激光雷达在气象和大气环境监测中的应用

激光雷达在气象和大气环境监测中的应
用
摘要：随着科学技术的迅猛发展，在气象和大气环境监测过程中越来越广泛的应用激光雷达。

激光雷达是一种十分先进的现代光学遥感设备，在具体的运行过程中，它融合传统雷达和现代激光技术，呈现出更为显著的应用价值，因此在当前的气象和大气环境监测领域具有十分重要的地位，所呈现出的应用优势十分显著。

基于此，本文重点分析激光雷达的主要内涵以及激光雷达在气象和大气环境监测过程中的具体应用策略等相关内容，希望本文的分析能够为相关从业者提供有益启示。

关键词：气象；大气环境监测；激光雷达；应用策略
前言
激光雷达是科学技术不断发展的产物，它有效融合了激光技术以及信息解析光学等相关方面的技术和知识，进而呈现出更为显著的应用优势。

它是一种高效的现代遥感技术，在具体的运营过程中通过激光雷达可以缩短探测波长，同时实现良好定位，它本身具有比较强大的灵敏度和分辨率，可以针对盲区进行精准的测量，因此在当前的气象和大气环境监测过程中对其进行广泛应用，并且呈现出良好的应用价值。

据此，有必要针对激光雷达在气象和大气环境监测过程中的应用策略等内容进行探讨。

1.激光雷达概述
激光雷达有效融合激光技术和其他信息化技术等而构成相对应的激光遥感系统，其组成结构主要包括激光发射、回波信号接收和采集以及控制等相关内容。

激光探测是通过激光束与大气中的物质进行相互作用，从而形成的回波信号。

激光雷达工作原理主要体现在有效利用激光雷达的形式发射相对应的激光束，并且使其和大气层中的相关物质发生相关反应，在反应发生之后向散射信号中所传递
的信息进行相对应的处理和分析，这样可以获得相对应的大气物理要素和相关数据。

根据工作性质的差异性，把激光雷达分成不同的类型，例如气体、半导体、
固体激光雷达，其中CO激光雷达是较为常见的气体激光雷达，其主要工作在大
气红外波段，对大气环境和气象监测都有着十分重要的意义，可以使大气环境监
测成本有效降低。

2.激光雷达在气象监测中的应用策略
2.1获取区域大气参数三维空间分布图。

在针对气象进行监测的过程中，有
效通过激光雷达的监测形式，这样可以更充分的满足气象监测的需求，获取与之
相关联的区域大气参数三维空间分布图，并且在国际激光雷达中构建与之相对应
的更为系统完善的区域面积空间，以此确保地基激光雷达观测网得到有效覆盖。

其中主要有全球大气成分探测网、独联体激光雷达观测网等。

现阶段随着科技技
术的迅猛发展，在气象监测领域进一步有效构建与之相对应的全球大气气溶胶激
光雷达观测网络，通过这种方法可以着重针对全球的空气质量和气候变化情况进
行相对应的评估和判断，从而更有效的应对和处理相关突发事件。

2.2采用星载式激光雷达可以更有效的实现全球区域内的连续观测。

雷达根
据运载平台可分为地基固定式、车载式以及机载式等方式。

像地基固定式、车载式、记载式等区域，在观测区域中，都拥有相应的区域约束，通过星载式激光雷
达可以更有效的解决连续观测的问题，在不同区域可以充分应用各种类型的激光
雷达，这样可以更充分的体现出各个区域的全面细致的观测效果。

此同时在技术
方面进行不断的改进和完善，这样可以更充分的实现全球云、气溶胶垂直结构等
相关方面的观测，进而呈现出应有的应用效果。

3.激光雷达在大气环境监测中的应用策略
3.1对于气溶胶与边界进行相对应的监测。

在大气环境监测过程中，通过激
光雷达系统的有效应用，这样可以更充分的体现出气溶胶和边界的监测工作成效，这样可以体现出可以显著的监测效果。

气溶胶通过吸收与散射太阳辐射、地球的
长波辐射后，会在很大程度上影响大气系统，同时云层也会影响大气辐射的平衡。

针对该系统来说，在实际的运行过程中可以有效通过调节器指示器的方式，更有
效调节和监测云的变化情况，然后有针对性的结合边界层的具体参数设计出与之
相对应的调控模式，这样可以在更大程度上提升监测的精准度和正确率。

在具体
的应用过程中进一步有效设计和调控相对应的雷达系统，这样可以更充分的了解
其传输方式和污染物的系数。

用激光雷达达到云雨气溶胶的处理，进行实施时，
可运用Mie进行三射，其中涵盖了共振荧光、偏振等。

为了达到不同区域间的探测，要进一步有效处理消光系数、后向散射系数等方面的处理，解析存在的特点，并具体对其实施分析。

3.2温度的监测。

温度在气象参量、海洋、大气物理、天气预报等等一系列
方面都有十分重要的作用，在具体的操作过程中，可以通过激光雷达系统结合温
度检测方式进一步体现出良好的高分辨率的效果，同时通过激光雷达的形式获得
更精准有效的数据。

同时在温度的监测过程中，将其分为振动与转动，全面运用
氮气与氧气，通过转动谱线强度与温度间两者之间关系的有效区分，进一步应用
双波长转动的散射原理，这样可以进一步明确大气的具体温度，然后进行相对应
的预警和管控。

3.3能见度监测。

对于区域大气环境质量而言，能见度好坏对其有着十分重
要的影响，因此在激光雷达的大气环境监测过程中，可以有效通过能见度的监测，呈现出该系统的应用价值。

对于能见度监测中，可以运用激光雷达技术，进一步
有效明确反应大气对传输的衰减，作为关键性的方法在实际的操作过程中有效应用。

在具体的操作过程中，可以有针对性的结合能见度和倾斜程度的评估和检测，体现出更加良好的检测效果，然后结合具体的原理和消光系数，进一步明确相对
应的能见度指标，以此充分满足相对应的监测要求。

3.4风的监测。

风速在气候学研究中是其中十分重要的组成部分，因此在针
对大气环境进行监测的过程中，需要通过激光雷达对于风进行相对应的监测，这
样才能更有效的把握大气环境污染物的传输路径和相关参数。

在针对风速进行测
量的过程中，要从全国气候角度出发，进一步体现出风速监测的精准程度，在监
测区域局部区域的过程中可以通过激光雷达的形式，详细分析技术重点与要点，
达到直接检测。

在当前地基相关的系统慢慢变得成熟，从整体上，对发射激光具
有非常严格的要求，对于发射、接受光学系统等相关方面会造成很大的改变，在
这样的情况下需要更有效的测量边界层的风速，更有效的用非相干检测技术，依
照边缘对于风速和相关指标进行相应的检测，然后进一步有效通过单边缘检测技
术对于风速进行监测，然后充分了解和认知气溶胶和分子散射点等内容，以此更
充分的体现出监测的灵敏度和监测的综合成效。

4.结束语
通过上面的分析，可以充分看出，在当前的气象监测和大气环境监测过程中，越来越广泛深入的应用激光雷达模式。

在实践的过程中需要进一步体现出激光雷
达的应用价值和注意事项，在实际操作过程中对于相关技术不断的完善和优化，
进而使其在气象和大厕环境监测领域呈现出更为显著的应用价值。

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