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　　摘要

　　低能見度多由霧、降水、氣溶膠等粒子造成，是航空氣象、野外應急監測中重點關注的天氣條件。便攜激光測云儀依靠脈沖激光后向散射原理獲取云底信息，設備機動靈活，但在低能見度環境下激光衰減、信號混淆問題突出。本文選取霧、毛毛雨、輕降雨、沙塵等典型低能見度工況，開展便攜激光測云儀探測效果評估，分析探測偏差成因，給出觀測使用建議，為低能見度條件下機動云觀測業務提供參考。

　　1 引言

　　低能見度天氣伴隨大量懸浮液態或固態顆粒物，容易干擾云底識別，是云觀測的難點。固定站點激光云高儀安裝條件穩定，配套的質量控制體系;便攜激光測云儀單人可攜帶，多用于臨時起降場、野外應急氣象保障。這類設備光學口徑、激光器功率相對更小，在低能見度環境下信號更容易受到影響。評估便攜激光測云儀在低能見度下的探測性能，明確適用邊界，對機動氣象觀測的數據質量管控十分重要。

　　2 便攜激光測云儀探測原理

　　便攜激光測云儀垂直發射脈沖激光，激光與大氣內粒子發生后向散射，接收單元捕獲回波信號，根據激光飛行時間計算目標距離，結合回波廓線突變特征識別云底高度。設備內置算法區分云層、氣溶膠與霧層，輸出云底高度、云層數，同時記錄回波信噪比。設備體積小，自帶供電，可快速布設，適配多點臨時觀測，但光學系統和信號采集能力相比大型固定式云高儀存在一定差距。

　　3 典型低能見度場景探測效果分析

　　3.1 霧天環境霧天能見度下降，近地面存在大量水滴，會產生連續強回波。當出現輻射霧、平流霧時，霧層回波特征和低層云十分接近，便攜設備容易將霧頂誤判為云底。濃霧條件下激光能量快速衰減，最大探測高度明顯降低，高層云無法被探測到。輕度霧況，算法通過時序連續性校驗，可一定程度區分霧與云，探測結果可信度相對更高。

　　3.2 降雨場景毛毛雨時，雨滴細小均勻，激光衰減程度中等，低層云仍可探測，但噪聲增加。中雨條件下，雨滴對激光的散射和吸收作用增強，有效探測高度大幅壓縮，回波信號波動大，頻繁出現數據無效標記。大雨中，光路會被雨水直接衰減，難以獲取有效云底信號。

　　3.3 沙塵低能見度場景沙塵天氣中大量固體顆粒物懸浮在大氣中，形成連續氣溶膠散射層。低層沙塵會抬高基線信號，掩蓋低層云邊界，造成云高誤判或者漏檢。高濃度沙塵會削弱激光傳輸能量，高層云探測能力下降。沙塵帶來的散射廓線變化平緩，算法識別云底突變特征難度上升。

　　4 誤差與影響因素分析

　　便攜設備硬件限制是基礎因素。激光器發射功率、接收光學口徑偏小，低能見度下信噪比衰減比固定式設備更快。光學窗口容易附著水霧、細小顆粒物，進一步削弱光信號。設備多使用簡易支架，輕微傾斜會疊加測距誤差。

　　算法層面，固定閾值策略在復雜低能見度廓線中適應性不足。霧、降水帶來的回波信號動態變化快，單純依靠回波強度難以區分云層與近地面粒子。同時飛鳥、昆蟲穿過光路帶來瞬時脈沖信號，低能見度下噪聲基底抬高，虛假信號過濾難度加大。

　　5 提升探測質量的優化措施

　　現場布設階段，盡量保持設備垂直固定，避免手持晃動;及時擦拭光學窗口，清除水霧、沙塵附著。觀測時同步記錄能見度、溫濕度數據，用于輔助判斷，對云高觀測結果做合理性校驗。

　　優化算法策略，采用自適應閾值結合時序連續判斷，區分持續霧層和短時云底信號。對低能見度場景設置數據質量標記，自動標注可疑觀測值，提醒使用者不能直接采信。在能見度極差的時段，將云高儀數據與能見度儀等設備聯合研判，減少單一設備誤判帶來的風險。

　　6 結論

　　便攜激光測云儀在輕度低能見度條件下，可有效探測云底高度，滿足機動氣象觀測需求。但在濃霧、中大雨、強沙塵等惡劣低能見度場景，探測量程下降，云底誤識別概率明顯升高，數據可信度降低。該設備適合作為機動補充觀測手段，低能見度條件下不可單獨依靠云高數據判斷天氣狀況，需要結合其他氣象要素綜合分析。在應急氣象保障工作中，需充分認知設備性能邊界，合理開展觀測與數據應用。