激光雷达用于气象领域 为治污减霾提供支撑

据麦姆斯咨询报道，日前，国内光学领域权威期刊《光学学报》2019年第3期封面文章报道了西安理工大学研发全天时大气温度探测激光雷达（LiDAR）的最新进展，发表了西安理工大学激光雷达研究团队的最新论文，并评价该团队的研究成果对气候的监测具有重要的意义。

据西安理工大学副校长、西安理工大学激光雷达大气遥测研究中心负责人华灯鑫教授介绍，激光雷达作为一种主动遥感探测工具已有几十年的历史，已广泛用于激光大气传输、全球气候预测、气溶胶辐射效应及大气环境等研究领域。随着激光技术、信号探测技术和数据采集及控制技术的发展，使激光雷达在大气探测高度、空间分辨率、时间上的连续监测和测量精度等方面具有独到的优势，是其他探测手段无法比拟的。相对于微波、电磁波雷达来说，光波具有较短的波长，因此它可以利用光与大气中存在的分子和浮尘的相互作用来实现对大气光学及物理特性、气象/气候参数进行高时空分辨率的精细探测，是一种近年快速发展的全新探测技术，是现代雷达探测技术从厘米波，毫米波向光波探测技术延伸，实现遥感探测技术向高时空分辨率、高精度领域发展。“通俗地讲，激光雷达扫描一圈，很短时间内我们不仅可以获知大气的温度、湿度、温度分层，而且大气的颗粒物分布浓度、颗粒物是什么，都可以知道。在气象、民航、军事等领域有着广泛的应用需求。”华灯鑫说。

记者了解到，华灯鑫2005年8月回国，筹建西北地区首家激光雷达大气遥测研究中心，开展多参量、多学科交叉的激光雷达大气遥感新技术、新方法及实验研究、产品研发，目前研发4套地基激光雷达系统，研究涵盖大气主要气象参数与物理参数及植物荧光探测技术，特别是在大气温湿度及气溶胶全天时遥感技术取得一系列国际领先研究成果。“西安理工大学激光雷达大气遥测研究中心的研究课题紧跟国际最新激光雷达技术的发展动向，开展国际前沿的激光雷达探测技术的研发，并开展多种形式的国际合作，与国外的公司及大学建立长期的学术交流及合作研究关系。在保证教学和科研的同时，中心也开发研究一些具有自主知识产权的高新技术激光雷达遥测系统。去年我校的激光雷达教师团队被教育部认定为首批全国高校黄大年式教师团队。”华灯鑫介绍。

前两年，西安理工大学激光雷达大气遥测研究中心的“大气气溶胶及沙尘探测米散射激光雷达”团队在国家重大基础研究计划、国家重大科研仪器研制项目的支持下，研制出了具有对眼安全、结构紧凑、可移动式的全天候运行的大气气溶胶及沙尘探测米散射激光雷达系统，系统可探测水平0-9km、垂直0-15km的大气气溶胶及卷云的光学特性，每个廓线探测时间10分钟以内；提出了利用激光遥感技术探测雾霾（颗粒物、污染物）的方法，研发了基于人眼安全的全天时激光遥感雾霾空间分布探测系统，解决了国外同类产品在国内高气溶胶聚集区域信号失真并无法获取原始数据的问题，弥补了现有测量仪器仅获得单点信息的不足。该系统在渭南市环境监测站、中科院大气所、总装某基地等相关科研院所及环境监测系统得到成功应用，为解明雾霾成因及传输机理提供理论基础和技术支持，为治污减霾提供了强有力的科技支撑。

“我们还承担许多国家重点科研项目，例如国家重大科研仪器研制项目《研究云系降水潜力的全天时云底温湿度和上升速度探测激光雷达》，该项目也是把激光雷达应用于气象探测，并为人工影响天气提供准确的数据支持，配合人工降水技术，未来对增强我国缺水地区的降雨有重要意义。目前，科研研究顺利，我们已经开发出集装箱式的探测天气的激光雷达设备。现在激光雷达技术正在从科研走向市场，走向用户，我们也在加强产学研的结合，我们正在把一些科研成果进行产业化，相信未来我们的许多科研成果将变成产品，走向市场，为社会发展服务。”华灯鑫教授介绍。