4、激光測(cè)風(fēng)

激光測(cè)風(fēng)主要有多普勒、相關(guān)、雙光束干涉和閃爍四種探測(cè)原理，前兩種應(yīng)用前景更好。

激光相關(guān)測(cè)風(fēng)是通過統(tǒng)計(jì)分析由濃度和尺度不同的氣溶膠團(tuán)塊引起的激光回波信號(hào)在時(shí)間和空間上的不均勻結(jié)構(gòu)，以求取風(fēng)速和風(fēng)向。1993年已著手研制一臺(tái)相關(guān)測(cè)風(fēng)的激光雷達(dá)，主要用于探測(cè)1km高度以下的大氣風(fēng)場(chǎng)。該雷達(dá)采用Nd-YAG激光器，接收望遠(yuǎn)鏡的口徑為20cm。

5、多次散射研究

在激光多次散射研究方面，我們與德國慕尼黑大學(xué)氣象研究所H.Quenzel教授等人合作，發(fā)展了一個(gè)參數(shù)化的多次散射激光雷達(dá)方程。該方程基于我們引進(jìn)的四個(gè)因子，即幾何消光因子、消光分布因子、前向散射因子和后向散射因子。前兩個(gè)因子表征多次散射成分對(duì)大氣消光系數(shù)分布、激光的發(fā)散角和接收視場(chǎng)角以及接收孔徑的依賴關(guān)系。后兩個(gè)因子表征多次散射成分對(duì)散射相函數(shù)的依賴關(guān)系。這個(gè)參數(shù)化多次散射雷達(dá)方程在241個(gè)數(shù)值試驗(yàn)中得以檢驗(yàn)。數(shù)值試驗(yàn)表明，在小于4的光學(xué)厚度內(nèi)參數(shù)化的解和Monte Carlo解之間的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于27％，而本模式的計(jì)數(shù)時(shí)間比MonteCarlo方法偏小4個(gè)數(shù)量級(jí)左右。

最近我們又應(yīng)用參數(shù)化的多次散射雷達(dá)方程，分析了激光多次散射對(duì)激光回波信號(hào)和一次散射雷達(dá)方程反演結(jié)果的效應(yīng)，提出了迭代前向積分法和迭代后向積分法以求解參數(shù)化的多次散射雷達(dá)方程，并根據(jù)多次散射信號(hào)對(duì)云和氣溶膠的前向散射相函數(shù)的高度敏感性提出了一個(gè)從雙接收視場(chǎng)的多次散射激光回波信號(hào)，同時(shí)確定云和氣溶膠消光系數(shù)分布和前向散射相函數(shù)的方法，還通過數(shù)值試驗(yàn)分析了這些反演方法在地基激光雷達(dá)和空間站激光雷達(dá)兩種情形下的適用性。

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6、激光空間遙感

激光空間大氣遙感研究已有近二十年的歷史，它的主要目的在于探測(cè)全球尺度的大氣參數(shù)。國際上計(jì)劃發(fā)展的空載激光雷達(dá)主要是后向散射、差分吸收和多普勒三類，以后向散射為工作原理的Nd-YAG激光雷達(dá)技術(shù)最成熟，將首先送上空間平臺(tái)以探測(cè)大氣氣溶膠和云的光學(xué)特性等。我國的激光空間遙感研究起步于1988年，中科院大氣物理研究所和上海光機(jī)所合作研制了一臺(tái)以空間遙感為目的地面原理實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，該雷達(dá)采用NdYAG激光器，工作波長(zhǎng)為1.06μM和0.532μm、接收望遠(yuǎn)鏡口徑為30Cm，主要用于探測(cè)云和氣溶膠的光學(xué)特性。此外，我們?cè)诩す饪臻g遙感云和氣溶膠分布的反演方法研究方面也取得了一些進(jìn)展。