移動激光測風雷達在涼山州森林防滅火中的應用探究

中圖分類號：P414.7 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.12.079

2019年以來，四川省涼山州森林火災呈現多發、高發、頻發態勢。特別是2019年木里縣“3-30”、2020年西昌市“3·30”森林火災的發生，在撲火過程中因火場風向突變、風力陡增，造成參與火災撲救人員重大傷亡的事件，林火撲救工作面臨嚴峻挑戰。涼山州森林火災多發生在人跡罕至、山高林密的森林中，復雜的地形、火場多變的氣象條件因素，對撲救產生了巨大的影響[1]。森林火災現場的突發情況隨時威脅著森林撲火隊員的人身安全，因此準確掌握火場實時風速風向情況，對于森林火災的撲救和決策服務意義非凡。若能獲取火場實時高空風速、風向信息，現場撲火指揮人員就能根據實時動態信息，指揮調度現場人員開展森林火災撲救作業，避免人員傷亡事故發生，還能根據現場風速、風向預測火場蔓延方向，及時制訂對應決策。筆者旨在分析移動激光測風雷達在森林火災撲救和決策服務中的應用情況。

1背景介紹

涼山州地處川西南橫斷山系東北緣，界于四川盆地和云南省中部高原之間，地勢西北高、東南低，北部高、南部低，地勢高低懸殊。截至2023年底，涼山州有林地面積404.80萬 hm² ，森林蓄積量3.56億 m³ 森林覆蓋率 52.16% ，草原面積79.60萬 hm² ，草原綜合植被蓋度 86.21% ，森林草原覆蓋面積大。涼山州屬于亞熱帶季風氣候區，干濕季分明，冬半年光照充足，少雨干暖，全年平均雷暴日高達 66.7d ，雷擊火頻繁發生。按照《全國森林火險區劃等級》（LY/T1063—2008）劃分，截至2024年11月，涼山州有12個I級火險縣，5個Ⅱ級火險縣，是我國森林草原火災的高發地。

2移動激光測風雷達系統概述

此次研究的雷達為YW-LR型相干多普勒激光測風雷達[2-3]。該雷達是一種主動測風雷達，具有探測盲區小、精度高、體積小、質量小等特點，主要應用于氣象氣候監測、天氣探測、空氣污染追蹤、大氣研究及風能利用等領域。由于涼山州獨特的地理位置，森林火災發生地大多地處偏僻，交通不便，一般大型車輛和大型設備難以到達。而移動激光測風雷達憑借其高機動性、高可靠性的特點，在森林火災發生后能夠在幾小時內部署到火場附近，并開展 24h 持續監測服務。此移動激光測風雷達系統分為本地系統和遠程系統兩大部分（見圖1），本地系統包含雷達主機、本地顯示和控制終端。遠程系統與本地系統采用網絡通信進行數據傳輸和控制，可根據實際需要安裝在任意場所，不受地理位置等多方面因素的影響。

2.1 雷達工作原理

雷達利用大氣中氣溶膠顆粒的激光后向散射信號和激光發射系統的本振光做外差檢測，獲取大氣運動引起的多普勒頻移，根據大氣氣溶膠粒子或空氣分子散射光的多普勒頻移，反演出其運動速度和方向，即大氣風速和風向[4。利用光在大氣的米氏散射效應，根據大氣氣溶膠粒子或空氣分子散射光的強度變化，計算出氣溶膠消光系數，從而反演出氣溶膠的后向散射系數，即云底高度和能見度[5]。

2.2 雷達本地顯示

雷達收集到的監測數據返回本地系統后，經過本地雷達控制終端軟件處理后生成相應的產品反饋給用戶，包括功率譜等一次產品，以及高空風水平風速、水平風向、垂直風速、風場反演等一系列二次產品，從而對實時或歷史風況進行較為準確的評估。

3 移動激光測風雷達在森林火災中應 用實例

2021年，引入移動激光測風雷達。截至2024年，移動激光測風雷達已參與涼山州十幾次的森林火災撲救氣象應急服務保障工作。筆者選取了2023年4月11日移動激光測風雷達在涼山州一次森林火災中的應急保障實例，通過移動激光測風雷達在火場中的實際應用，反映其在森林火災撲救和現場決策指揮方面所體現的作用。

