多波长拉曼激光雷达探测银川地区气溶胶及水汽的关键技术及实验研究

采用先进激光雷达技术，以1064、532及355nm波长激光为光源，通过对光子晶体精细分光技术及其优化设计、各种气象参数的精细反演以及微弱信号提取等关键问题展开研究，构建一种具有自主知识产权的新型多波长拉曼激光雷达系统，实现对流层气溶胶光学及物理参数、水汽参数的同步精细探测；并展开相关实验，对银川地区的气溶胶光学及物理特性、水汽等重要气象和环境参数进行实时精细探测，研究上述气象参数间的关系，同时研究气溶胶和水汽对气候的影响，对该地区沙尘暴天气进行分析研究和监测，为银川地区精细气象预报及自然灾害预警预报提供实时、精确有效的大气监测数据，为大气环境科学研究、精细气象预报及自然灾害预警预报等特殊气象服务提供一条有效的技术途径；并在宁夏地区建立区域性大气环境地基激光雷达监测基地，填补该地区在激光雷达遥感大气环境监测学科方面的空白，从而提高该地区的大气环境监测和控制水平，为地方经济社会发展服务。

大气气溶胶及水汽是大气中重要的环境及气象参数。本项目采用先进激光雷达技术，以355、532、1064nm激光为光源，研制了一台多波长拉曼激光雷达系统，通过精细分光技术和反演算法，对气溶胶光学、微物理特性参数进行了探测，并对水汽参数进行了同步精细探测。具体研究内容包括小型米散射激光雷达的研制及其对银川地区气溶胶光学特性探测研究、多波长拉曼激光雷达系统的研制及其对银川地区大气气溶胶光学、微物理特性参数的探测、基于遗传算法的光子晶体滤波器参数的优化设计、强噪声背景下激光雷达微弱信号精细提取的小波分析、气溶胶粒子谱反演算法的研究、银川地区沙尘气溶胶粒子谱分布的观测研究等。本项目研究内容对研究银川地区气溶胶和水汽对气候的影响、分析和监测该地区沙尘暴、精细气象预报等可以提供实时、有效的数据。同时，该项目也在宁夏地区建立了区域性激光雷达大气遥测基地，培养了相关人才，为提高该地区的大气环境监测和控制水平具有重要的意义。