激光雷达在气象和大气环境监测中的应用
激光雷达在气象预警中的应用
激光雷达在气象预警中的应用近年来，激光雷达作为一种全新的观测工具，正在逐渐应用于气象预警领域。
激光雷达通过发射激光束，利用返回信号进行观测和测量，为预测恶劣天气提供了可靠的数据支持。
本文将从激光雷达的原理、气象预警的需求，以及激光雷达在气象预警中的应用等方面进行探讨。
首先，我们来了解一下激光雷达的工作原理。
激光雷达利用激光束的散射和反射特性，可以获取目标物体的距离、速度和形状等信息。
激光束被发射出去后，遇到天气中的水滴、冰雹等粒子会散射出很强的信号，通过接收和处理这些散射信号，可以分析出降水的强度、降雨类型等信息。
因此，激光雷达在气象预警中具有独特的优势。
气象预警是指通过气象观测和分析，提前预测和警报极端天气事件，以保障公众生命财产安全的一种措施。
而激光雷达作为一种精确而有效的观测工具，可以为气象预警提供更为准确和实时的数据支持。
在过去，由于传统的雷达只能观测低层的天气情况，对于高层天气、降雨类型等信息的观测能力相对较弱，因此对于灾害性天气事件的预警存在一定的滞后性。
而激光雷达则可以通过测量和分析高层的降水信息，更好地预测和预警恶劣天气的发生。
在气象预警中，激光雷达的应用主要有两个方面。
一是对于降水的观测和分析。
传统的雷达可以观测到降水的重力波和降水粒子的径向速度，但无法精确分辨降雪和降雨的类型。
而激光雷达可以通过测量降水粒子的特性，如形状、反射率等，来判断降水的类型，进而提供准确的降水类型信息。
这对于山区或高海拔地区来说尤为重要，因为在这些地区，降雪与降雨的转换往往会对交通运输和农业产生重大影响。
另一个方面是对大气污染物的监测。
激光雷达可以不仅可以观测到降水，还可以监测大气中悬浮微粒、颗粒物等污染物的浓度和分布情况。
通过对污染物的监测，可以及时预警和采取相应的措施，保护人们的健康和环境。
激光雷达在气象预警中的应用还有很多潜力待挖掘。
例如，可以利用激光雷达来观测和预警火灾的蔓延情况，及时做出应对措施。
激光雷达在大气环境监测中的应用
激光雷达在大气环境监测中的应用随着人类社会的不断发展，大气环境污染问题日益凸显，我们需要通过各种手段进行监测和治理。
而激光雷达便是一种非常重要的手段。
激光雷达可以通过激光束的反射来获取大气环境的各种信息，从而实现对大气环境的快速、准确的监测和评估。
本文将介绍激光雷达在大气环境监测中的应用。
一、激光雷达的基本原理激光雷达利用的是激光束在传播过程中被大气环境中的气体、气溶胶等粒子所散射的原理。
一般来说，激光雷达的发射器会向周围空气发射激光束，激光束会在空气分子、云雾、烟雾、颗粒等大气环境物质中产生多次反射和散射，同时会随着时间的推移和传播距离的增加而逐渐减弱和消失。
激光雷达接收器接收到激光束反射回来的光信号后，便能够根据其强度和时间信息，对大气环境的各种特性进行分析和评估。
二、激光雷达在空气污染监测中的应用1. 大气颗粒物浓度监测激光雷达能够对大气中的颗粒物进行实时检测，而且检测精度高、速度快。
激光雷达可以测量颗粒物的浓度、分布、形态等多个参数，粒径分布范围可以从几纳米到数毫米之间，对于大气污染的监测和评估非常有意义。
例如在城市大气环境污染监测中，可以利用激光雷达对大气重要污染物细颗粒物（PM2.5）的浓度进行实时检测，以判定空气质量是否达到标准和防范污染危害。
2. 大气物理参数监测激光雷达不仅可以检测颗粒物的浓度，其还可以对大气物理参数进行测量。
例如可以通过激光雷达对大气湍流、温度、湿度、风速、风向等参数进行探测，而且精度更高、时间分辨率更短，成为大气物理参数监测的重要手段。
3. 污染源监测利用激光雷达技术，我们可以对城市和大型工业区等区域的大气污染源进行监测。
