TRANG THÔNG TIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Tên luận án: Nghiên cứu và phát triển kỹ thuật LIDAR ứng dụng khảo sát phân bố nhiệt độ và mật độ khí quyển
Chuyên ngành: Quang học
Mã số: 62 44 01.09
Cơ sở đào tạo: Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Tên nghiên cứu sinh: Nguyễn Xuân Tuần
Ngày sinh: 10/11/1978
Khóa đào tạo: 2009
Người hướng dẫn:
PGS. TS. Đinh Văn Trung – Viện Vật lý, Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
PGS. TS. Nguyễn Thanh Bình – Viện Vật lý, Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
I. Những kết quả chính của luận án
1. Nghiên cứu và phát triển thành công hai hệ lidar quan trắc phân bố mật độ phân tửvà phân bố nhiệt độ khí quyền là: hệ lidar kết hợp đàn hồi-Raman và hệ lidar Rayleigh-Raman. Hai hệ lidar sử dụng laser công suất cao ở bước sóng 532 nm, kính thiên văn có đường kính 25 cm và thu tín hiệu tán xạ ngược đàn hồi và Raman ở chế độ đếm phô tôn.
2. Nghiên cứu và phát triển thành công module gated-ông nhân quang điện hoạt động ở chế độ đếm photon ứng dụng cho lidar. Module có thể loại bỏ tín hiệu mạnh ở khoảng cách gần đồng thời thu tín hiệu yếu ở khoảng cách xa, với khoảng cách loại bỏ tín hiệu có thể điều chỉnh được.
3. Tối ưu hóa các thuật giải để thu được phân bổ nhiệt độ từ tín hiệu lidar Rayleigh, lidar Raman, tín hiệu lidar kết hợp đàn hồi-Raman, thông qua việc hiệu chỉnh sol khí, ô zôn, phân tử. Các phân bố nhiệt độ thu được bởi các chương trình xử lí số trong môi trường Matlab.
4. Xác định được phân bố mật độ phân tử và phân bổ nhiệt độ của khí quyển từ độ cao 2 km tới độ cao 59 km ở Hà Nội.
5. Xác định được cấu trúc và đặc trưng nhiệt độ tầng đối lưu, tầng bình lưu, lớp đổi lưu hạn (tropopause) và lớp bình lưu hạn (stratopause) tại Hà Nội từ dữ liệu lidar.
6. Xác định được đồng thời đặc trưng của lớp đối lưu hạn và lớp mây Ti tâng cao tại Hà Nội tử dữ liệu lidar.
II. Những đóng góp mới của luận án
1. Đã phát triển được hệ lidar kết hợp đàn hồi-Raman sử dụng đồng thời tản xạ đàn hồi và tản xạ Raman để xác định được phân bố mật độ phân tử và phân bổ nhiệt độ khíquyển. Hệ lidar có tích số công suất tiết diện là 1W-507 cm², sử dụng bước sóng laser 532 nm có thể xác định phân bố nhiệt độ khí quyền từ 2 km đến 19 km trong điều kiện khí quyển tồn tại những lớp mây mỏng.
2. Đã phát triển được hệ lidar Rayleigh-Raman hai kênh, với kênh Rayleigh thu được phân bổ nhiệt độ từ 20 km tới 59 km bao phủ hoàn toàn tầng bình lưu khí quyển, kênh Raman thu được phân bổ nhiệt độ từ 3 km tới 19 km bao phủ từ trên lớp biên mặt đất đến vùng thấp tầng bình lưu. Dữ liệu cả hai kênh cho phép xác định phân bố nhiệt độ từ trên lớp biên mặt đất đến vùng thấp tầng trung lưu khí quyển.
3. Đã phát triển được module gated-ổng nhân quang điện hoạt động ở chế độ đếm photon cho phép loại bỏ tín hiệu mạnh ở khoảng cách gần và thu được tín hiệu yếu ở khoảng cách xa, với khoảng cách loại bỏ có thể điều chỉnh được. Module dễ dàng tích hợp với các hệ lidar hoặc các hệ thu tin hiệu quang học yếu.
4. Đã xác định được cấu trúc và đặc trưng nhiệt độ của tầng đối lưu và tầng bình lưu khí quyền tại Hà nội. Vị trí của lớp đối lưu hạn dao động từ 16,4 km đến 17,1 km trong năm 2012, từ 16 km tới 18,1 km trong năm 2013, nhiệt độ của lớp đối lưu hạn dao động từ 186 ± 2,6 K tới 192,2 ± 2,3 K. Vị trí của lớp bình lưu hạn dao động tử45,7 km tới 50 km và nhiệt độ của lớp bình lưu hạn dao động từ 265,1 ± 2,0 K tới 268,6 ± 3,0 K trong tháng 6 năm 2013. Kết quả phân bố mật độ phân tử và phân bố nhiệt độ khí quyển có thể sử dụng cho nhiều lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng khác.
5. Đã xác định được đặc trưng của lớp mây Ti tầng cao và lớp đối lưu hạn tại Hà nội. Lớp mây Ti tầng cao có độ dày khoảng 1 km tồn tại từ 14,5 km tới 15,5 km, tương ứng với vị trí đỉnh của lớp đối lưu hạn. Kỹ thuật lidar với khả năng phân giải không gian cao cũng phát hiện ra sự tồn tại hai đỉnh trong lớp đổi lưu hạn.
