微脉冲激光雷达在大气测量中的应用
由于大气气溶胶浓度变化和迁移输送直接影响到人们的健康和生存环境，影响到许多大气物理过程，特别是影响到天气和气候的变化。激光雷达成为测量的有效技术手段，其关键优点在于能够连续探测不同高度上气溶胶的分布，时间和空间分辨率相对较高，可看到大气气溶胶整层的细化结构和变化过程。中科院安徽光学精密机械研究所大气光学中心的纪玉峰等人在2001年成功研制出MPL-A1型微脉冲激光雷达，MPL-A1具有体积小，操作维护简单，移动方便，长期运行系统稳定，造价低等优点。介绍激光雷达方程的基础上，阐述了微脉冲激光雷达设计思想是利用小型全固体化半导体泵浦激光器的高熏复频率特点(达几千Hz)，增加回波弱信号在单位时间内的累加平均次数。尽管单脉冲能量仅为微焦量级，按照雷达信噪比SNRocM1/2(M为累加次数)的关系，利用激光器的高重复频率，采用光子计数技术可改善信噪比，最终达到可探测大气气溶胶的目的。随后，介绍了MPL-A1的结构构成，微脉冲激光雷达(MPL-A1)，是由激光发射系统，信号接收系统和数据采集控制系统构成。测量信号最远可达30KM，能按照软件设置可连续或间歇工作，完全由计算机控制自动工作。微脉冲激光雷达能够按照需要采取任意角度工作来获取大气参数。常规是采取垂直和水平两种方式采集数据，可获得垂直方向大气气溶胶的分布、变化廓线，云的变化，水平方向的能见度和气溶胶、污染物分布等。详细阐述了不同的测量实例： 1.雷达接收信号受大气状况和天气影响比较明显，也正是因为这样，激光雷达才能够对大气气溶胶的变化进行监测。从原始接收信号可以直接得到云的变化，大的大气结构的分布等。 2.能见度的测量计算。激光雷达测量能见度的最大的优点在于，可以逐段逐段的利用斜率法求取能见度，再作累计平均，可以得到整个水平方向非常精确的能见度值。 3.大气气溶胶消光系数的反演。主要介绍了白天和夜间的气溶胶消光的垂直分布情况，长时间的气溶胶的变化情况，根据气溶胶的时空变化可以判断气溶胶的来源等。
激光雷达 气溶胶 能见度 消光系数 大气测量
徐赤东 纪玉峰
中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学中心，合肥，230031
国内会议
广州
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2007-11-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）