例如对污染物排放口、烟囱等处进行扫描，利用反射激光辐射被污染物的信息，可以获得直观的污染来源地点和浓度分布信息，从而更好地掌握污染源信息，为治理提供科学依据。
三、激光雷达在应急污染事件监测中的应用中国地大物博，各种应急事件发生的几率不断升高。
颗粒物激光雷达
颗粒物激光雷达本文将介绍颗粒物激光雷达以及其在环境监测和大气科学中的应用。
颗粒物激光雷达（Particle ___ and Ranging，简称颗粒物LIDAR）是一种通过激光束与空气中悬浮的颗粒物相互作用来测量和分析气溶胶粒子浓度、分布和类型的先进技术。
它利用激光雷达技术和光学散射原理，通过测量颗粒物对激光光束的散射和吸收，可以获取颗粒物的尺寸、浓度和空间分布等信息。
颗粒物激光雷达在环境监测和大气科学领域具有广泛的应用。
在环境监测方面，颗粒物激光雷达可以用于监测空气质量，特别是PM2.5和PM10等细颗粒物的浓度和分布。
它可以实时监测空气中的颗粒物污染情况，为环保部门和公众提供准确的空气质量数据，帮助制定环境保护政策和采取相应的措施。
在大气科学方面，颗粒物激光雷达可以用于研究和预测气溶胶的演化过程和空间分布规律。
它可以监测大气中的颗粒物来源、传输路径和沉降速度，为大气环境模型的改进和大气污染防控提供科学依据。
颗粒物激光雷达具有高分辨率、高精度和实时监测等优点，因此在环境监测和大气科学领域得到了广泛应用和研究。
随着技术的不断发展和进步，颗粒物激光雷达将在未来的环境监测和大气科学研究中发挥更重要的作用。
颗粒物激光雷达是一种用于测量大气中颗粒物浓度和粒径分布的仪器。
它通过激光发射、散射和探测技术来实现颗粒物的检测。
激光发射激光发射是颗粒物激光雷达的基础步骤。
它利用激光器产生高强度、单色、狭窄带宽的激光束。
常用的激光器包括激光二极管、气体激光器等，它们能够提供足够的能量和稳定的输出。
散射散射是颗粒物激光雷达中的关键过程。
当激光束与大气中的颗粒物相互作用时，它们会散射部分光线。
散射强度与颗粒物的特性有关，如颗粒物的大小、形状和折射率等。
通过测量激光束散射的强度和方向，可以获取颗粒物的相关信息。
探测探测是颗粒物激光雷达的最后步骤。
通过接收被散射的激光信号，激光雷达可以分析信号的强度和时间延迟来确定颗粒物的位置、浓度和粒径分布。
大气环境遥感监测激光雷达产品技术浅析
大气环境遥感监测激光雷达产品技术浅析1. 激光雷达技术原理及优势激光雷达技术是利用激光束在大气中传播和散射的原理进行监测的。
激光光束发射后，会被空气颗粒、水汽和气体分子等大气成分所散射。
根据物理学原理，散射后的激光束在不同方向上的强度与大气中各种成分的分布有关联，因此可以从散射激光的回波中反演出大气成分的浓度和分布情况。
激光雷达技术具有高精度、高分辨率、实时性强、对大气各层次均有效等优点，可以实现对颗粒物、气态污染物、水汽、温度等大气参数进行准确监测。
此外，激光雷达监测可以利用被测物体的特征频率来实现目标的识别和反演，有效避免了对噪声的干扰和对其他激光雷达目标的误判问题。
2. 激光雷达在大气环境监测中的应用（1）大气颗粒物的监测激光雷达可以通过监测散射物里的颗粒物的分布和数量来实现大气颗粒污染物的监测。
利用激光雷达技术可以方便地实现对大气颗粒污染物的实时监测，并可以对各种颗粒物进行分类。
现在，激光雷达测量颗粒物浓度的单位可以达到每立方厘米数百个颗粒数，因此激光雷达监测技术在大气污染领域的监测和研究有着广泛的应用价值。
（2）水汽成分的监测水汽是大气重要的成分之一，对于了解天气现象和大气中的水文循环有着重要意义。
激光雷达可以通过利用水汽对激光的吸收特征来实现水汽的浓度监测。
激光雷达技术还可以实现对水汽的三维空间分布监测，从而提高了现有的气象监测手段的精度和覆盖范围。
