利用研制的一套具备昼夜测量能力的新型车载大气探测激光雷达系统为试验工程和环境监测提供应用研究。该激光雷达系统由水平测量模块和垂直测量模块构成，可通过接收激光与大气中气溶胶粒子、水汽分子、氮气分子作用的米散射和拉曼散射信号，反演大气水平能见度、垂直的气溶胶消光系数和水汽混合比。并可实现昼夜连续观测,实际测量结果与对比实验表明，大气水平能见度的测量误差小于10%, 6 km以下垂直大气气溶胶的测量误差小于10%，水汽的测量误差最大不超过20%，能够满足大气参数测量的实际需求。

通过以系留气球和探空气球为平台的方式,搭载温度脉动仪在戈壁地区对大气折射率结构常数开展长期测量。对获取的实验数据开展统计分析,探讨了在白天与夜间折射率结构常数的平均情况、高度分布、偏度与峰度、季节的强弱特性等四个方面的内容,结果表明：在测量地区,随高度分布的大气折射率结构常数在白天和夜间的算术平均值和对数平均值的比值会有较大的差异,并且白天和夜间的对数平均值和标准差系数随高度分布各有其特点,表现在随高度整体减小的同时会有起伏出现,尤其是夜间; 白天和夜间的偏度与峰度主要表现出右偏和尖峰特性,在高度分布上有所不同; 季节变化对湍流的强弱分布产生明显影响,集中体现在中性湍流和弱湍流分布情况随高度发生交互变化。

利用CE318型太阳光度计测量气溶胶光学厚度和波长指数的反演计算方法,选择晴好天气下新疆戈壁地区的 大气气溶胶光学厚度和波长指数数据进行统计分析,给出5种典型气溶胶光学厚度日变化类型。并对日均气溶 胶光学厚度进行月季变化特性分析,6～8月气溶胶光学厚度最小,达到0.1,而4月最大均值达到了0.73。 波长指数的分布和气溶胶光学厚度存在近似的反相关性,说明该地区的气溶胶光学厚度主要受沙尘 性气溶胶的平均粒径所影响。

通过对干旱地区某地探空资料的分析，拟合出不同季节条件下折射指数随高度变化的拟合公式，利用拟合公式计算了光电跟踪设备使用不同波长跟瞄空间目标时的蒙气差、大气色散和测距修正量。结果表明：(1) 在相同视仰角的条件下，冬季的蒙气差修正结果大于其余季节的结果，且大于标准大气的计算结果，而春、夏、秋季的蒙气差小于标准大气的计算结果；(2) 春季的0.55 μm与1.3 μm、3.9 μm的大气色散较其余季节的结果为大，对于0.55 μm与1.3 μm及3.9 μm之间的大气色散在视仰角大于55°条件下差别并不明显；(3) 不同季节、不同波长测距修正量的变化特点略有不同，其中夏、秋季节特点较为相似，3.9 μm测距修正量受季节影响较0.55 μm与1.3 μm更为明显。所得结果可为该地区光电工程应用提供参考。

分析干旱地区近地面8.0 m高度处的温度、湿度、折射率结构常数、大气压强和能见度等参数的每月日变化情况,获取大气消光系数与大气湍流的可能变化特征,在此基础上,讨论波长为1.06 μm的激光在大气环境条件下传输距离为1 000 m和3 000 m的可能传输效果.结果表明：消光系数日变化起伏不大,各月的消光系数以冬季1月为最大,夏季7月最小,二者相差可达2倍,1 000 m的平均透过率约是3 000 m的1.16倍;冬季1月是湍流强度最弱的月份,春季4月和秋季10月是湍流较强的月份,3 000 m收到的湍流平均影响程度约是1 000 m的1.95倍;从传输总体效果上来看夏季7月的21时左右传输效果最佳,不同传输距离的能量分布特性也不同.

通过使用大气相干长度仪测量了华南山区部分月份的昼夜整层大气相干长度,结合使用温度脉动仪获取的近地 面部分测量高度的折射率结构常数数据,分析结果表明：在10、11、12月份中,白天11月的测量结果最大,夜间测 量结果较为复杂,下半夜的测量数据小于上半夜的测量数据;从频数分布来看,白天中心值为8.5 cm,主要集中 在6～12 cm之间,夜间中心值为13.0 cm,主要集中在10～18 cm之间,其平均值明显大于白天的结果; 从近地面层对整层大气湍流强度的贡献来看,白天比夜间受到的影响更为明显。

利用温度脉动仪对大气折射率结构常数进行测量, 通过在铁塔上不同测量高度架设温度脉动仪,对戈壁地区近地面层开展长期连续测量。从各测量高度折射率结构常数的累积概率、偏度与峰度、季节变化、高度经验关系等四个方面对大量实验数据统计分析,结果表明: 测量地区大气折射率结构常数白天和夜间的累积概率以18 m为区别界限,表现出明显的不同；所有测量高度折射率结构常数的概率分布均表现出右偏、平峰特性；季节变化对低层折射率结构常数的影响更为明显；测量地区折射率结构常数随高度变化的经验公式表明,白天折射率结构常数随高度递减接近“-2/3”指数, 夜间折射率结构常数的高度变化则是表现出层次性, 低层折射率结构常数随高度递减接近“-0.16”指数, 而高层变化则接近“-1.05”指数。

光传播路径横向风速风向的准确测量, 对于科学研究和工程应用都具有重要意义。 哈特曼传感器用来接收光波大气传输前向散射的波前和光强信息, 提出利用哈特曼传感器接收的前向散射光强闪烁相关信息, 实现路径横向风速廓线测量的方法。 理论推导给出了光传播路径上横向风速分段反演的公式。 根据不同的子孔径间距路径权重函数的差异, 针对不同子孔径间距对路径不同位置的敏感性, 分析了如何合理的选取光传播路径横向风速廓线的权重函数。 利用哈特曼传感器开展了水平1 000 m光传输路径横向风速的探测实验。 初步研究结果表明, 哈特曼传感器测量的路径横向平均风速与接收端附近的风速计测量的结果具有较好的一致性; 得到的两段路径横向风速的分布在随时间的变化趋势上一致性较好, 特殊的下垫面布局使得靠近光源的第一段路径与靠近探测器的第二段路径的平均横向风速分别为1.273和0.952 m·s-1。 将第二段横向风速与路径横向平均风速的测量结果进行了相关性分析, 具有一致的变化趋势, 两者的相关系数达0.86。

使用太阳光度计测量了华南山区秋冬季节白天的大气透过率,分析结果表明:在10~12月中,测量地点的透过 率具有明显的日变化、月变化特征。一般每日最大透过率出现在12:00左右,除去水汽波段936 nm,其余波段 表现出10月的透过率较其余两月大, 936 nm波段则相反;对于340~1020 nm的垂直透过率, 除936 nm外,其余波段12月的垂直透过率明显低于其余两个月的测量值。10:00前的垂直透过率变化起伏 较大, 12:00后的垂直透过率变化较为平稳;不同月份的大气透过率或垂直透过率在10:00后相差不大,午后 的大气透过率或垂直透过率一般要好于午前的结果。测量结果可为该地区的有关光学工程应用提供参考。