直接测风激光雷达频率跟踪技术及对流层平流层大气风场观测

为了实现高精度连续探测对流层和平流层大气风场,搭建了一台直接测风激光雷达系统对对流层和平流层大气风场进行探测.该系统基于双边缘法布里-珀罗标准具的瑞利散射多普勒测风原理,使用转台式探测结构,通过频率跟踪的手段对频率漂移进行跟踪,确保测风的精度.实验结果表明,该系统对对流层和平流层大气风场探测效果良好,频率跟踪的范围为±50 MHz,可以大大减小频率漂移带来的风速误差.经过系统的稳定运行和长时间的观测,在40 km处测得的径向风速随机误差为8 m/s.径向风速合成为水平风速后,随机误差在38 km处最大为10 m/s左右.该系统白天探测高度为25 km,夜晚探测高度为 38 km.与探空数据对比,风速误差均小于 10 m/s,其中风速误差在±5 m/s的范围内的数据量约占 75.8％,探测的风向误差与探空气球的趋势基本一致,误差范围在 10°～20°之间,在 15°范围内的数据量约占 58.6％.将实测数据与探空数据进行统计分析,结果具有良好的一致性.该系统可以为对流层和平流层大气风场的探测提供数据支撑.