与颗粒物不同，气态物质在大气中的分布和输运较为复杂。
激光雷达可以通过特殊的光学分析手段，实现对气态污染物的监测和分析。
例如，激光雷达可以检测到可燃气体的真空紫外的辐射光谱，从而实现对此类物质的监测。
3. 综合利用激光雷达和其他遥感技术在大气环境监测中，激光雷达技术虽然有着许多独特的优势，但也有着自身的局限性。
例如，激光雷达具有对空间分辨率较高但对时间分辨率较差等特点。
因此，与辐射监测、卫星遥感等其他遥感技术结合使用，可以实现全面、高效的大气污染物监测。
激光雷达在气象预报中的大气测量应用
激光雷达在气象预报中的大气测量应用随着科技的不断进步和发展，激光雷达在气象预报领域的应用已经成为一项重要的技术手段。
激光雷达通过发射一束激光束进入大气中，利用激光与空气中的水汽、尘埃等颗粒物之间的相互作用，可以对大气中的温度、湿度、风速和风向等参数进行高精度的测量。
这项技术的出现为气象预报提供了更精准、可靠的数据来源，并有望在未来推动气象预报技术的进一步发展。
首先，激光雷达在大气测量中的应用主要体现在温度和湿度的测量。
激光雷达可以通过测量大气中水汽分子的线宽来计算温度和湿度。
当激光束与水汽分子相互作用时，会导致激光的频率发生变化，通过测量这种频率变化，可以精确计算出大气中的温度和湿度分布情况。
这种方法相比传统的探空测量方式更加方便快捷，并且能够提供实时、连续的测量数据，为天气预报的准确性和时效性提供了重要的支持。
其次，激光雷达在大气测量中还可以用于测量风速和风向。
激光雷达发射的激光束会被大气中的颗粒物散射，散射方向和强度与风速和风向有关。
通过对散射信号的分析，可以准确测量出大气中的风速和风向分布情况。
这种方法相比传统的气象雷达具有测量范围广、分辨率高、灵敏度好等优势，可以提供更为精确、细致的风场信息，对于气象风险评估和灾害防范具有重要意义。
此外，激光雷达在大气测量中还可以应用于测量降水量和降水类型。
激光雷达发射的激光束可以穿过降雨云层，对云层中的降水微粒进行探测和测量。
通过对反射信号的分析，可以获得降水微粒的浓度、尺寸和类型等信息，进而估算出降水的强度和类型。
这种方法可以提供实时的降水监测和预警，为气象预报和灾害应对提供重要依据。
总之，激光雷达在气象预报中的大气测量应用具有重要的意义和潜力。
它可以提供更为准确、实时的大气物理参数测量数据，为气象预报的准确性和时效性提供了重要支持。
随着技术的不断进步和发展，相信激光雷达在气象预报领域的应用将会越来越广泛，并且为未来气象预报技术的发展带来更多的可能性。
激光雷达在气象观测中的应用
激光雷达在气象观测中的应用气象观测对于人们的日常生活、农业生产、航空航天、交通运输等众多领域都具有极其重要的意义。
随着科技的不断发展，各种先进的技术手段被引入气象观测领域，激光雷达就是其中之一。
激光雷达以其高精度、高分辨率和高时空覆盖率等特点，为气象观测带来了新的突破和发展。
激光雷达的工作原理基于激光的发射和接收。
它向大气中发射一束激光脉冲，当激光遇到大气中的粒子（如气溶胶、云滴、水汽等）时，会发生散射。
部分散射光被激光雷达接收系统捕获，并通过测量激光的飞行时间、强度和偏振等参数，来获取大气中粒子的分布、浓度、速度等信息。
在气象观测中，激光雷达的应用非常广泛。
其中一个重要的应用是对云的观测。
云在天气变化中起着关键作用，它们的形成、发展和消散直接影响着降水、温度等气象要素。
激光雷达可以精确地测量云的高度、厚度、云底和云顶的位置，以及云内粒子的大小和分布。
这对于天气预报模型的改进、人工影响天气作业的实施以及航空飞行的安全保障都具有重要意义。
激光雷达在气溶胶观测方面也发挥着重要作用。
气溶胶是指悬浮在大气中的固体和液体微粒，如灰尘、烟雾、花粉等。
