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激光雷达测量大气气溶胶的数据处理研究
作者：赵云珊陈鹏举杨昭李强来源：《科技视界》2012年第29期
【摘要】论文介绍了激光雷达探测大气云和气溶胶的原理及探测系统，主要对探测云和气溶胶的激光雷达数据处理方法进行了较为详细地研究，介绍了云和气溶胶的消光系数及衰减的后向散射系数的反演方法等，并给出了相应的处理结果。
【关键词】激光雷达；气溶胶；大气探测
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【Keywords】Lidar；Aerosol；Atmosphericdetectio
0引言
气溶胶粒子是指悬浮在大气中的直径为000110μm的固体或液体粒子，其质量仅占整个大气质量的十亿分之一，但却对大气中的气候变化、云量及云的寿命、光学特性的改变等有着十分重要的影响，通过气溶胶表面的化学反应能影响大气的组成成份，进而影响全球的气候环境。由于目前缺乏全球范围内空间和时间分布资料，大气气溶胶和云的具体作用机制还存在很多不确定性，这大大限制了人类对气候系统及全球气候变化趋势的认识。
激光雷达是一种主动式光学遥感设备，它以激光为光源，通过探测激光与大气相互作用的辐射信号来遥感大气。由于使用探测束的波长较短且定向性强，激光雷达具有很高的空间、时间分辨能力及探测灵敏度，目前已经成为探测大气气溶胶物理光学性质的一个重要手段。通过激光光波与大气的相互作用，会产生包含气体原子、分子、大气气溶胶粒子和云等有关信息的辐射信号，利用相应的反演方法则可以获得气体原子、分子、大气气溶胶粒子和云等大气成份的信息。
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1激光雷达系统
大气激光雷达系统主要包括激光发射单元、接收单元、信号探测单元和数据采集单元1，发射及接收单元的光学结构参数见表1。发射单元中采用二极管泵浦Nd：YVO4固体激光器作激光光源，它通过声光Q开关输出波长1064
m、脉宽100
s以下的短脉冲激光束。此外，该单元中有一个40倍率扩束镜，可以对窄脉冲激光束进行扩束，使其达到ANSI2Z13611986中对人眼激光曝光量的安全要求标准。接收单元的主要部分是一台美国MEADE公司生产的r