利用鐳射探測大氣的技術和方法，是主動式大氣遙感的一種類型。
鐳射具有很好的相幹性、單色性和方向性，在大氣遙感中有獨特的優點。1962年義大利G.菲奧科等人研製瞭第一臺探測高層大氣的雷射雷達，1963年美國斯坦福研究所研製瞭第一臺探測對流層的雷射雷達。中國第一臺對流層氣象雷射雷達於1966年研製成功(見彩圖)。
714氣象雷達 波長為10厘米的雷達
控制室
發射及接收天線裝置
利用激光探測大氣的氣象激光雷達
利用微波輻射信號遙感大氣溫度層結的5毫米波段微波輻射儀
方法和原理 散射法 主要有瑞利散射法、米散射法和拉曼散射法3種。激光在大氣中的散射，主要是瑞利散射和米散射，它們均屬彈性散射。由這種散射波的強度、角分佈和偏振特性以及它們對波長的依賴關系，可以反演大氣氣溶膠特性及其時空分佈，並進而由氣溶膠的不均勻結構或散射波的多普勒頻移，測量大氣湍流和平均風場。另一種散射是拉曼散射，其散射截面比分子的瑞利散射弱3個量級，比氣溶膠的米散射弱3～21個量級。拉曼散射的散射波長和入射波長不同，兩者的光子能量之差和氣體分子的固有能級相對應，因而分析拉曼散射光譜，可以判定大氣中多種氣體的成分及其混合比（見大氣散射）。
吸收法 選擇某種氣體成分的一條特定吸收線，發射在吸收線上和線外的兩種波長的激光，由這兩種波長的激光在同一光路中大氣衰減的差異，測出該種氣體的絕對含量，這種方法稱為差分吸收法。用這種方法測氣體含量，靈敏度比拉曼散射法高4～5個數量級，可以遙感極微量的大氣成分。由於氣體吸收光譜的特性依賴於溫度和氣壓，用差分吸收法還可以遙感溫度鉛直分佈和地面氣壓。
熒光法 大氣分子或原子吸收激光後被激發到高能態，其中一部分由高能態回到低能態時，能量以自發發射（熒光）方式釋放出來。熒光光譜決定於分子結構和原子結構，而熒光量子效率在稀薄氣體中較高，因而發射波長處於某種成分吸收線（帶）上的激光，測定共振熒光光譜的方法，適用於高層大氣中鈉和鉀等成分的探測。
儀器 根據以上原理，已研制成多種氣象激光雷達（見圖表）。
幾種主要氣象激光雷達及其性能
除激光氣象雷達外，還有用可調諧激光器作為本振源的、具有極高光譜分辨率的外差式輻射計，用激光拉曼散射法和共振熒光法測大氣成分，用全息照相法測雲滴譜等就地測量的儀器。
參考書目
E.D.Hinkley，ed.，Laser Monitoring of the Atmosphere，Springer-Verlag，Berlin，1976.