大气探测激光雷达以精细的时空分辨率、高探测精度和连续廓线数据获取能力成为大气探测强有力的工具。通过激光雷达观测网络和星载激光雷达, 可以获得大空间尺度持续的四维大气信息,满足环境、气象和气候研究的需要。介绍了目前存在的比较重要的激光雷达网络和航天强国 的星载激光雷达计划。主要的激光雷达网络有全球大气成分变化探测网(NDACC)、欧洲气溶胶研究激光雷达观测网(EARLINET)、亚洲沙尘激光 雷达观测网(AD-NET)、美国东部激光雷达观测网(REALM)、微脉冲激光雷达网(MPLNET)和独联体激光雷达网(CIS-LINET),分别介绍了它们 各自的功能、激光雷达类型和站点、日常观测活动与规范。激光雷达空间技术试验(LITE)开启了星载激光雷达的新纪元,之后美国航空航天 局NASA、欧空局ESA和日本宇航局JAXA先后开展了星载激光雷达计划,分别介绍了这些星载激光雷达的科学目标、激光雷达类型及相关参数 以及技术原理。中国也正在筹划研制激光雷达卫星载荷,用于探测大气气溶胶、云和二氧化碳。最后总结说明了激光雷达网络化和卫星载荷的优势和应用。

介绍了基于LabVIEW编程语言开发的米散射大气激光雷达数据采集与可视化软件。 设计中利用LabVIEW调用光子计数卡(MSA300)的动态链接库,实现了激光雷达软件对大气回 波数据的实时采集与显示,根据Fernald方法即时处理回波信号并显示消光系数与回波强度时间高度显示图(THI)。 软件采集的数据直接转换并保存为ASCII码文本格式,便于数据的后期处理与分析。初步实验效果表明,软件能够对 大气回波信号、消光系数与THI图进行实时可视化显示,便于直观了解大气激光雷达连续探测的大气气溶胶和云时 空变化信息。实验表明,软件具有良好的实时性与准确性。

测量都市上空气溶胶浓度分布的最方便方法是水平米散射激光雷达。因激光雷达是主动遥感监测系统, 其测量距离可达到几公里, 而且具有高时空分辨率的特点。同时, 其设计也可以达到激光安全标准。本研究所用的激光雷达系统是安装在海拔118米高的山上。在观测时可以测量稠密市区上空的气溶胶分布与及监察从发电厂排放出的微粒。本文介绍这激光雷达系统的设计及激光雷达反演的方法。会对激光雷达量度的消光系数与大气监测的可悬浮粒子浓度之间的相关性进行考证。

基于Mie散射大气激光雷达,对成都地区大气边界层结构随时间变化的特性进行了研究.首先,应用Klett算法对大气激光雷达回波信号进行了反演,得到大气消光系数和后向散射系数.然后,通过对大气后向散射系数曲线进行拟合得到大气边界层混合层高度以及卷夹层厚度等特征参量.基于实测数据对成都地区大气回波信号进行了反演,结果表明,成都地区大气边界层混合层高度较低,卷夹层厚度较薄,且随时间变化的趋势较缓慢,这与成都地区特殊的地理状况有关.

报道了应用Mie散射激光雷达探测云层的实验.利用改进的Klett反演算法对所测雷达回波信号反演获得大气消光系数分布,进一步求出云层高度、厚度及光学厚度.研究了云底高度和云层厚度在不同天气下的变化情况.获得了成都地区云层的一些重要信息,并对所得结果进行了分析讨论.

基于Mie散射大气激光雷达,应用Klett算法对回波信号进行了反演,得到大气消光系数和后向散射系数.然后,通过对大气后向散射系数曲线进行拟合得到大气边界层混合层高度以及卷夹层厚度等特征参数.对比雷达实测数据与探空气球所测数据,证明二者存在较好相关性.基于实测数据讨论了四川盆地大气边界层特性对气候的影响.

报道了一种使用最小二乘法拟合大气激光雷达回波信号,计算消光系数边界值的算法.无云层天气条件下,利用最小二乘法对回波信号全程拟合获得大气消光系数边界值;有云层天气下,先将激光雷达信号在大气中的传输光路分段为云层区和非云层区,忽略回波信号中的云层信息,假设非云层区大气近似均匀,利用最小二乘法拟合获得大气消光系数边界值.