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多普勒激光雷达是利用激光源与被测物因相对运动而产生的多普勒频移进行测量的。当目标远离激光源运动时，返回脉冲波长增长；当目标接近激光源运动时，返回脉冲波长缩短。目前公认的改进数字天气预报最有效的途径就是直接监测对流层，以1km的垂直分辨率获取大气风场廓线图。而天基多普勒激光雷达是目前可提供这些数据产品的惟一技术手段。