[00695884]湖北省区域环境监测气溶胶探测激光雷达

项目属于环境科学领域湖北省地处华中腹地，是中国重要的农业大省，在以农业为第一产业的前提下，大力发展了其他的支柱产业，如钢铁、汽车、矿产、纺织、教育等。武汉作为华中地区的第一大城市和经贸中心，在各项产业蓬勃发展的同时，大气污染物的排放和逐渐恶化的大气环境，已成为当前不可忽视和阻碍城市和谐发展的制约因素。其中，气溶胶含量浓度作为重要的大气参数，是环保部门关注的重点测量指标。项目的主要内容是基于自主研发的多功能大气探测激光雷达，有效克服传统被动观测设备空间分辨率低、工作时间受限（仅在白天工作）等约束条件，获取站点上空全天时、高分辨率大气气溶胶的垂直廓线信息。项目可通过车载移动观测，扩大观测和研究的领域，检测和控制我省的区域性大气气溶胶等相关污染物质的起源、分布和传输。项目主要成果与创新包括：（1）针对当前大气激光雷达的激光器工作稳定性差、调试难度高、成本高等客观局限性，发展了基于半导体激光器的大气气溶胶监测激光雷达，该激光雷达能降低调试难度，稳定性好，成本低。能有效提高系统的自动化探测能力，减小人为干预，并拓展系统的应用范围和无人值守连续工作能力。（2）在国际上首次提出了全新的基于膈膜镜光快门的激光雷达信号动态范围压缩技术，较传统的光学信号控制方法，在获取高低空探测信号的同时，保持和提高气溶胶探测信号的信噪比，为大气污染监测与控制提供更多、更精确的空间信息。（3）针对激光雷达光路设计复杂，占地面积大，单部雷达经费开销大等问题，提出多功能大气激光雷达集成技术，建立了华中地区的首台多功能大气探测激光雷达，实现了该地区多元大气参数同步获取的探测能力。该方法能克服传统单系统、单功能激光雷达的局限性，实现结构相对简单的、多参数同步获取的激光雷达系统。该系统已获批4项专利，发表论文30余篇，获取了长时期武汉及周边地区上空的气溶胶和其他大气参数的探测结果，后期还将继续拓展其观测范围，为全省的大气质量监测服务。项目的研发大大提高了传统大气观测数据的空间分辨率，降低操作难度，取得了显著的社会经济效益，在该省和华中区域大气质量监测中发挥着重要的作用。