它们不仅会影响大气的能见度，还会对气候变化产生影响。
通过激光雷达，我们可以监测气溶胶的浓度、分布和传输，了解其来源和去向，为大气污染防治和气候变化研究提供重要的数据支持。
此外，激光雷达还可以用于测量大气中的风速和风向。
传统的风速测量方法往往存在一定的局限性，而激光雷达可以通过测量大气中粒子的运动来获取风速和风向信息，具有更高的精度和时空分辨率。
这对于气象灾害的预警、风电场的选址和优化等都具有重要的应用价值。
在降水观测方面，激光雷达也能提供有价值的信息。
它可以区分不同类型的降水（如雨、雪、冰雹等），并测量降水粒子的大小和速度，从而帮助我们更好地了解降水的形成机制和演变过程。
激光雷达在气象观测中的优势是显而易见的。
首先，它具有很高的时空分辨率，可以在短时间内获取大量的观测数据，为气象研究和业务提供丰富的信息。
激光雷达在大气环境监测和气象研究中的应用
激光雷达在大气环境监测和气象研究中的应用激光雷达是一种能够测量目标距离和速度的高科技感测量设备。
在大气环境监测和气象研究中应用广泛，其测量精度极高，能够实现远距离非接触式测量目标的位置、尺寸、形态和运动状态，具有不可替代的优势，成为当今大气环境监测和气象科学研究中不可或缺的重要工具。
首先，激光雷达在大气环境监测中可以用来测量空气污染物的浓度和分布。
对于空气污染物的监测，激光雷达可以通过依据不同污染物的特定光谱或散射特性，快速、高精度地识别和测量各种污染物含量。
例如，二氧化氮、臭氧、二氧化硫等污染物的浓度分布图可以通过激光雷达获得。
这些数据可以用来更好地理解空气质量变化的动态和特异性，促进环保政策的制定和空气净化工作的开展。
其次，激光雷达在气象研究方面具有十分重要的应用。
通过激光雷达测量云层结构和降水现象等信息，可以深入了解大气运动和水循环过程。
对于稳定和不稳定的大气层结和风场的观测，激光雷达可以通过探测平流层和对流层的温度和湿度的垂直分布来提供信息，从而帮助研究者更好地理解大气层结的变化和天气现象的产生机理。
在这个过程中，多种类型的激光雷达，如飞行时间激光雷达、多普勒激光雷达、拉曼激光雷达等，起到不同的作用，形成了多学科、多技术的综合研究方法。
当然，激光雷达在大气环境监测和气象研究中还有很多其他的应用。
例如，它可以通过三维测量获得天然灾害的影像信息，如洪水、地震、山体滑坡等的灾害范围、地面高度等信息。
此外，激光雷达可用于全球气候变化的研究，通过测量植被和陆地表面的高程、温度等信息，更好地理解气候变化的影响。
这些应用不仅有望帮助人们更好地监测和预防自然灾害，还将成为促进气象环境监测和气象科学研究领域快速发展的驱动力。
《2024年利用激光雷达探测灰霾天气大气边界层高度》范文
《利用激光雷达探测灰霾天气大气边界层高度》篇一一、引言随着城市化进程的加速和工业化的快速发展，灰霾天气现象日益严重，对人类健康和生态环境造成了严重影响。
为了有效应对灰霾天气，了解其形成机制和变化规律显得尤为重要。
其中，大气边界层高度作为描述大气层结构的重要参数，对于研究灰霾天气的形成、扩散和消散具有关键意义。
本文将探讨利用激光雷达技术探测灰霾天气大气边界层高度的原理、方法及优势。
二、激光雷达探测原理激光雷达是一种基于激光技术的主动遥感探测设备，其工作原理是通过向大气发射激光脉冲，接收由大气中的颗粒物散射回来的光信号，从而获取大气的三维结构信息。
激光雷达可以实现对大气的远距离、高精度的探测，因此在气象、环保等领域得到了广泛应用。
三、灰霾天气与大气边界层高度灰霾天气是由大气中的颗粒物、气态污染物等共同作用形成的，其中大气边界层高度是影响灰霾天气形成和扩散的重要因素。
大气边界层是指大气中低层与地表之间的区域，其高度受到地表类型、气象条件等多种因素的影响。
