气溶胶和水汽是大气中的重要物质,它们在大气能量转换和气候形成中扮演了极其重要的角色,其中气溶胶对于大气与地球之间的收支平衡起着关键作用,而水汽直接影响着降雨等天气状况。沙尘气溶胶作为西北半干旱地区的特殊气溶胶存在,对于西北半干旱地区的天气状况有着特殊的存在意义,对于沙尘气溶胶的退偏振比探测也具有十分重要的意义。为了深入研究大气气溶胶光学特性和大气中的水汽含量,并同时探测西北半干旱地区沙尘气溶胶的光学偏振特性,根据气溶胶米散射原理和振动拉曼散射原理,依据现代遥感探测技术、光学理论和微弱信号采集技术等,设计了一台全天时六通道多波长偏振拉曼激光雷达系统,该激光雷达系统除了1064、532和355nm三个米散射通道外,为532nm回波信号增加了偏振通道,并增加660nm、607nm水汽、氮气振动拉曼散射探测通道。本文经过长期的实验探测,多次对实验装置进行优化与改良,针对设计的的六个回波通道,采集了大量的数据。同时本文进行了一些激光雷达回波信号的算法的研究与设计,根据6个通道的回波信号,反演得到了三个米散射通道的消光系数廓线、?ngstr?m波长指数、偏振退偏振比廓线和水汽混合比廓线。本论文依托实验装置,利用测得的实验数据,对卷云的偏振特性和水汽含量进行分析,对雾霾天气的水汽含量和气溶胶光学特性进行了探测分析,同时分析了沙尘天气状况下气溶胶的偏振特性,对探测经历的三个季节的水汽进行了分析。实验结果表明,该激光雷达系统具有气溶胶光学特性及水汽含量的全天时探测能力,实现了对银川地区上空大气气溶胶和水汽的实时观测,为该地区环境质量和气候变化提供了一定的参考价值。