测风激光雷达是什么？

大气作为一种流体，其运动形式主要分为层流与湍流两种。层流呈现出规律有序的运动特征，而湍流则是杂乱无章的不规则运动。大气湍流常出现于三个关键区域：大气边界层，这里是大气与地球表面相互作用的地带；对流层内部，该区域气象活动频繁；以及对流层上部的西风急流区内。相较于层流，大气湍流在扩散能力、剪切应力和能量传递方面更为强劲，这使得它对飞行器和航天器的飞行性能、结构承载能力以及飞行安全构成严重威胁。美国国家运输安全委员会 2021 年的研究显示，在 2009 - 2018 年间，全美上报的航空事故中，超过三分之一都与湍流相关。日本运输安全委员会对 2003 - 2012 年日本航空事故的调查也表明，由大气湍流直接或间接引发的事故占比高达 55%。其中，低空风切变，即风向或风速在水平或垂直方向上的突变，尤其是微下击暴流，更是航空活动的 “隐形杀手”。

为了开发利用大气运动蕴含的能量，以及规避大气运动带来的灾害，人类发明了众多测量大气运动的技术。从古代传说中尧舜时期出现的 “相风乌”，到现代的机械式风速传感器、超声波风速传感器、气象气球、超声波测风雷达、毫米波测风雷达等，测风技术不断发展进步。

测风激光雷达以激光为探测媒介，通过激光与大气中气溶胶粒子的相互作用来获取风场信息。它具有很多优点，首先是体积小巧，便于携带和安装，极大地提高了使用的灵活性；其次，风场测量精度极高，能够精准监测风速和风向；再者，其时间和空间分辨率出色，可在短时间内对不同区域的风场进行高频次测量。这些有点使得测风激光雷达特别适用于对测量速度要求严苛、对设备机动性和隐蔽性有较高标准的场景。在航空领域，它可用于机场风切变预警，为飞机的安全起降提供可靠保障；在新能源领域，能为风电场的选址和风力资源评估提供精准数据支持。