激光雷达大气遥感是60年代发展起来的大气遥感新分支，在原理、方法和技术上还处在不断发展更新之中，研究课题几乎遍及大气遥感领域的所有方面。本文主要介绍中科院大气物理研究所近年来激光雷达大气遥感研究进展，侧重介绍激光探测臭氧、云高和能见度、大气边界层的风场和平流层气溶胶以及激光多次散射和激光空间遥感研究。

1、激光探测平流层臭氧浓度分布

中国科学院大气物理研究所自1992年开始，致力于研制一台多波长激光雷达，主要用于探测平流层的大气臭氧（10一50km）和气溶胶（6-35km）垂直分布以及高云，并计划于1995年初投入应用。

该雷达主要由激光发射部分（包括一个XeCl准分子激光器和一个具有基频、二倍频及三倍频的Nd-YAG激光器），1m直径接收望远镜及分光子系统，回波信号检测和处理子系统（包括三通道光子计数和五通道模拟信号接收）以及计算机。准分子激光器工作于308nm波长，单脉冲输出能量为140mJ，重复频率为100Hz，Nd-YAG激光器基频（1060nm）、倍频（532nm）和三倍频（355nm）输出能量分别为1000mJ、355mJ和#p#分页标题#e#150mJ，重复频率为10Hz。

此外，我们还从理论上研究了激光探测的平流层臭氧浓度的误差对平流层气溶胶的散射特性的敏感性，并根据其敏感性，提出了一个同时探测气溶胶后向散射系数和谱分布以及臭氧浓度分布的三波长激光反演技术。敏感性分析表明，对于探测平流层臭氧浓度分布的差分吸收激光雷达，由于两个激光波长的较大差异，忽略气溶胶散射，臭氧分布解可存在很大的误差。对背景的平流层气溶胶模式，该误差一般小于10％，但对存在火山云的平流层大气，该误差可大于100％。忽略气溶胶散射所导致的臭氧总量的误差一般较小，即使对存在火山云的平流层大气，该误差一般小于5％。忽略气溶胶散射所引起的臭氧浓度分布解的误差往往呈振荡特性，在后向散射比随高度增大的区域内，解系统偏大，而在该散射比随高度变小的区域内，解又系统偏小。此外，我们还提出了一个532nm，355nm和308nm三波长激光回波反演算法，以同时确定臭氧浓度分布、气溶胶后向散射系数和它的谱分布。数值试验表明，采用本反演技术能大大改善臭氧分布解的精度。

2、激光探测火山灰和沙尘暴

1991年6月，菲律宾皮纳图博火山发生了可能是本世纪以来最强烈的一次喷发，火山爆发后，世界上许多国家的科学家正采用包括激光雷达在内的多种手段监测因火山爆发引起的平流层气溶胶浓度的变化，从1991年7月开始，我们采用一台红宝石激光雷达对平流层气溶胶进行了一系列探测。从探测结果可以看出如下几点：

（1）1991年7月至1991年#p#分页标题#e#9月中旬，北京地区对流层上部和平流导下部气溶胶粒子浓度明显增大，最大的后向散射比高达6（常态时为1.3），在此期间，火山的喷泄物主要从20km高度以下的平流层下部输送到北京上空；

（2）从1991年9月底开始火山喷泄物主要从20km高度以上的平流层上部输送到北京上空。10月16日，气溶胶粒子主要分布在20-26km高度范围内，在23km高度处，后向散射比高达36，这表明气溶胶粒子的浓度峰值比常态约增大两个数量级；

（3）1992年，13-30km高度范围内年平均的气溶胶光学厚度为0.09，比火山爆发前增大约0.08，表明平流层气溶胶的浓度仍比火山爆发前增大约一个数量级。1993年以来，平流层的后向散射比峰值仍可达3以上，气溶胶粒子的浓度仍比火山爆发前大几倍。

1993年#p#分页标题#e#3月以来，我们还应用一台口径为40cm，脉冲输出能量约为1.2J的红宝石激光雷达在南极中山站探测平流层的气溶胶。观测结果表明，皮纳图博火山爆发对南极上空平流层气溶胶浓度有明显影响。后向散射比的峰值可高达13，而且在13km高度附近，经常发现堆积有大量的气溶胶粒子。

在激光探测平流层气溶胶方面，我们综合应用激光雷达和光度计遥感和分析了1988年4月间袭击北京的几次沙尘暴过程，发现沙尘粒子源自三个不同的高度带输送到北京上空。

3、激光探测云高和能见度

近年来，我们先后研制成功了两个型号实用化的探测能见度和云高的激光雷达系统，一是探测机场跑道视程、斜视视程和云高的激光探测仪，是XUZ01激光雷达，两者都已在部分机场和气象台站推广应用。XUZ01激光雷达可探测30m-30km的能见度和30m-6km的云高。