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新型3D可視激光雷達(dá)系統(tǒng)在環(huán)境及氣象領(lǐng)域的應(yīng)用

當(dāng)前中國正處于經(jīng)濟(jì)快速增長時期，高速發(fā)展的工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)，同時帶來了對環(huán)境的影響。如何改善空氣質(zhì)量，治理大氣污染，是我國面臨的重要問題。一段時間以來，空氣質(zhì)量問題備受關(guān)注，頻繁出現(xiàn)的"霧-霾"天氣、污染較重天氣的持續(xù)存在以及對人類身體造成的巨大危害等嚴(yán)重問題，引起了全世界各國的關(guān)注。國務(wù)院總理李克強(qiáng)曾在主持召開的國務(wù)院常務(wù)會議上，研究部署進(jìn)一步加強(qiáng)霧霾等大氣污染治理。一是加快調(diào)整能源結(jié)構(gòu);二是發(fā)揮價格、稅收、補(bǔ)貼等的激勵和導(dǎo)向作用;三是落實(shí)各方責(zé)任，對各地“ 大氣污染十條措施”的落實(shí)情況進(jìn)行嚴(yán)格考核，考核結(jié)果還會向社會公開，以期通過考核促進(jìn)各項工作順利開展。

氣溶膠及其前體物排放源有很大的地區(qū)性差異，氣溶膠及其光學(xué)特性在全球范圍內(nèi)分布很不均勻，且具有濃度、粒子尺度范圍寬，空間分布復(fù)雜，隨時間變化快的特性?；诖?，高空及水平探測污染物變化走勢就尤為重要，對氣溶膠的觀測包括對氣溶膠垂直分布和水平區(qū)域監(jiān)測的研究需要不斷加強(qiáng)。一款新型的3D可視激光雷達(dá)系統(tǒng)可垂直探測高空污染聚散狀況，還可水平了解區(qū)域范圍內(nèi)污染分布。

3D可視型激光雷達(dá)(micro-pulse lidar)提供了一種觀測氣溶膠垂直分布和水平污染的有效手段, 同時它具有體積小、對人眼安全和可長時間連續(xù)無人值守觀測等優(yōu)點(diǎn), 逐漸開始被廣泛應(yīng)用于大氣邊界層高度、氣溶膠消光系數(shù)廓線、氣溶膠光學(xué)厚度及云的光學(xué)厚度等的長時間觀測以及直接輸出顆粒物濃度值。3D可視型激光雷達(dá)能夠有效地監(jiān)測立體空間的PM10/PM2.5的濃度分布，對于開展PM2.5的成因分析和城市灰霾天氣的預(yù)警預(yù)報提供有效幫助。特有的水平掃描功能，結(jié)合智能攝像技術(shù)與GIS電子地圖，可定點(diǎn)和定區(qū)域監(jiān)控污染物的水平分布特征和演變規(guī)律，揪出造成污染的“真兇”。從而為城市空氣質(zhì)量監(jiān)測站點(diǎn)的合理布局，了解城市范圍內(nèi)的污染物區(qū)域分布，污染源頭的有效控制，PM10/PM2.5污染源的溯源分析提供支持。同時，還可以“組網(wǎng)式”布控整個城區(qū)的重要區(qū)域，對內(nèi)部揚(yáng)塵和外部飄塵以及跨境輸送等難題做進(jìn)一步研究。