利用风廓线雷达谱宽反演晴空湍流耗散率

 从晴天风廓线雷达的回波信号机制出发,研究了利用风廓线雷达谱宽反演晴空湍流耗散率的方法,即从雷达测量的多普勒速度谱宽中提取出湍流因素引起的谱宽,进而由湍流谱宽和湍流动能耗散率的关系计算出湍流动能耗散率。通过对合肥地区风廓线雷达谱宽资料的分析,得到合肥上空300 m高度上湍流动能耗散率的大小分布在10-4~10^-1 m²/s³之间,与理论相符,说明利用雷达谱宽反演湍流耗散率的方法可行。     

风廓线雷达的谱宽分析及湍流耗散率的变化特征初步研究

湍流动能耗散率(简称湍流耗散率)是表征湍流强弱的重要参数.利用风廓线雷达的谱宽估算湍流耗散率是研究湍流强度的一种新方法.分析了airdar16000风廓线雷达的回波功率谱谱宽的影响因素,提取出湍流贡献的谱宽加宽,并由此计算湍流耗散率.得出结论:湍流谱宽值在0.5 m2s-2以内;在风廓线雷达的波束中,倾斜波束的谱宽值比垂直波束的谱宽值更可靠;利用倾斜波束提取的谱宽计算得到的湍流耗散率的量级在10-7m2s-3到10-2m-2s-3之间;湍流耗散率的大小随着高度的增加而减小.结果同理论符合,证明该方法可行.     

大气折射率结构常数垂直分布特征

通过对我国安徽合肥、河北香河、云南昆明三个站址整层(0-30km)的大气折射率结构常数的观测资料的分析,得到了的垂直分布特征和统计特征;利用现有的高度分布模式进行了计算和分析,并在此基础上给出了自己的拟合公式。     

复杂地形近地面光学湍流

本文分析了合肥一水库边,近地面大气折射率结构常数Cn2的观测结果。表明Cn2的水平分布和时间变化和气象条件有关,是近地面热量平衡变化的结果。由于大面积大热容量水体的存在,使Cn2的变化有复杂多样的特点。文章得到了用气象要素,即气温、云量加上太阳高度分别估算近湖面和近地面Cn2的经验公式。提出了估算复杂地形Cn2的方法。     

基于小波分析的高空大气湍流相干结构特征研究

通过对风速脉动和温度脉动数据进行谱分析和小波分析,得到不同高度大气湍流相干结构尺度,用来同时识别时间序列中相干结构的特征尺度,并与大气折射率结构常数Cn2相结合分析高空大气湍流强弱分层的相干结构特征,提取不同高度湍流层强度、湍流层厚度等空间特征。通过研究发现,随着高度的变化,湍流呈现强弱分层交替出现的空间特征,且随高度升高,湍流持续时间变短,湍流层厚度也变小;在大尺度的弱湍流背景下存在小尺度强湍流,分布相对密集,持续时间较短,厚度也较小。高空大气湍流在5~15 km上的存在明显的强弱分层现象,在6~10 km高度上有四个强湍流层,湍流层厚度约为500 m。     

60km车载瑞利测风激光雷达研制

目前我国尚缺乏25~60 km大气风场实时探测手段,为此研制了60 km车载瑞利测风激光雷达。介绍了系统总体结构,对分系统的研制做了详细描述。为提高风场反演的精度,设计了标准具通过率函数校准系统。提出了标准具通过率函数校准方法,并开展实验对标准具通过率函数进行了校准。校准结果表明,接收机性能稳定,各参数测量标准差均小于0.06。该系统在德令哈地区对15~60 km大气风场进行了观测,获得了水平风场的测量结果,并与当地探空气球的探测结果进行了比对,30 km以下一致性较好。对风速、风向测量误差进行了计算,40 km以下,风速测量误差4 m/s,风向测量误差6,40 km以上,风速测量误差8 m/s,风向测量误差18。该系统设计合理,性能稳定,能够实时探测10~60 km大气风场。     

不同地区大气折射率结构常数分布特性及分析

 大气湍流对光波传播的影响主要是由于大气随机起伏的湍流引起折射率的随机起伏,破坏了光波的相干性。研究传输问题就是研究湍流所造成的折射率随机变化的规律。主要利用HTP-2型温度脉动探空仪对大气折射率结构常数进行了实地探测及计算分析。通过对大量探空实验数据的统计分析,分别得出了合肥地区和北方干旱地区(0～30km)大气折射率结构常数在不同季节的白天和夜间的分布廓线和分布特性,对合肥地区和北方干旱地区的大气湍流结构特性有了比较清晰的认识,为大气光学传输工程的应用和理论计算提供了参考。     

近地层大气光学湍流自动观测系统

利用CSAT3三维超声风速仪与WXT520多功能气象传感器组成近地层光学湍流自动观测系统,使用太阳能电池供电和无线传输实现无人值守,可同时测量常规气象参数和大气折射率结构常数Cn2。系统包含一个控制中心和三个测量子站,可同时对三个测量点进行观测。通过对超声虚温进行湿度修正后得到真实温度,采用单点温度脉动法计算大气折射率结构常数Cn2,计算结果与温度脉动仪实测Cn2吻合较好。本系统可适应复杂恶劣的测量环境,性能稳定可靠,且测量子站可扩展。     

卫星目标光学测量大气折射修正

本文从实测的大气参数廓线出发,讨论了对卫星目标进行光学定位测量时,进行大气折射误差修正时的几个问题,如大气色散、大气湍流和大气水平不均匀性等对折射修正的影响。首先计算了不同仰角下卫星目标光学测量的大气折射修正量的大小,讨论了用不同波长测量时大气色散所造成的修正量的偏差。同时还讨论了大气湍流、大气水平不均匀以及大气条件及昼夜变化等气象因素所引起的折射修正误差。     

对流层晴空湍流耗散率的风廓线雷达测量及特征

从Airda16000低平流层风廓线雷达的谱宽出发,扣除非湍流因素引起的谱宽加宽,得到湍流对谱宽的贡献,并计算出湍流耗散率。对对流层湍流耗散率的变化特征进行了分析,得出结论：对流层以下耗散率的量级在10-6~10-2 m2·s-3之间,并且随高度增加而减小。在3 km以下,晴空湍流耗散率具有明显的日变化特征,中午逐渐增大,在夜间和清晨偏小,并且随着高度增加,日变化规律随时间向后延迟;3 km以上则不具有明显的日变化规律。耗散率的季节变化很突出,不同季节耗散率随高度递减的程度有差异,2008年夏季耗散率随高度的递减率为5.67%;冬季耗散率随高度递减率为14.7%;秋季分别为12.5%;而09年春季递减率为11.5%。耗散率的变化可以反映出雷达的探测高度,夏季雷达探测高度可达12 km;冬季雷达探测高度很低,仅为7 km;春秋两季探测高度为8~10 km。