大气探测激光雷达网络和星载激光雷达技术综述

大气探测激光雷达网络和星载激光雷达技术综述

摘要：大气探测激光雷达以精细的时空分辨率、髙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。

关键词：大气激光雷达；网络化探测；星载探测；环境监测

引言

激光雷达具有精细的时间分辨率、优越的方向性和相干性、大的垂直探测跨

度、高的探测精度和实时快速的数据获取能力，已经成为大气探测强有力的工具

可用来探测气瘠胶和云、温度、大气密度、水汽、臭氧、温室气体、风场、能见

度、大气边界层等．激光雷达根据运载平台的不同，可分为地基式、车载式、船

载式、机载式、星载式激光雷达．单站的地基激光雷达、车载激光雷达、机载激

光雷达在观测范围方面都有一定的区域限制，难以进行全球范围的连续式观测。

但是在气候研究中，仅有局部的大气探测信息是远远不够的。为了适应全球气候

和环境变化对气象资料的空间分布和时间分布演变资料的迫切需求，在世界气象

响，自创建以来一直持续收集欧洲地区的气溶胶垂直分布的地基观测数据。２０

０７年ＥＡＲＬＩＮＥＴ已在欧洲大陆建成２５个站点，目前有４８个站点，活

跃站点有２８个。这些激光雷达站点不仅配备了偏振－米激光雷达，还配备了拉

曼激光雷达。

1.3ＧＡＬＩＯＮ

世界气象组织和有关研究机构组建了ＧＡＬＩＯＮ。ＧＡＬＩＯＮ的主要目

标是基于全球不同地区已经存在的和正在发展的许多大气气溶胶激光雷达观测网，

逐步形成具有足够的空间覆盖、髙时空分辨率和观测精度的全球观测网，获得大

气气溶胶各种参数及其垂直分布及时间演变特征，以研究其气候变化效应，评估

和改进气候模式的性能，进行空气质量评估与预报、突发事件（沙尘暴、森林火

灾、火山爆发）烟羽气溶胶的探测和星载激光雷达的探测验证与资料补充。ＧＡ

ＬＩＯＮ是在全球尺度上观测气溶胶关键参数的四维分布，大气气溶胶参数包括：

特定波长上的后向散射和消光系数、激光雷达比、Ａｎｇｓｔｒｏｍｓ系数和退

偏振比的垂直廓线，以及吸收和单散射反照率的垂直廓线，微物理性质（例如体

积和表面浓度，尺寸分布参数，折射率）等。

1.4ＭＰＬＮＥＴ

ＭＰＬＮＥＴ２０００年开始正式运行，由美国ＮＡＳＡ创建。用来不间断、

系统。

结语

激光雷达具有精细的时空分辨率、髙探测精度和实时快速的数据获取能力，

在大气探测方面发挥出独特的优势，已经成为大气探测强有力的工具．相比于单

站的地基激光雷达，激光雷达网络和星载激光雷达技术具有更突出的优势：可以

持续、大空间尺度或者全球范围地探测大气，得到大气气溶胶和云、臭氧、水汽、

温室气体或其他大气成分四维分布信息，获得全球范围的大气参数廓线资料，有

助于研究全球变化，评估和改善气候模型，改进天气预报模式，为节能减排提供

基础数据信息等。

参考文献：

[1]鞠洪波，陈永富，郑新江，等.沙尘暴监测技术[M].北京：中国林业出版社，

2008：73-77.

[2]王青梅，张以谟.气象激光雷达的发展现状[J].气象科技，2006，34（3）：

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