3.1 雷達實時監測分析

移動激光測風雷達可實現 360^° 全方位和 -20^°～ 200^° 俯仰掃描功能，實現平面位置顯示器（PlanPositionIndicator，PPI）掃描模式、距離高度顯示器（RangeHeightIndicator，RHI）掃描模式、多普勒波束擺動（DopplerBeamSwinging，DBS）掃描模式及自定義掃描等測量模式。移動激光測風雷達在監測過程中，其數據可以達到每30s刷新一次，可以實時提供火場上空風速、風向信息。此次主要以DBS模式下的風羽圖數據為例，選取2023年4月11日7：19—7：29的實時監測數據（見圖2）。

如圖2所示，7：19—7：22，受火場熱流與地面氣流等因素作用，火場上空 270m 以下風向以偏南風為主， 270～510m 風向以偏西風為主， 510m 以上風向以北風為主。7：23開始，整體風向基本以北風為主，但風速有明顯增加趨勢，高空平均風速從 2m?s^-1 迅速增加至 6m?s^-1 ，此過程持續了 5min ，直到7：28結束。7：29，因地形或空氣對流等因素影響，火場上空210～400m 的風向由西南風轉為東南風，發生風向上的突變

3.2 雷達時段監測分析

除實時監測，移動激光測風雷達還可以以小時為單位，反映某一時段內的風場信息。選取4月11日5：30—14：30的風羽圖數據（見圖3），分析此段時間內的風速、風向信息及變化情況。根據4月11日火場監測記錄，6：30之前，火場上空高空風風向以東南風和東北風為主，特別在5：30風向發生垂直高度上的突變，以高度 360m 為臨界點，其下風向為東南風，其上風向變為西南風；6：30之后，風向基本以偏西風為主；在8：00和8：30這兩個時間點上，風向分別為偏南風和偏北風，雖然風向不是偏西風，但是時間只有 0.5h 影響不大；8：30之后，風向以偏西風為主，且一直持續到了14：30，特別是在火場上空 120～600m ，風向基本無太大變化，而在 120m 以下，因受到地面湍流影響，風向變化較復雜，但在垂直高度上基本沒有太明顯的突變。在5：30—14：30，火場風速基本無明顯變化。

4結語

通過分析2023年4月11日涼山州一次森林火災中移動激光測風雷達提供的監測信息，可以得出以下3點結論。

1）通過實時監測圖，移動激光測風雷達可以實時提供火場上空的風速、風向信息及變化情況，特別是對于風速突然增加和風向突然改變這樣的特殊情況，幫助現場指揮人員掌握火場實時風速、風向情況，從而確定地面和高空撲救人員最佳的撲救路線和人員配置，以確保撲救工作的順利進行[]。

2）通過時段監測圖，知道火場在一個時段內的風速、風向整體情況，幫助現場指揮人員分析預測未來時段內的火勢蔓延方向和速度，提前布置滅火力量和設置防火隔離帶[]。

3）移動激光測風雷達能夠及時、實時地提供火場高空風風速、風向信息，幫助現場指揮人員了解掌握火場實時與未來一段時間內的風速、風向情況，極大程度上保障現場撲救人員人身安全，為現場決策服務提供一定的技術支撐。

移動激光測風雷達的探測高度會受到火場地形和天氣情況的影響，因此應在臨近火場且視野開闊、無遮擋的地點布設安裝，以減小地形和障礙物的影響。同時，基于移動激光測風雷達終端數據，不斷開發和完善適應于不同高度和天氣條件的算法和模型，并增加其相應的功能，如風速、風向的突變報警等，以提高現場探測高度及其數據的穩定性、科學性、準確性。淺析涼山州移動激光測風雷達在森林火災中的應用，以期在今后雷達技術的不斷升級中，進一步提升涼山州森林火災撲救及其決策氣象服務的技術支撐能力。

參考文獻：

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（責任編輯：劉寧寧）