測風激光雷達是什么？

大氣作為一種流體，其運動形式主要分為層流與湍流兩種。層流呈現出規律有序的運動特征，而湍流則是雜亂無章的不規則運動。大氣湍流常出現于三個關鍵區域：大氣邊界層，這里是大氣與地球表面相互作用的地帶；對流層內部，該區域氣象活動頻繁；以及對流層上部的西風急流區內。相較于層流，大氣湍流在擴散能力、剪切應力和能量傳遞方面更為強勁，這使得它對飛行器和航天器的飛行性能、結構承載能力以及飛行安全構成嚴重威脅。美國國家運輸安全委員會 2021 年的研究顯示，在 2009 - 2018 年間，全美上報的航空事故中，超過三分之一都與湍流相關。日本運輸安全委員會對 2003 - 2012 年日本航空事故的調查也表明，由大氣湍流直接或間接引發的事故占比高達 55%。其中，低空風切變，即風向或風速在水平或垂直方向上的突變，尤其是微下擊暴流，更是航空活動的 “隱形殺手”。

為了開發利用大氣運動蘊含的能量，以及規避大氣運動帶來的災害，人類發明了眾多測量大氣運動的技術。從古代傳說中堯舜時期出現的 “相風烏”，到現代的機械式風速傳感器、超聲波風速傳感器、氣象氣球、超聲波測風雷達、毫米波測風雷達等，測風技術不斷發展進步。

測風激光雷達以激光為探測媒介，通過激光與大氣中氣溶膠粒子的相互作用來獲取風場信息。它具有很多優點，首先是體積小巧，便于攜帶和安裝，極大地提高了使用的靈活性；其次，風場測量精度極高，能夠精準監測風速和風向；再者，其時間和空間分辨率出色，可在短時間內對不同區域的風場進行高頻次測量。這些有點使得測風激光雷達特別適用于對測量速度要求嚴苛、對設備機動性和隱蔽性有較高標準的場景。在航空領域，它可用于機場風切變預警，為飛機的安全起降提供可靠保障；在新能源領域，能為風電場的選址和風力資源評估提供精準數據支持。