基于多普勒激光雷达的中高层大气风场观测

中高层(20-100km)大气风场参数是空间物理学研究的重要参数之一，风场廓线分布数据的长期积累非常重要。由于技术手段的限制，中高层大气参数尤其是风场观测数据还非常缺乏。多普勒测风激光雷达是该遥感观测范围先进的、有效的技术手段。目前在临近空间领域，对20～60km高度范围的风场数据需求迫切。中国科学技术大学研制了40km车载多普勒测风激光雷达系统，本项目利用该观测系统，通过对接收系统的改造和性能提升，实现对20～60km高度范围的大气风场的观测，并获得局地长期观测资料，建立数据库，提供空间物理研究的观测资料。

近十年来，中高层大气环境探测特别是风场探测受到重视；而中高层大气探测由于探测手段的限制，相比对流层大气探测资料匮乏；中高层大气动力学是影响全球大气环流的重要因素，对这个范围的大气探测特别是有效的大气探测手段研究非常重要。同时，中高层大气风场观测数据可以为临近空间浮空平台、超高速飞行器提供必要的空间环境保障。为此本项目依托中国科学技术大学在“十一五”期间研制的40km车载多普勒测风激光雷达系统，对其部分系统性能进行提升后，实现在我国中纬度地区20~60 km高度范围的大气风场长期观测。. 主要研究内容：1.“车载多普勒测风激光雷达”系统性能提升。重点提升性能参数为探测高度范围20~60km（原指标10~40km）；2.中高层（20~60km）风场廓线分布数据的长期观测，包括气球探空和激光雷达系统的比对实验等；3.建立局地的中高层（20~60km）风场廓线分布数据库，包括统计和分析测量数据结果。.重要研究结果：1、通过硬件特别是光学接收机的改进，提高的系统探测效率，实际探测高度范围达到15~60km，超出了原定的研究指标；2、项目在2013~2015年期间，开展了三次外场试验，获得了我国中纬度地区冬季的风场分布，有效观测天数达到80多天；3、通过连续风场观测，首次获得了风场重力波分布，调研结果目前除了欧洲ALOMAR天文台站外第二个利用激光雷达在平流层观测到重力波现象；4、参与执行有关空间环境保障试验3次，检验了激光雷达系统的野外环境工作能力，为中高层大气测风激光雷达应用奠定了基础。. 项目研究过程中，发表论文13篇，其中SCI收录7篇，EI收录6篇；国家发明专利3项，受理发明专利2项，软件登记3项。培养博士生8名，硕士研究生8名，其中已经答辩毕业6名。