在灰霾天气中，大气边界层内的颗粒物浓度较高，对人类健康和生态环境造成危害。
因此，了解灰霾天气下的大气边界层高度变化对于预测和防治灰霾天气具有重要意义。
四、利用激光雷达探测灰霾天气大气边界层高度的方法利用激光雷达探测灰霾天气大气边界层高度的方法主要包括以下几个步骤：1. 激光雷达设备选址与布设：选择合适的观测点，布设激光雷达设备，确保其能够覆盖目标区域。
2. 数据采集与处理：通过激光雷达设备向大气发射激光脉冲，接收散射回来的光信号，获取大气的三维结构信息。
对采集到的数据进行处理，提取出大气边界层高度的信息。
3. 大气边界层高度分析：根据处理后的数据，分析灰霾天气下大气边界层高度的变化规律。
结合气象数据和地表类型等信息，进一步分析大气边界层高度的影响因素。
4. 结果输出与应用：将分析结果以图表或报告的形式输出，为预测和防治灰霾天气提供科学依据。
同时，将激光雷达探测技术与其他遥感技术相结合，实现多源数据的融合分析，提高灰霾天气的监测和预报精度。
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摘 要 :论述了激光雷达的结构 、分类以及不同种类激光雷达的工作原理 。跟踪激光雷达最新发展和应用 ,根据探测物质
的不同 ,分别讨论了激光雷达在探测气溶胶 、云 、边界层 、温度 、能见度 、风 、大气成分 、水汽和钠层方面的应用 ,综述了目前国外
星载激光雷达的发展和新的应用动态 。进一步讨论了在激光雷达探测中存在的问题和今后的发展趋势 ,认为激光雷达将向多
发射波长相近的两束激光波长 ,其中一个波长正处
于探测气体
的吸
收
线
上
,
记
为
λ on
,
它
被
待
测
气
体
较
强烈吸收 ,另一波长处于待测气体的吸收线的边翼
上或吸收线外
,记为
λ off
,待测气体对它吸收很小或
没有吸收 。由于这两束激光波长相近 ,其他气体分
子和气溶胶对于这两个波长的消光一般情况下基本
相同可以忽略 。两束激光的回波强度的差异只是由
在 30 km 以上中间层大气密度 、大气波动现象及高 层大气气温进行探测 ,当激光光束比粒子半径大得 多时所产生的散射称为瑞利散射 。瑞利散射也是弹
信号接收和采集以及控制三大部分 。激光束与大气 物质相互作用而产生回波信号是大气探测激光雷达 进行大气探测的关键 。激光雷达探测大气环境的工 作原理 :激光器发射的激光通过与大气中的气溶胶
天 、通信 、导航和定位等高新技术领域 。特别是在大 相近或比入射波长更大 ,其散射光波长和入射光相
气环境监测 、气象要素测量等方面显示了其独特的 同 ,散射过程中没有光能量的交换 ,是弹性散射 。瑞
优势和突出的发展前景 。
利 (Rayleigh)激光雷达是利用瑞利散射机制对高度
2 激光雷达的结构和分类 激光雷达系统从整体上可分为激光发射 、回波
性散射 ,在 30 km 以上的大气回波主要是分子瑞利 散射 ,可以忽略气溶胶粒子的米散射信号 ;拉曼 ( Ra2 m an)散射激光雷达根据同时接收的水汽和氮气分子 对激光的 Raman后向散射回波信号获得水汽混合比
及各种大气成分的作用而产生后向散射信号 。对探 的垂直分布 ,拉曼散射是激光与大气中各种分子之
和研究 。同时也可以对其他几种原子和离子进行类
似的探测和研究 ,原子等在吸收入射光后再发射的
光称为荧光 。在共振荧光过程中 ,荧光波长与入射
光波长相等 。由于共振荧光截面比瑞利散射截面大
得多 ,可以利用某些特定的激光波长下原子或分子
发生共振荧光增强的现象来实现辨认大气组分的探
测。
3 激光雷达的应用和发展
第 25卷 第 5期 2009年 10月
气象与环境学报
JOU RNAL O F M ETEO ROLO G Y AND ENV IRONM EN T
