激光雷達大氣遙感是60年代發展起來的大氣遙感新分支，在原理、方法和技術上還處在不斷發展更新之中，研究課題幾乎遍及大氣遙感領域的所有方麵。本文主要介紹中科院大氣物理研究所近年來激光雷達大氣遙感研究進展，側(ce) 重介紹激光探測臭氧、雲(yun) 高和能見度、大氣邊界層的風場和平流層氣溶膠以及激光多次散射和激光空間遙感研究。

1、激光探測平流層臭氧濃度分布

中國科學院大氣物理研究所自1992年開始，致力於(yu) 研製一台多波長激光雷達，主要用於(yu) 探測平流層的大氣臭氧（10一50km）和氣溶膠（6-35km）垂直分布以及高雲(yun) ，並計劃於(yu) 1995年初投入應用。

該雷達主要由激光發射部分（包括一個(ge) XeCl準分子激光器和一個(ge) 具有基頻、二倍頻及三倍頻的Nd-YAG激光器），1m直徑接收望遠鏡及分光子係統，回波信號檢測和處理子係統（包括三通道光子計數和五通道模擬信號接收）以及計算機。準分子激光器工作於(yu) 308nm波長，單脈衝(chong) 輸出能量為(wei) 140mJ，重複頻率為(wei) 100Hz，Nd-YAG激光器基頻（1060nm）、倍頻（532nm）和三倍頻（355nm）輸出能量分別為(wei) 1000mJ、355mJ和#p#分頁標題#e#150mJ，重複頻率為(wei) 10Hz。

此外，我們(men) 還從(cong) 理論上研究了激光探測的平流層臭氧濃度的誤差對平流層氣溶膠的散射特性的敏感性，並根據其敏感性，提出了一個(ge) 同時探測氣溶膠後向散射係數和譜分布以及臭氧濃度分布的三波長激光反演技術。敏感性分析表明，對於(yu) 探測平流層臭氧濃度分布的差分吸收激光雷達，由於(yu) 兩(liang) 個(ge) 激光波長的較大差異，忽略氣溶膠散射，臭氧分布解可存在很大的誤差。對背景的平流層氣溶膠模式，該誤差一般小於(yu) 10％，但對存在火山雲(yun) 的平流層大氣，該誤差可大於(yu) 100％。忽略氣溶膠散射所導致的臭氧總量的誤差一般較小，即使對存在火山雲(yun) 的平流層大氣，該誤差一般小於(yu) 5％。忽略氣溶膠散射所引起的臭氧濃度分布解的誤差往往呈振蕩特性，在後向散射比隨高度增大的區域內(nei) ，解係統偏大，而在該散射比隨高度變小的區域內(nei) ，解又係統偏小。此外，我們(men) 還提出了一個(ge) 532nm，355nm和308nm三波長激光回波反演算法，以同時確定臭氧濃度分布、氣溶膠後向散射係數和它的譜分布。數值試驗表明，采用本反演技術能大大改善臭氧分布解的精度。

2、激光探測火山灰和沙塵暴

1991年6月，菲律賓皮納圖博火山發生了可能是本世紀以來最強烈的一次噴發，火山爆發後，世界上許多國家的科學家正采用包括激光雷達在內(nei) 的多種手段監測因火山爆發引起的平流層氣溶膠濃度的變化，從(cong) 1991年7月開始，我們(men) 采用一台紅寶石激光雷達對平流層氣溶膠進行了一係列探測。從(cong) 探測結果可以看出如下幾點：

（1）1991年7月至1991年#p#分頁標題#e#9月中旬，北京地區對流層上部和平流導下部氣溶膠粒子濃度明顯增大，最大的後向散射比高達6（常態時為(wei) 1.3），在此期間，火山的噴泄物主要從(cong) 20km高度以下的平流層下部輸送到北京上空；

（2）從(cong) 1991年9月底開始火山噴泄物主要從(cong) 20km高度以上的平流層上部輸送到北京上空。10月16日，氣溶膠粒子主要分布在20-26km高度範圍內(nei) ，在23km高度處，後向散射比高達36，這表明氣溶膠粒子的濃度峰值比常態約增大兩(liang) 個(ge) 數量級；

（3）1992年，13-30km高度範圍內(nei) 年平均的氣溶膠光學厚度為(wei) 0.09，比火山爆發前增大約0.08，表明平流層氣溶膠的濃度仍比火山爆發前增大約一個(ge) 數量級。1993年以來，平流層的後向散射比峰值仍可達3以上，氣溶膠粒子的濃度仍比火山爆發前大幾倍。

1993年#p#分頁標題#e#3月以來，我們(men) 還應用一台口徑為(wei) 40cm，脈衝(chong) 輸出能量約為(wei) 1.2J的紅寶石激光雷達在南極中山站探測平流層的氣溶膠。觀測結果表明，皮納圖博火山爆發對南極上空平流層氣溶膠濃度有明顯影響。後向散射比的峰值可高達13，而且在13km高度附近，經常發現堆積有大量的氣溶膠粒子。

在激光探測平流層氣溶膠方麵，我們(men) 綜合應用激光雷達和光度計遙感和分析了1988年4月間襲擊北京的幾次沙塵暴過程，發現沙塵粒子源自三個(ge) 不同的高度帶輸送到北京上空。

3、激光探測雲(yun) 高和能見度

近年來，我們(men) 先後研製成功了兩(liang) 個(ge) 型號實用化的探測能見度和雲(yun) 高的激光雷達係統，一是探測機場跑道視程、斜視視程和雲(yun) 高的激光探測儀(yi) ，是XUZ01激光雷達，兩(liang) 者都已在部分機場和氣象台站推廣應用。XUZ01激光雷達可探測30m-30km的能見度和30m-6km的雲(yun) 高。