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基于大气中物质对光的吸收和散射，用激光雷达和长程吸收激光辐射的方法对大气进行监测。是大气遥感探测的新兴分支。 由于激光具有很好的单色性、方向性、相干性和高强度，所以它是光学探测大气方法中的理想光源。激光雷达方法就是将激光束经发射望远镜射向大气，当激光在大气中传播时，将与大气中的气体分子、粒子、水滴等相互作用，产生激光辐射能量的吸收和散射，其中后向散射光由接收望远镜接收，经光电探测器检测，最后将检测到的信号作为时间的函数加以记录或输入示波器，或记录在磁带上以便输入电子计算机进行信息处理。为适应大气探测的不同需要，在激光雷达基本结构的基础上发展了基于激光辐射和分子、原子不同相互作用机制的各类激光雷达，如拉曼激光雷达、共振激光雷达和差分吸收散射激光雷达。激光雷达常用的激光器是固体激光器，如YAG（钇铝石榴石）激光器、钕玻璃激光器和二极管激光器，对于要求具有波长调谐的激光雷达，染料激光器也常被采用。为了有效地探测极低的回波强度，高灵敏的多级光电倍增管是较理想的探测器件。在有的激光雷达中，也采用光子计数和光外差探测技术来检测微弱信号。通常，激光雷达采用的是单端系统，即激光束的发射和信号接收望远镜放在一起。 激光雷达和长程吸收等遥测技术主要用于以下几个方面： ①污染气体探测。 用激光遥测技术可以探测大气污染的时空分布，是大气监控的有效手段。根据拉曼散射和差分吸收的原理，已相应建成了监测污染气体的拉曼散射激光雷达和差分吸收激光雷达。分子的拉曼散射光波长不同于照射光的波长，二者的差异只决定于散射分子的成分而与照射光的波长无关。由此可根据后向散射光的频移来鉴别污染气体的成分，并根据后向回波幅度的大小测定污染物的浓度。如日本在1971年建成的一台移动式拉曼激光雷达用来监测烟囱排放的SO2，激光器的工作波长为532纳米，接收望远镜直径为50厘米，光电探测部分是高灵敏度的同步单光子计数设备。估算的SO2浓度为1850ppm（1ppm相当于百万分之一的体积比）。差分吸收激光雷达能灵敏地探测大气污染分子的浓度，这是由于大多数污染气体分子在中红外光谱区（2.5微米～25微米）具有特征结构的吸收谱线，这种激光雷达发射波长仅差百分之几微米的两种激光，其中之一恰好位于待测分子的中心吸收谱线上，另一波长则偏离此中心吸收线，而且尽可能位于该待测分子的吸收低谷。激光雷达接收到这两种波长的回波信号后，通过除法器处理，可以消除大气衰减和激光雷达仪器参数对探测精度的影响，从而获得待测气体分子的浓度。这类激光雷达对所发射激光的波长要求苛刻。在用差分吸收法测量时，如果接收的信号不是距离分辨的回波信号，而是远距离的固定目标如山、树林或角反射器等的回波信号，此时所获得的是待测气体的全程积分浓度。西德首次用差分吸收激光雷达测量环境大气中的二氧化氮。差分吸收的长程监测可用于进行现场定域监测，如使用可调谐染料激光器与远距离后向反射器通过差分吸收探测烟囱羽中的二氧化硫；用分立可调谐激光器与远距离反射器探测二氧化氮，并可研究浓度随时间的变化规律。 ②云、降水和能见度的探测。 用激光探测云的高度具有准确、快速的特点。激光雷达向云底发射一束激光脉冲，经过t时刻后，收到云层的回波信号。根据光速c和时间t，可求出激光雷达至云底的斜距，再由激光雷达的仰角，可求得云底离地面的垂直高度。如激光束遇到云层后继续在云中传输，直至穿过云层，遇上第二层或第三层云，就能接收到第二层或第三层云的激光回波，由此可确定各个层次的云层高度和厚度。用弹性后向散射激光雷达很容易完成云的一般观察或云层厚度和云顶高度的测量。光辐射在大气介质中传输时，大气吸收和散射使光强受到衰减。若距离度量r处的光强为I（r），光在大气中传输距离元dr后，光强衰减量为-dI（r）与乘积I（r） dr成正比，比例系数σ（r）就是距离r处的大气消光系数。由激光雷达探测雨滴消光系数的分布后，可求得降水强度的分布。能见度是人眼视程的标度，根据理论推算及考虑到人眼的生理特点，水平能见度与水平方向大气平均消光系数的乘积等于3.912。利用激光雷达探得大气消光系数的分布后，可求出各个方向的水平能见度。根据脉冲激光雷达探得不同仰角的激光大气回波信号后，可求得大气消光系数随高度的分布，从而可获得斜视能见度。 ③高层大气探测。 主要是指对臭氧层和80千米～100千米高度范围中的钠原子的探测。近十几年来，由于氟里昂等含氟氯烃化合物的大量排放，使得南极上空的臭氧层浓度几乎降低一半，形成所谓臭氧层空洞。如果空洞不断扩大，则将使地球丧失对太阳紫外辐射的屏蔽能力，从而引起生命平衡失调。因此密切监测南极上空的臭氧浓度，研究其变化规律及成因是十分必要的。通常用差分吸收散射激光雷达来进行监测。共振荧光激光雷达在探测高层大气中的原子成分方面显示出明显的优点，此时由于高层大气空气稀薄，又加上原子的散射截面比分子大得多，所以共振荧光效应突出。用一台闪光灯泵的若丹明6G染料激光器和孔径为97厘米的接收反射镜，能以高信噪比发现存在于90千米～100千米高空附近的钠层。 此外，激光雷达还可以用来探测风、湍流和飘尘，若将激光雷达安装在气象卫星上，它还能探测大气的温度、湿度和气压，使气象卫星获得更为丰富的全球气象资料。