V o l. 25 N o. 5 O c tobe r 2009
激光雷达在气象和大气环境监测中的应用
尹青 1, 2, 3 何金海 1 张华 2
(11南京信息工程大学江苏省气象灾害重点实验室 ,江苏 南京 210044; 21中国气象局气候研究开放实验室 , 国家气候中心 ,北京 100081; 31北京军区空军气象中心 ,北京 100061)
1 引言
激光雷达是一种主动式现代光学遥感设备 ,它 是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物 ,它 以激光为光源 ,通过探测激光与目标物相互作用而
具有代表性的是 CO2 激光雷达 ,它工作在红外波段 , 大气传输衰减小 ,探测距离远 ,已经在大气风场和环 境监测方面发挥了很大作用 。半导体激光雷达具有 价格低 、尺寸小和驱动简单的优点 ,可以用于测量云 底高度等 。而固体激光雷达则主要被应用于探测
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第 5期
尹青等 :激光雷达在气象和大气环境监测中的应用
49
al Absorp tion)激光雷达探测时向大气中的同一光路
国外开展激光雷达探测大气工作比较早 ,目前 已建立了很多激光雷达观测站 。激光雷达在国内的 研究和应用也很迅速 ,早在 20 世纪 60—70 年代 ,中 国科学院大气物理所在周秀骥院士 、赵燕曾研究员 、 呂达仁院士等主持下 ,建立了我国第一台米散射激 光雷达 ,并进行大气气溶胶与云的探测研究 。目前 , 国内已经有许多单位都拥有激光雷达系统并开展了 气象参数与大气环境参数的探测研究 ,如中国科学 院所属的安徽光学精密机械研究所 、上海光学精密 机械研究所 、大气物理研究所和数学与物理研究所 、 中国电子集团第 22 研究所 、中国海洋大学 、武汉大 学 、北京大学 、中国科学技术大学 、西安理工大学 、兰 州大学 、南京信息工程大学以及其他一些气象与环 境研究单位 。此外 ,中国气象科学研究院和中国科 学院空间中心等正计划开展这方面的工作 。本节将 针对被探测物质的不同来分类讨论激光雷达在大气 探测中的应用和发展 。
311 气溶胶和云及边界层的探测 在诸多影响气候变化的因子中 ,云和气溶胶
是两个非常重要但又不确定的影响因子 。气溶胶 通过吸收和散射太阳辐射以及地球的长波辐射而 影响着地球 - 大气系统的辐射收支 ,它作为凝结 核参与云的形成 ,从而对局地 、区域乃至全球的气 候有着重要的影响 [4] ; 云层对大气辐射平衡影响 很大 ,直接影响气候 ,对于天气的变化 ,云不仅是 指示器 ,而且是调节器 ,由于云在气候变化中的重 要作用 ,有关云的研究近年来一直受到高度重视 , 被列为全球变化研究中的优先项目 [5] ; 边界层高 度是大气边界层的重要参数 ,如何方便有效地确 定边界层高度和准确监测其变化过程 ,对空气污 染物的扩散 、传输 模式 以及 污染 物预 报模 式 都 有 十分重要的意义 [6] 。
气溶胶在各种非均匀和光化学反应 、云形成 、降 水及地球辐射平衡中都扮演着重要角色 。目前使用 激光雷达对黄沙 [ 21 ] 、烟 [ 22 ] 、霾 [ 22 ] 、沙尘 [ 23 ] 、生物体燃 烧 [ 24 ] 、火山爆发 [ 25 ]各种类型气溶胶的垂直分布 、时 空变化 、浓度 、传输及微物理和光学性质等方面均进 行了成功探测 。很多地区都已经开始建立雷达观测 网 ,例如在东亚的日本 、韩国 、中国 、蒙古和泰国 5个 国家的 20个地区已经建立双波长偏振雷达观测网 , 用来对云和对流层气溶胶 (矿物尘 、环境污染气溶胶 等 )进行连续观测 [ 26 ] 。而且对气溶胶的监测已经不 仅仅局限在室外 , Ruat等 [ 27 ]利用人眼安全的激光雷 达使用新的方法给出了巴黎地铁站内气溶胶的时空 分布特征 ,这一研究有利于使激光雷达向调查室内 空气 质 量 方 向 的 应 用 发 展 。气 溶 胶 的 光 学 厚 度 (AOD )和云有很强的相关性 ,使用高光谱激光雷达
