大气边界层是与人类生活及各生态圈构成的主要气层,同时也是地球表面与自由大气间进行物质、能量、热量和水汽等交换的重要气层,其高度一般距离地面1-2km。基于地基遥感探测的方式可系统且连续地研究边界层特征,利用激光测风雷达来研究边界层特征是本文的主要研究内容。本文利用激光测风雷达、风廓线雷达以及地基微波辐射计在山海关、昆明和西安等地的探测数据,利用地面逐时观测天气纪要进行了个例的选取,结合再分析资料对稳定性与不稳定性天气过程,进行了天气形势、边界层物理量场等特征分析,利用风场数据,计算湍流耗散率、温度平流、边界层高度及低空急流指数,进而分析边界层高度变化和边界层流场结构和温湿特征。最后利用激光测风雷达、风廓线雷达以及地基微波辐射计资料等开展了不同地点的边界层特征的对比分析,同时介绍激光雷达除风廓线扫描模式以外的其他扫描模式在边界层分析中的应用。本文得到结论如下:(1)山海关雾霾天当PM2.5浓度逐渐增大时,湍流耗散率数值也逐渐增大,除近地层外,最大湍流耗散率高度逐渐降低,这表明最大湍流耗散率高度越高越有利于污染物的扩散。阴天低云云量多,云高低时,湍流耗散率较强,同时最大湍流耗散率高度较低,边界层高度日变化较明显,中午边界层高度达到极大值。晴天日出后至11时左右,混合层开始逐渐加厚,日落前后出现湍流峰值,最大湍流耗散率高度更低。(2)昆明地区降水日边界层在降水前为不稳定边界层;降水开始后,边界层高度逐渐下降,且从不稳定边界层逐渐转变为稳定边界层;降水结束后再逐渐开始建立起稳定边界层。大风日边界层为不稳定边界层,在大风过程出现时有较明显边界层高度变化,且造成边界层高度升高。在降水时刻与大风出现时刻,激光测风雷达探测的风向风速变化较大,温度平流也较大。(3)通过相同天气过程,不同地点的边界层特征对比得知:晴天在近海地区的山海关,平均水平风速较高原地区的昆明更小。入夜后山海关常出现大风区。两地主要风向均为西风,风向变化较小。阴天山海关水平风速较大,主要受北风和东北风控制。昆明地区水平风速较大,风向变化较大,长水机场上方存在一个高压中心,主要受西风及西南风控制。雾霾日山海关水平风速小,风向几乎无变化,主要受西风控制。西安在系统过境时,出现了霾与阵性降水,地面出现较大风速,而后出现整层大风,最后出现较大风速带。降水日昆明和西安地区的风向变化均较大,常存在切变;温度变化均是降水前增加,降水开始后逐渐减小;相对湿度降水前在高空3-4km处增至80%以上,降水开始后从高空的100%逐步向下拓展至地面。(4)通过激光雷达数据分析可知,采用PPI扫描边界层,可分析出边界层内冷暖平流范围和强度。利用激光雷达特有的起降通道扫描边界层,可得到边界层风沿航空器下滑道的演变特征,这个方式更适合于航空气象服务工作。激光雷达沿跑道方向对边界层做RHI剖面扫描得到的高时空分辨率数据,可以用于分析飞机涡流。