对应的曲率确定大气稳定度；

根据莫宁-奥布霍夫相似理论，计算在所述大气稳定度条件下的摩擦速度；

根据所述摩擦速度、莫宁-奥布霍夫稳定性参数与普适函数的关系，计算莫宁-奥布霍夫稳定性参数。

7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，在中性大气条件下，摩擦速度的计算公式如下：

在稳定大气条件下，摩擦速度的计算公式如下：

在不稳定大气条件下，摩擦速度的计算公式如下：

x＝(1-16ζ)^1/4

其中，ζ为莫宁-奥布霍夫稳定性参数，u_*为摩擦速度，k为卡门常数，为平均水平风速，z₀为地面粗糙度，z为高度，d₀为零平面位移，L为莫宁-奥布霍夫Monin-Obukhov长度。