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环境影响评价及监测研究

半导体激光雷达、气体激光雷达及固体激光雷达。它们各具优势，半导体激光雷
达对比另外两种激光雷达节省成本，有明显的经济优势；而气体激光雷达因 CO
激光雷达的优势，在大气环境监测中应用最为广泛；面对大气中的雾、气溶胶、

有害气体成分时，固体激光雷达技术监测效益最优。
（二）激光雷达技术在大气环境监测中的应用
1. 大气成分的监测
（1）对气溶胶及边界层的探测

固体或者液体悬浮于气体中并分散在大气中形成胶体体系称作气溶胶，其在
大气中的含量不高，对大气却非常重要。气溶胶能够吸收和散射太阳辐射，直接
影响着大气系统的辐射平衡，加上气溶胶能够改变云的光学特性、云的寿命和云
量，故而形成直接气候效应和间接气候效应，影响局部区域至全球的气候。大气

边界层即靠近地球表面、受地面摩擦阻力影响的大气最底层区域。大气边界层内，
风压温湿均有明显的日变化，也正因为受地表及近地层影响较大，气溶胶在该层
浓度最高。因此准确有效地研究大气边界层的变化，对空气污染物的扩散、传输
模式及污染物预报模式都有十分重要的意义。

激光雷达技术一般采用米散射探测技术来探测大气中的气溶胶，即米散射激
光雷达，这种米散射的散射截面较高，所以它的回波信号很强。米散射激光是弹
性散射，因为它不进行光能量的交换，当它的激光脉冲发射并进入大气中传播时，
与气溶胶相遇，气溶胶会散射和消光其激光脉冲，激光雷达探测到其后向散射光

后，再根据米散射激光雷达的方程可以计算出相对应气溶胶的消光系数，进而实
现对气溶胶的实时监测。此外，激光雷达在边界层高度、垂直跨度及边界层内污
染物和气溶胶的监测上也具有较好的应用。目前，多个国家及地区已经建立双波
长偏振雷达观测网，用来对大气气溶胶及边界层进行连续观测。

（2）对反应性气体和温室气体的探测
大气成分中的反应性气体 O 3 、CO、NO、NO 2 、SO 2 以及其他氮氧化物等，
温室气体 CO 2 、CH 4 等，会引起一系列大气层环境变化如臭氧洞、温室效应、酸
雨等，乃至全球气候变化，进而影响人类生存环境和经济社会的发展。如今对大

气中这些气体的监测已得到世界各国的重视，而激光雷达在这方面的优势也日益
凸显。
当激光雷达发射的激光进入大气相互产生反应，导致激光被气体分子吸收

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