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：在目前，激光雷达属于运用非常广泛的现代光学遥控设备，是传统雷达与现代激光技术相融合的产物，在大气环境监测中占据较为重要的地位。文章主要探讨了激光雷达在气象和大气环境监测中的应用。关键词：大气环境监测；激光雷达技术；应用要点刖言激光雷达融合了激光技术和光学以及信息解析方面的知识，将其融入一种现代化遥感方法。激光雷达在探测波长方面有所缩短，并且波束定位性非常强，所以自身拥有较强的分辨率与灵敏度，可以精准测量盲区。通常激光雷达能在一定程度上达到对大气环境、海洋以及陆地的探测，在各个区域占据非常重要的作用。激光雷达概述在对大气环境中污染物进行监测时，需有效分析气象原因，探测大气中的成分。一般激光雷达可以有效检测出气溶胶与云粒子详细的分布情况，并且可以检测出大气成分、污染环境气体，有效管理污染源于城市上空的扩散情况。激光发射和回波信号以及采集、控制等都属于激光雷达系统。激光束和大气物质相互的作用，便能产生一定的回波信息，其中大气探测激光雷达实施大气探测是较为重要的一点［1］。激光雷达在探测大气环境时，主要探测的是云、雾、能见度、大气气溶胶等方面，当探测器夹杂着被测物质相关的信息，便可对其实施分析，获得相应的大气物理要素。当前，我国激光雷达获得了非常大的进步，在我国研究院大气物理研制出新型的激光雷达，与此同时，携带着能见度较高的YAG雷达。在研究院中，研究出的激光雷达具有非常强的优势。中科院研究中的激光雷达技术获得了较为明显的成绩。前后研制出我国第一台测污激光雷达，分别为监测乙烯JC-1激光雷达、平流层气溶胶探测L625激光雷达等。激光雷达在气象中的应用为了达到气象的需求，取得相应的区域性大气参数三维空间分布，在国际激光雷达中，逐渐建立了许多区域性面积空间，来覆盖地基激光雷达观测网。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［2］。近阶段，在世界范围内，正计划建立全球大气气溶胶激光雷达观测网。主要目的便是评估全球气候变化、空气质量评估等，可以合理应对突发事件。激光雷达根据运载平台，可以将其分为地基固定式、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，非常不容易实施全球区域内的连续观测。然而，研究气候过程中，只实施局部大气探测是不可以，但是，采用星载式激光雷达便能从根源解决此难题［3］。在当前，许多地方都在研究星载激光雷达，例如：美国、日本等发达国家，都提出了使用星载LDAR发展计划，其中美国是最初的使用者，它可以对全球云、气溶胶垂直结构等方面实施全面的观测。基于技术原因，发射时间会有所推迟。大气环境监测中激光雷达技术的运用在以往，激光雷达属于新兴遥感探测技术，在空间分辨率、测量精度等方面都拥有很大的优点，并慢慢应用到了大气科学、环境、气候等领域。依照探测物质不一，可以对其进行分类，从而介绍如何使用激光雷达技术。当前的激光雷达技术在技术方面难度非常大，实际应用中仍然会存在以下缺点，例如：受到大气光的影响，会降低光的传输效应，导致遇到以下雨、雪、等天气都没有办法进行工作。由于波束较窄，在空中捕获困难。然而，激光雷达技术在我国占据非常重要的地位，在详细的应用过程中，组建了雷达观测站，在国内，激光雷达发展较为明显，怎样应用于大气环境监测变为重点。以下对其在大气环境监测中的应用进行探讨。3.1气溶胶与边界的探测在许多大气环境中，气候是主要的因素，云与气溶胶是较为重要的，然而不能确定影响因子，气溶胶通过吸收与散射太阳辐射、地球的长波辐射后，对于大气系统产生较为严重的影响。云层对于大气辐射平衡影响非常大，针对系统自本来讲，云不但是指示器，还是调节器，云在气候变化中起到决定性作用，依照边界层的参数设计可以得知，如能准确确定高度与准确度，在实施途中具体了解传输方式与污染物的系数［4］。进行确定各项指标时，运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，需合理处理消光系数、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温度的探测温度在气象参量、海洋、大气物理、天气预报等方面都具有较为重要的作用，依照温度检测方式可以得知，全面运用高分辨率激光雷达，可有效得到精准数据。其它的激光雷达也可以使用到温度探测当中，针对此案例可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的关系为基础，运用双波长转动的散射原理，达到对大气温度的探查［5］。3.3能见度监测能见度好坏能有效看出区域大气环境质量，与此同时，需和人们日常生活联系在一起，其中海陆空交替非常容易受到约束。当能见度非常低时，会直接给人们带许多坏的影响，所以，在研究大气环境质量时，能见度是非常重要的一部分。对于能见度监测中，可以运用激光雷达技术，便能准确反应大气对传输的衰减，在这里需将其当做非常重要的方法。根据能见度与倾斜程度实施评价。水平能见度在一定的大气环境下，可见度非常高，依照具体的原理与消光系数可以得出，攻克其余不良原因影响，便可达到详细的要求。3.4风的探测风速在气候学研究中，是较为重要的一部分，同时也是大气环境中污染物传输最为主要的参数，大气对于风速的测量，站在全国气候角度讲，拥有非常积极的作用，可以有效提高数值天气预报的精准程度。对局部区域进行检查时，需要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、接受光学系统等方面的改变，需将边界层风速测量工作做好，注重非相干检测技术，依照边缘检测可以得知，大风长测量是非常重要的。采用单边缘检测技术风速时，需对气溶胶与分子散射点实施具体了解，照顾好大气风俗测量类型，提高风俗，达到灵敏度监测，合理使用检测技术。结束语综上所述，当前激光雷达方面的科学知识与技术在不断的前进，激光雷达在进行探测中，空间区域、物质种类以及时间等方面都拥有非常大的潜能，激光雷达也正迈向更精准的发展方向。此技术在今后发展中，会得到更为广泛的使用。使用各种激光雷达可以长时间的监测各种资料，研究气候变化情况，在气候、天气方面展示出特有的作用，为气候与大气环境做出一定的贡献。参考文献：王红，刘海龙.城市大气环境监测优化布点方法研究[J].资源节约与环保，2019（01）：51.李浩.大气监测布点的优化策略分析[J].资源节约与环保，2019（01）：