激光雷达探测技术新进展 大气污染观测有保障

近年来，随着医学研究的不断深入，有越来越多的研究指出大气污染对人体健康的危害，尤其对于老人、儿童、孕妇等弱势群体而言，减少空气污染对他们的身体健康有立竿见影的效果。
　　“消除雾霾，重塑蓝天”已成为改善民生的当务之急。我国政府在实施加强监管污染企业、提高燃料排放标准、减少煤炭消耗等一系列大气防治措施的同时，也在逐步改善国内大气检测分析技术创新的科研条件，力求推动我国大气检测技术的更新和发展。
　　近日，对于近地面PM2.5等大气污染物的观测与污染从发生到演变再到消散这一过程的科学研究，我国科研人员又研制出了新武器——激光雷达。
　　据了解，这些由激光束所形成的“大气探针”不仅可以从平原、山脉以及海上向天空发射，而且还能够以车载、船载形式移动，实时监测从地面到10公里高空范围内的雾霾成分及其分布状况，并直接获取近地面PM2.5等大气污染物的观测数据，实现对近地面空气污染的无盲区垂直立体探测。
　　目前这一新技术已经在京津冀、长三角、川渝等多个区域加快了普及和应用的步伐，京津冀地区几乎实现了全覆盖观测。
　　激光雷达技术是指通过探测激光与大气中各种分子和气溶胶等介质相互作用的辐射信号来演绎大气性质的设备，它具有快速、检测范围广等特点，能够实时准确地监测大气环境，开展城市污染演变、区域性污染物分布、污染物传输等功能。
　　从20世纪60年代问世至今，激光雷达技术经过几十年的快速发展，在大气污染、环境保护、气象与气候、遥感科学等领域的应用已经较为成熟。激光雷达波长短、单色性好、方向性强、相干扰性高和体积小，因而具有良好的空间分辨率、探测灵敏度和抗干扰能力，不仅可以对大气成分、能见度、大气密度、温度和湿度等的变化进行分析，而且对城市上空污染物的扩散、沙尘暴过程进行有效的监测。
　　然而，由于激光雷达是利用激光器作为发射光源，技术要求较高，因而在实际应用中也存在着一些难以避免的应用问题，比如测量精度容易受大气的光传输效应的影响、不能实现全天候实时检测、浓雾、雨、雪天气中无法应用、波束窄，只能在较小范围内搜索捕获目标等。但值得相信的是，随着应用领域和范围的不断扩大，激光雷达在大气污染中的观测技术也会得到不断提高、发展和创新。
　　除激光雷达之外，近几年针对重污染时段和重污染过程的车载走航、机载观测地基遥感和卫星遥感观测技术也得到了大力发展。其中卫星遥感监测能够周期性、全覆盖观测地表，提供大气污染源的空间分布及变化，可以用于灰霾、雾、气溶胶、PM2.5、SO2、NO2、CO、CH4等大气污染参数监测系统，实现对重点区域、城市群和全国范围内大气环境的实时有效检测。