我們通常對水平方向的風(fēng)向差異更熟悉，像大陸西岸 40° - 60° 的地方，一年到頭都吹著盛行西風(fēng)；而在同緯度的亞歐大陸東岸，夏天刮東南風(fēng)，冬天刮西北風(fēng)。但是，對于同一個地點(diǎn)，垂直方向上不同海拔高度的風(fēng)向有啥差異和變化，討論得就比較少。

風(fēng)是怎么形成的呢？簡單來說，水平方向上氣壓不一樣，就產(chǎn)生了風(fēng)。要是一個地方氣壓比周圍高，空氣就會從氣壓高的地方往氣壓低的地方流動，這就是風(fēng)。

風(fēng)一旦開始吹，就會受到其他力的影響。在高空，因?yàn)槟Σ亮苄。瑤缀蹩梢院雎圆挥?jì)，大氣主要受水平氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力的作用，最后風(fēng)向會和等壓線平行。而在近地面，大氣除了受這兩個力，還受到摩擦力的影響，最終風(fēng)向和等壓線會有個夾角。

所以，在比較大的垂直空間范圍內(nèi)，在同一個氣壓場的情況下，由于近地面和高空摩擦力不同，從近地面往高空，同一個地方不同海拔的風(fēng)向就會發(fā)生變化。

那么垂直方向的風(fēng)速風(fēng)向如何測量呢？首推三維風(fēng)速風(fēng)向儀。

這類設(shè)備運(yùn)用超聲波測量技術(shù)，既能測水平方向的風(fēng)向，也能測垂直方向的風(fēng)向，還能同時測出 X/Y/Z 軸的風(fēng)速，也就是輸出 U、V、W 矢量數(shù)據(jù)。它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很獨(dú)特，能大幅降低風(fēng)阻對測量的影響，提高測量的精準(zhǔn)度。設(shè)備整體采用全金屬材質(zhì)打造，內(nèi)部沒有任何會移動的部件，結(jié)實(shí)又耐用，不管什么環(huán)境，都能全天不間斷工作，為各個領(lǐng)域的氣象監(jiān)測提供靠譜的數(shù)據(jù)。

它的工作原理不難理解。設(shè)備里有三對超聲波換能器，它們之間的距離是固定好的。通過控制換能器的收發(fā)電路，讓多對換能器按順序發(fā)射和接收超聲波。因?yàn)槌暡ㄔ陧橈L(fēng)和逆風(fēng)時的飛行時間不一樣，測量出這個時間差，再根據(jù)風(fēng)速和飛行時間的關(guān)系，就能算出三個方向上的風(fēng)速分量，把這些分量合起來，就能得到總的風(fēng)速數(shù)值。另外，根據(jù)水平面上的風(fēng)速分量可以算出水平風(fēng)向，依據(jù)垂直方向的風(fēng)速分量就能知道垂直風(fēng)向。

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