激光雷达采用向大气中主动发射具有偏振特性的激光束,获取气溶胶(含凝结核)的垂直分布信息,通过结合大气相对湿度廓线分布数据,可以准确判识雾霾的空间分布。通过获取大气中云、浮尘粒子和冰晶的垂直、水平运动特征,可以准确判识浮尘天气中浮尘粒子的形态、强度以及沉降规律,可以初步识别云的垂直演化特征,对降水过程进行辅助观测,可以对夏季典型的降雹过程进行识别,提高短临预报精确度。观测中,采用双波长三通道的气溶胶激光雷达,发现冰云一般出现在距离地面高度在3~4km以上。因冰云中含有水汽或部分液态水,消光系数一般超过0.3km-1,退偏振比在0.4左右。水云在形成降水的过程中,云层高度会随着时间向近地面演化,一般会从3km开始,逐渐降低,随着温度增加,云中水汽饱和度即液态水含量增加,使得消光系数大于2km-1,退偏振比小于0.1,随高度的进一步降低时可能发生降雨过程,观测还发现,消光系数越大,降雨量就越强;在冬季常观测到云层中的消光系数超过1km-1,但退偏振比大于0.4,这样的过程常伴随着降雪发生。2015年4月28日下午19时前后,在南京、连云港、苏州、无锡等地均观测到距离地面5km附近,有冰晶在垂直方面周期性地上下波动,随后的20分钟内,江苏省发生大范围的降雹过程,此次试验也是基于激光雷达技术开展短临天气的初步探索。随后的工作中,将继续积累案例,进一步实现灾害性天气的准确近临预报。利用激光雷达探测,发现外来沙尘输入发生时,高空(3~5km)出现高消光及高退偏现象,逐渐沉降到地面,伴随地面颗粒物数据尤其是PM10的快速上升;激光雷达不仅可直观监测本地污染的形成、积累过程,还可以实时监测边界层高度的变化,掌握污染的垂直扩散情况;通过消光系数图与退偏振比图的对比,判别粗细粒子的污染类型。另外,基于振镜技术的3D激光扫描雷达,不仅可以进行垂直监测,还可以实现锥形扫描、水平扫描及剖面扫描。锥形和水平扫描,可以实时监测扫描区域的污染扩散方向及趋势,根据扩散特征快速溯源,为监管偷排漏排现象和排查地面站点数据异常提供支撑手段;剖面扫描,可以实时监测边界站点的污染传输及线源如城市道路的扬尘情况等。目前多地正在进行激光雷达的区域立体组网建设,监测污染的传输通道,获取区域雾霾的分布特征及扩散趋势,对典型天气及污染过程积累短临模型;固定雷达站点的组网与搭载激光雷达的走航车相结合,全面整体的获取近地面污染物的排放清单,与数值模拟模型相结合,实现数据的同化和演算,将明显提高预警预报质量。