激光(guāng)雷達技術爲什(shén)麽能用(yòng)于大(dà)氣環境監測?

發布日期：2019-02-25 22:27 浏覽量：9975

自激光(guāng)雷達測繪技術20世紀60年代問世後迅猛發展，激光(guāng)雷達具有波長(cháng)短、方向性強、單色性好、抗幹擾性高(gāo)和(hé)體積小等特點，能夠在應用(yòng)中呈現出了(le)較高(gāo)的(de)探測靈敏度、空間分(fēn)辨率和(hé)抗幹擾能力。

目前被廣泛應用(yòng)，涉及行業甚廣，如水(shuǐ)利工程、農業開發、土地利用(yòng)、環境監測、城(chéng)市規劃、交通(tōng)通(tōng)訊、方陣減災、資源勘測和(hé)軍事工程等等領域。今日我們主要說說激光(guāng)雷達技術在大(dà)氣環境監測方面發揮的(de)重要作用(yòng)。

激光(guāng)雷達是什(shén)麽？

激光(guāng)雷達是傳統的(de)雷達技術與現代激光(guāng)技術相結合的(de)産物(wù)，其工作在紅外和(hé)可(kě)見光(guāng)波段。激光(guāng)雷達的(de)作用(yòng)是能精确測量目标位置( 距離和(hé)角度) 、運動狀态( 速度、振動和(hé)姿态) 和(hé)形狀，探測、識别、分(fēn)辨和(hé)跟蹤目标。

激光(guāng)雷達技術爲什(shén)麽能用(yòng)于大(dà)氣環境監測呢(ne)？

這(zhè)是由于激光(guāng)雷達技術可(kě)以測量氣溶膠、雲、能見度、大(dà)氣成分(fēn)、空中風場(chǎng)、大(dà)氣密度、大(dà)氣溫度和(hé)濕度的(de)變化(huà)，對(duì)城(chéng)市上空環境污染物(wù)的(de)擴散和(hé)沙塵暴發生的(de)過程等進行有效的(de)監測。

檢測的(de)實時(shí)數據爲研究氣候變化(huà)、天氣預報和(hé)自然災害預報，建立正确的(de)大(dà)氣模型提供了(le)有力依據。

激光(guāng)雷達技術在大(dà)氣環境監測中的(de)應用(yòng)

一、氣溶膠及顆粒物(wù)的(de)探測

氣溶膠通(tōng)過吸收和(hé)散射太陽輻射以及地球的(de)長(cháng)波輻射影(yǐng)響著(zhe)地球—大(dà)氣系統的(de)輻射收支，它作爲凝結核參與雲的(de)形成，從而對(duì)局地、區(qū)域乃至全球的(de)氣候有重要的(de)影(yǐng)響。盡管其在大(dà)氣中的(de)含量很低，但氣溶膠和(hé)雲對(duì)氣候變化(huà)的(de)影(yǐng)響還(hái)是很大(dà)的(de)。

氣溶膠是由固體或液體小質點分(fēn)散并懸浮在氣體介質中形成的(de)膠體分(fēn)散體系。對(duì)大(dà)氣氣002溶膠進行探測使用(yòng)的(de)技術爲 Mie 散射相關探測技術，應用(yòng)該技術的(de)激光(guāng)探測雷達稱爲 Mie 散射激光(guāng)雷達。

Mie 散射是由大(dà)氣中粒徑較大(dà)的(de)懸浮物(wù)引起的(de)激光(guāng)波長(cháng)不發生變化(huà)的(de)彈性散射。

二、大(dà)氣臭氧的(de)探測

自然界中的(de)臭氧，大(dà)多(duō)分(fēn)布在距地面 20km ～50km 的(de)大(dà)氣中，我們稱之爲臭氧層。對(duì)大(dà)氣臭氧進行探測使用(yòng)的(de)技術爲差分(fēn)吸收原理(lǐ)，檢測大(dà)氣臭氧的(de)激光(guāng)雷達稱爲大(dà)氣差分(fēn)吸收激光(guāng)雷達。

大(dà)氣差分(fēn)吸收激光(guāng)雷達通(tōng)過同一光(guāng)路同時(shí)發射兩束波長(cháng)相近的(de)激光(guāng)束，由于兩束激光(guāng)處于同一光(guāng)路且波長(cháng)相近，待測物(wù)質對(duì)兩束激光(guāng)有相同的(de)影(yǐng)響，相互抵消誤差可(kě)以大(dà)大(dà)提高(gāo)激光(guāng)雷達的(de)抗幹擾特性。

三、大(dà)氣風速的(de)探測

準确及時(shí)的(de)風場(chǎng)數據可(kě)以提高(gāo)長(cháng)期天氣預報的(de)準确性，提高(gāo)對(duì)飓風等惡劣天氣跟蹤及登陸預報的(de)準确性。目前對(duì)大(dà)氣風速測量的(de)激光(guāng)雷達多(duō)采用(yòng)多(duō)普勒效應，該類激光(guāng)雷達稱爲多(duō)普勒激光(guāng)雷達。

多(duō)普勒激光(guāng)雷達利用(yòng)激光(guāng)通(tōng)過空氣中的(de)微粒( 雲和(hé)霧中的(de)灰塵、水(shuǐ)滴、鹽晶體、生物(wù)質燃燒氣溶膠和(hé)污染的(de)氣溶膠) 後向散射的(de)回波信号産生的(de)多(duō)普勒頻(pín)移進行測量，通(tōng)過分(fēn)析和(hé)處理(lǐ)這(zhè)些測量信息得(de)到高(gāo)時(shí)空分(fēn)辨率、高(gāo)精度的(de)實時(shí)風場(chǎng)數據。

四、大(dà)氣溫度、濕度的(de)探測

溫度對(duì)海洋、天氣分(fēn)析和(hé)預報、大(dà)氣物(wù)理(lǐ)、環境的(de)研究起到很重要的(de)作用(yòng)。目前，探測大(dà)氣溫度的(de)激光(guāng)雷達有瑞利散射激光(guāng)雷達、高(gāo)光(guāng)譜分(fēn)辨率激光(guāng)雷達和(hé)拉曼激光(guāng)雷達。

随著(zhe)人(rén)們對(duì)生活環境質量的(de)要求越來(lái)越高(gāo)，大(dà)氣環境的(de)有效監測和(hé)治理(lǐ)自然得(de)到了(le)廣泛關注，而及時(shí)、準确、高(gāo)效的(de)監測是前提。