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气象与环境学报
第 25卷
可以给出云附近和远离云时气溶胶的 AOD、后向散 射系数 、消光系数 、Angstrom 指数的变化规律 ,并且 不受云的三维结构的影响 [ 28 ] 。极地中气层云 PMC ( Polar M esospheric C loud)是指夏季位于高纬度中间 层 82—87 km 高度的一层纳米量级的冰粒薄云 , Kle2 kociuk等 [ 29 ] 利 用 瑞 利 散 射 lidar 和 中 间 层 —平 流 层 —对流层 radar首次给出了 Davis南极洲 ( 6816°S) 的 PMC 和 PM SE ( Polar M esosphere Summer Echoes) 的常规测量 。
国外在 利 用 激 光 雷 达 对 云 和 气 溶 胶 的 光 学 性 质 、云量 、云高 、云与气溶胶的相互影响以及边界层 性质等方面研究的比较深入 [ 7 - 9 ] ,还有学者将测得的 结果作为辐射传输模式的输入 [ 10 ] ,或利用观测值对 模式结果进行评估 [ 11 ] 。Charlson等 [ 12 ]还将 M ie散射 激光雷达用于全球气候变化的研究 ,并通过研究得 出“人为气溶胶的气候强迫效应是导致全球气候变 化的主要原因 ”的结论 。
体 、半导体和固体激光雷达 。气体激光雷达中比较 量环境中某种污染气体的浓度 ;差分吸收 (D ifferenti2
收稿日期 : 2009 - 04 - 02;修订日期 : 2009 - 04 - 21。 基金项目 :科技基础性工作专项重点项目 (2007FY110700)资助 。 作者简介 :尹青 ,女 , 1983年生 ,在读硕士研究生 ,主要从事太阳辐射 、激光雷达等方面的研究 , E2mail: yinqing800@ sohu1com。 通信作者 :张华 , E2mail: huazhang@ cma1gov1cn。
源干扰能力强 ;单色性好 ,方向性强 ;体积小 ,质量轻 激光雷达是一种利用米散射机制探测 30 km 以下低
等 ,因此已经成为目前对大气 、海洋和陆地进行高精 空大气中的尘埃 、云雾等气溶胶粒子的激光雷达 。
度遥感探测的有效手段 ,广泛地应用于环境监测 、航 M ie散射的特点是散射粒子的尺寸与入射激光波长
待测气体分子的吸收所引起的 ,从而根据两个波长
回波强度的差分可以确定待测气体分子的浓度 [ 3 ] ,
它可以用来探测大气湿度和大气污染 ,它被广泛应
用于环境监测中 , 如探测空气中的 O3 、SO2 和 NO2 等 ;多普勒 (Dopp ler)激光雷达利用激光多普勒效应 ,
通过测量散射频率相对于发射激光频率的多普勒频
国内许多学者 [ 13 - 20 ] 对于这方面的研究也取得 了重要进展 ,他们分别使用 M ie 散射 、共振荧光 、偏 振 、微脉冲激光雷达对包括南北极和青藏高原在内 的不同地区进行探测 ,并根据探测及反演得到的距 离平方校 正回 波信 号 、消光 系数 、后 向 散 射 系 数 、 Angstrom 波长指数 、散射比 、退偏振率等物理量来分 析和研究对流层 、平流层的气溶胶 、云以及边界层的 时空分布及结构特征 ,并进一步讨论了这些特征的 成因 。