拉曼氣溶膠激光雷達(dá)

激光雷達(dá)的結(jié)構(gòu)、分類以及不同種類激光雷達(dá)的工作原理。跟蹤激光雷達(dá)新發(fā)展和應(yīng)用,根據(jù)探測物質(zhì)的不同,分別討論了激光雷達(dá)在探測氣溶膠、云、邊界層、溫度、能見度、風(fēng)、大氣成分、水汽和鈉層方面的應(yīng)用,綜述了目前國內(nèi)外氣象探測的半導(dǎo)體激光雷達(dá)、微脈沖激光雷達(dá)、一般彈性散射激光雷達(dá)、多普1勒激光雷達(dá)、差分吸收激光雷達(dá)和Raman激光雷達(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢,認(rèn)為激光雷達(dá)將向多波長、多探測功能、商業(yè)化、區(qū)域化及全球化方向發(fā)展,它在氣象與環(huán)境監(jiān)測中正在發(fā)揮越來越重要的作用。

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濟(jì)南開展拉曼氣溶膠激光雷達(dá)觀測工作

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為快速獲得區(qū)域內(nèi)大氣顆粒物分布情況，有效分析顆粒物污染的生消過程和跨界輸送，為濟(jì)南市大氣污染提供數(shù)據(jù)支撐，濟(jì)南市環(huán)境監(jiān)測中心站近期組織開展了氣溶膠激光雷達(dá)走航觀測工作。此次走航觀測工作由1月初開始，3月中旬結(jié)束，為期二個(gè)多月，分為市區(qū)內(nèi)走航和長途走航兩部分。市區(qū)內(nèi)走航觀測路線包括濟(jì)南市二環(huán)沿線、繞城高速沿線、經(jīng)十路全程以及各個(gè)空氣站周邊等我市污染特征明顯路線和區(qū)域。長途走航結(jié)合污染物傳輸過程，可實(shí)時(shí)反演不同高度氣溶膠濃度，包括北京至濟(jì)南和濟(jì)南至龍口兩條路線。     車載激光雷達(dá)技術(shù)是基于米氏散射原理，利用激光對大氣顆粒物的時(shí)空分布進(jìn)行遙感探測，獲取大氣消光系數(shù)、退偏振比、邊界層高度、光學(xué)厚度等參數(shù)，分析區(qū)域污染物分布、輸送特征與來源。此次激光雷達(dá)走航充分利用車載激光雷達(dá)技術(shù)，結(jié)合激光雷達(dá)數(shù)據(jù)、地面氣象數(shù)據(jù)、后向軌跡分析等對濟(jì)南市大氣顆粒物污染進(jìn)行了深入的討論和分析，對摸清濟(jì)南市大氣顆粒物污染的時(shí)空分布和輸送規(guī)律，實(shí)時(shí)反映重污染天氣演變過程具有重要意義，為政府決策者制定大氣重點(diǎn)防治策略積累大量監(jiān)測數(shù)據(jù)。

什么是拉曼激光雷達(dá)？

首先明白一下激光雷達(dá)，激光雷達(dá)是以激光為光源，通過探測激光與被探測無相互作用的光波信號來遙感測量的．使用振動(dòng)拉曼技術(shù)進(jìn)行測量的激光雷達(dá)技術(shù)即為拉曼激光雷達(dá)，主要用于大氣遙感測量。拉曼激光雷達(dá)屬于遙感技術(shù)的一種。

激光雷達(dá)作為一種主動(dòng)遙感探測技術(shù)和工具已有近50 年的歷史，目前廣泛用于地球科學(xué)和氣象學(xué)、物理學(xué)和天文學(xué)、生物學(xué)與生態(tài)保持、軍事等領(lǐng)域。其中，傳統(tǒng)意義上的激光雷達(dá)主要用于陸地植被監(jiān)測、激光大氣傳輸、精細(xì)氣象探測、全球氣候預(yù)測、海洋環(huán)境監(jiān)測等。隨著激光器技術(shù)、精細(xì)分光技術(shù)、光電檢測技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，激光雷達(dá)在遙感探測的高度、空間分辨率、時(shí)間上的連續(xù)監(jiān)測和測量精度等方面具有獨(dú)到的優(yōu)勢。

激光雷達(dá)探測原理

光波的物理量可由強(qiáng)度、波長（頻率）、相位、偏振態(tài)及指向性等來表示。光與物質(zhì)相互作用主要表現(xiàn)為吸收及散射現(xiàn)象，按作用機(jī)理可以分為氣溶膠等顆粒物引起的米氏散射，大氣分子及原子等引起的瑞利散射、拉曼散射、熒光及共振散射和吸收等現(xiàn)象。通過對各種散射機(jī)理及效果進(jìn)行分析，可以探測物質(zhì)的物理及化學(xué)信息。大氣探測激光雷達(dá)工作原理與微波雷達(dá)相似。一般采用脈沖激光器作為發(fā)射源，向大氣中發(fā)射一束具有高指向性、高能量的窄脈沖寬度的激光束，通過望遠(yuǎn)鏡收集大氣中物質(zhì)產(chǎn)生的后向散射光，并對散射光進(jìn)行光譜分析，剔除雜散光信號，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后獲得電信號，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、信號分析及數(shù)據(jù)反演即可得到所需大氣參數(shù)或信息。