氣溶膠是大氣污染、邊界層演化、氣象災(zāi)害的核心載體，氣溶膠激光雷達(dá)憑借非接觸、遠(yuǎn)距離、立體掃描優(yōu)勢，成為大氣環(huán)境與風(fēng)場同步監(jiān)測的核心設(shè)備。法國 LEOSPERE 推出的 WINDCUBE 100s/200s/400s 三維長距離多普勒氣溶膠激光雷達(dá)，融合米散射氣溶膠探測與多普勒測風(fēng)技術(shù)，一套設(shè)備同步獲取氣溶膠分布、三維風(fēng)廓線、云層邊界層數(shù)據(jù)，打破傳統(tǒng)單一探測設(shè)備局限，覆蓋氣象、環(huán)保、風(fēng)電、機(jī)場多場景監(jiān)測需求。
一、氣溶膠激光雷達(dá)核心探測原理
該系列氣溶膠激光雷達(dá)采用 1.54μm 脈沖式光纖激光器，兼顧人眼安全與遠(yuǎn)距離探測能力，激光安全等級達(dá) 1M 級，符合國際激光安全標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備工作依托雙重光學(xué)機(jī)制：其一為米散射氣溶膠探測，激光發(fā)射至大氣后，空氣中粉塵、霧霾、工業(yè)煙塵等氣溶膠微粒產(chǎn)生后向散射信號，系統(tǒng)捕捉回波強(qiáng)度，反演氣溶膠垂直濃度、煙羽擴(kuò)散范圍、氣溶膠層高度；其二為多普勒頻移測風(fēng)，氣溶膠隨風(fēng)運(yùn)動帶來散射光頻率偏移，通過解析頻差計算不同高度三維風(fēng)速、風(fēng)向，實現(xiàn)風(fēng)場與氣溶膠同步四維觀測。
設(shè)備內(nèi)置高速掃描伺服系統(tǒng)，方位角 0°-360° 全周掃描，仰角覆蓋 - 10° 至 190°，支持 PPI 平面掃描、RHI 垂直剖面、DBS 垂直廓線、LOS 定點觀測四種模式，空間分辨率最高可達(dá) 25m，積分時間 0.5-10s 可調(diào)，最遠(yuǎn)探測距離 10km（WINDCUBE 400s），可完整捕捉近地面至對流層底部氣溶膠立體分布，同步輸出信噪比、后散射信號、原始頻譜等完整氣溶膠數(shù)據(jù)。
硬件結(jié)構(gòu)高度集成，整機(jī)尺寸 1008×814×1365mm，重量 232kg，IP65 全防護(hù)機(jī)身耐鹽霧、防水，-25℃~+45℃寬溫域穩(wěn)定運(yùn)行，現(xiàn)場 90 分鐘即可完成安裝調(diào)試，支持全年無人值守自動監(jiān)測，大幅降低野外運(yùn)維成本。
二、氣溶膠激光雷達(dá)多元落地應(yīng)用場景
1. 大氣污染與工業(yè)排放溯源
在城市空氣質(zhì)量監(jiān)測、化工廠、電廠等工業(yè)區(qū)域，這款氣溶膠激光雷達(dá)是污染源追蹤核心裝備。傳統(tǒng)點位監(jiān)測僅能獲取單點 PM 濃度，而 WINDCUBE 氣溶膠激光雷達(dá)可三維掃描廠區(qū)及周邊數(shù)公里范圍，實時定位無組織排放煙羽走向，結(jié)合同步測得的風(fēng)場數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)推演污染物擴(kuò)散路徑、預(yù)判污染輸送范圍，為揚(yáng)塵管控、廢氣治理提供量化依據(jù)，同時自動識別高空氣溶膠污染層，解析區(qū)域性霧霾傳輸規(guī)律Vaisala。
2. 大氣邊界層與氣象科研
大氣邊界層高度直接決定氣溶膠垂直擴(kuò)散上限，是氣候、氣象研究關(guān)鍵參數(shù)。該雷達(dá)搭載自動氣溶膠 / 云識別算法，可全天候連續(xù)監(jiān)測邊界層日變化，最高可探測至 12km 卷云區(qū)域，輸出高精度氣溶膠廓線數(shù)據(jù)，支撐國家大氣監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)搭建、中尺度氣象模擬、沙塵輸送機(jī)理研究，彌補(bǔ)衛(wèi)星遙感近地面觀測不足的短板。
3. 機(jī)場通航安全保障
機(jī)場低空氣溶膠、湍流、風(fēng)切變極易引發(fā)飛行事故。氣溶膠激光雷達(dá)可同步探測低空霧霾氣溶膠分布、微下?lián)舯┝鳌⑶缈胀牧髋c尾跡渦流，提前預(yù)警能見度驟降、氣溶膠沉降帶來的低空危險天氣，優(yōu)化機(jī)場空中交通調(diào)度，降低起降安全風(fēng)險。
4. 風(fēng)能資源評估
風(fēng)電場選址階段，氣溶膠激光雷達(dá)同步測量高空風(fēng)廓線與大氣氣溶膠分布，區(qū)分湍流、邊界層氣溶膠對風(fēng)機(jī)功率的干擾，精準(zhǔn)校準(zhǔn)風(fēng)機(jī)功率曲線，評估復(fù)雜山地、沿海風(fēng)資源穩(wěn)定性，提升風(fēng)電開發(fā)效率。
三、產(chǎn)品核心優(yōu)勢總結(jié)
相較于傳統(tǒng)單一功能氣溶膠激光雷達(dá)，WINDCUBE 系列實現(xiàn)風(fēng)場 + 氣溶膠一體化探測，無需多臺設(shè)備搭配；探測距離覆蓋 3.5km/6km/10km 三檔型號，適配城市近距監(jiān)測、區(qū)域大氣遙感、遠(yuǎn)距離工業(yè)巡查不同需求；數(shù)據(jù)輸出支持 ASCII、BUFR 通用格式，以太網(wǎng)實時傳輸并搭載 GPS 時空校準(zhǔn)，可無縫對接環(huán)保、氣象業(yè)務(wù)平臺。小型化、全天候、全自動的特性，讓這款多功能氣溶膠激光雷達(dá)成為當(dāng)前立體大氣環(huán)境監(jiān)測的主流設(shè)備，為大氣污染防治、氣象防災(zāi)、新能源開發(fā)提供高精度、高時效的數(shù)據(jù)支撐。
