大气中的二氧化硫浓度是衡量大气污染的重要指标之一,对其进行高精度高时空分辨率的探测十分必要,激光雷达技术的发展为污染气体的探测提供了有效的手段。在中国科学院大气物理研究所吕达仁院士领导的APSOS(Atmospheric Profiling Synthetic Observation System,多波段多大气成分主被动综合探测系统)的支持下,研制了车载二氧化硫差分吸收激光雷达系统。利用该雷达系统获得了近地面(0.3-3.Okm)的二氧化硫的分布,探测结果与地面气象部门的测量仪器具有可比性,积分时间为30分钟,空间分辨率为15米时,探测精度可达±2ppb。本文可以分为三个部分,主要研究内容如下:(1)第一部分是文献综述部分,主要包括第1～2章。以博士课题为主线,阅读了大量国内外相关文献。首先概述了大气中二氧化硫的理化性质、危害以及来源分布,介绍了常见的检测二氧化硫气体浓度的方法,说明开展此课题的必要性。其次,介绍了激光大气探测的物理基础和常见的激光雷达类型、应用以及发展动态。以上工作为车载二氧化硫差分吸收激光雷达系统研制做了基础知识铺垫。(2)第二部分是介绍车载二氧化硫差分吸收激光雷达系统的详细研制工作,主要包括第3～7章,此部分也是本人在博士期间所做工作的主要部分。首先介绍该系统的理论基础,然后结合激光雷达相关知识,对该系统进行了整体设计。其次详细介绍了该车载激光雷达系统的各个分系统:利用两台高能量固体激光器来泵浦窄线宽的染料激光器,通过BBO倍频晶体来获得强吸收波长λon=300.05nm和弱吸收波长λoff=301.50nm。两束激光经过偏振合束棱镜的合束以及以及12倍扩束镜的扩束,与望远镜同轴准直发射到大气中。后向散射回波信号被350mm的近牛顿式望远镜接收,然后通过传导光纤进入后继光路,经过后继光路衰减、滤光后,最终用来反演二氧化硫分布廓线。最后又详细介绍了用于承载整个雷达系统的车载方舱,并对其振动模态和稳定性进行了分析。(3)第三部分为该激光雷达系统数据处理及分析结果,主要包括第8～9章。车载二氧化硫差分吸收激光雷达系统的研制工作结束后,进行了大量的外场试验,并得到大量有效数据,对实验结果和整个系统的稳定性进行了分析。第8章主要介绍了激光雷达系统抗干扰方案、原始数据的处理和反演方法、初步探测结果及误差分析。第9章首先给出了一些典型探测结果,例如白天探测结果、典型污染源的探测与锁定;基于前期探测数据还分析了系统的稳定性、积分时间和探测精度;随后给出了三波长双差分吸收激光雷达的初步探测结果以及西藏羊八井地区的探测数据。