大气波导过程数值模拟研究

以NCEP再分析资料为背景场,利用MM5模式对2005年6月2日至4日出现在黄海海域的大气波导进行了数值模拟。通过与韩国济州岛、日本福冈的探空数据和文献描述的雷达以及通信超视距传播现象的对比,分析了波导强度等参数的时空演变过程,结果表明：MM5模式模拟的修正折射率廓线与探空数据有较好的一致性,其模拟的大气波导产生、维持、消亡过程与文献给出的超视距传播现象相对应。     

利用WRF模式对大气波导的数值模拟研究

利用WRF模式,以NCEP再分析资料作为背景场,并同化地面自动气象站观测资料,对发生在黄淮江淮流域的一次大气波导过程进行了数值模拟与对比分析,发现WRF中尺度数值模式可以反映出大气边界层内的逆温和湿度锐减并较好的模拟大气波导的变化,同化自动站资料比不同化模拟出的波导范围扩大、波导强度增强,与雷达回波的一致性更好。     

季风期间南海低空大气波导统计分析

根据1998年南海季风试验期间南海部分探空站、‘科学1号’和‘实验3号’观测的每天4次的高分辨率探空资料,引入截止波长判断式,统计分析了南海季风期间较强大气波导发生规律及时空分布特征。结果表明:季风期间南海较强大气波导的发生概率为30%左右,从北到南逐渐增加,波导层结高度逐渐降低,70%以上发生在1km高度之内;大气波导发生概率和层结高度呈现‘低-高-低’的日变化趋势,夜晚发生波导概率较高,深夜波导层结高度最低,比较稳定。     

南海海区低空大气波导气候学分析

基于2014—2016年发布的全球电信系统（global telecommunication system，GTS）数据，对南海海域附近8个探空站数据进行了统计分析，获得了南海海区低空大气波导参数统计特征以及概率分布特征结果.结果表明:年度统计来看，南海海区表面波导发生概率在20%左右，大部分表面波导高度位于100 m以下，强度小于10 M，悬空波导发生概率在50%左右，悬空波导顶高、层底高、底高参数一般位于1 000~2 500 m，强度位于4 M~15 M，空间分布基本呈现中部高、南北低（与热带辐合带相关）的特点；月份统计来看，南海北部以及中部具有明显的月份变化（与南海季风密切相关），而南海南部（靠近赤道）月份变化则不明显.统计分析结果可为南海海区雷达、通信系统的运行保障提供参考.     

基于GPS探空数据的南海海域大气波导特征分析

为了更精确地掌握南海海域大气波导的统计特征,详细分析了大气折射率关于温度、湿度和压强的敏感性,并在此基础上利用2006—2010年南海航次GPS探空资料对该海域表面波导和悬空波导的发生概率和波导特征参数进行了统计分析.结果表明:表面波导年平均发生概率基本在20%以下,波导顶平均高度约为167 m,陷获层厚度一般不超过30 m,强度介于4.5~9.6 M,年度平均值为7.5 M;悬空波导年平均发生概率接近50%,波导顶高度一般介于1 100~1 300 m,陷获层厚度比表面波导略高,平均厚度为32.8 m,强度平均值与表面波导相当,但跨度比表面波导要小得多.统计分析结果可为南海区域舰载无线电系统的运行保障提供参考.     

大气波导对电磁波陷获传播影响的数值模拟和试验验证

海洋环境中经常出现大气波导,它能够陷获电磁波而形成明显的异常传播特征,对雷达等电子系统性能具有重要的影响,本文主要从数值模拟和试验验证的方法,研究大气波导陷获电磁波所产生的异常传播特征,论文首先简要分析了电磁波传播的抛物近似方程数值模型及其步进类型的傅立叶解法,利用这一数值模型对多种大气波导环境下电磁波进行数值模拟,利用模拟的结果分析大气波导对电磁波的陷获作用,并利用1999年5月6日舰船在杭州湾的实验数据对本文相关的结论进行验证.     

中国近海局部海域低空大气波导的天气学特征分析

利用大气模式MM5模拟结果统计分析了中国近海低空大气波导的季节分布特征;根据模拟结果与观测数据选取局部海域为研究对象,采用经验正交函数(EOF)分解方法,详细研究了该海域低空大气波导形成的天气学特征.研究发现,当位于冷高压偏南侧、或热带低压的西北侧、或南部高压与北部低压之间时,依次对应着有利于产生低空大气波导的三种主要天气形势;第一种形势(约占41%)下的波导高度较高(约1300～1600m),第二种形势(约占7%)下的波导强度较大(约17M),它们的共同点是辐散下沉形成稳定逆温层且大气低层较强的水汽平流造成较大的水汽垂直梯度;第三种形势(约占4%)下,平流过程是形成大气波导的主要原因.本文研究同时表明,分析某一局部海域大气波导天气学特征时,EOF分解方法是一种极为有效的途径.     

大气波导效应及其对低空探测的影响分析

对于低空搜索雷达来说,希望能尽早准确地判知低空威胁目标,但在出现大气波导效应时,雷达探测性能往往会受其影响;从大气波导效应的成因、类型以及在我国的分布情况出发,分析了大气波导效应对低空搜索雷达正常工作的影响,初步提出了在大气波导情况下改善和提高雷达低空检测性能的技术措施。     

大气波导对岸基警戒雷达影响研究

通过分析2009年～2011年的大气波导环境数据,从理论上阐述了岸基雷达产生超视距探测的必要条件,对岸基雷达超视距探测现象进行了分类.首先,比较了两种典型的对流层内雷达波传播衰减计算方法,得出基于分阶傅里叶算法和抛物线方程法的混合模型算法更适合计算大气波导环境中雷达波能量的空间分布;然后,使用该模型计算了两类超视距现象在探测距离、测距精度、测向精度及探测效果方面的差异;最后,提出了利用雷达超视距探测的建议.     

大气波导的研究现状与思考

大气波导是一种可以实现超短波、微波频段超视距远距离传播的特殊超折射大气层状结构.文中对大气波导的研究现状进行了综合论述，重点包括大气波导的探测方法研究、机理分析和诊断方法研究、预报方法研究、传播评估和应用研究几方面的介绍，同时对大气波导各个方面的研究现状进行了一些思考，并给出了一些发展方向建议.目前大气波导的准确探测尤其是区域和水平不均匀性探测还很薄弱，机理研究和诊断、预报研究远远不能满足信息系统实际应用的需求，研究已经遇到瓶颈，亟待发展和突破.同时文中也指出了大气波导对电子信息系统是有利有弊的，在大气波导应用方面要"扬长避短"，在对大气波导规律研究透彻的基础上，给出利用方案和防范方案，更好地为人类服务.     

南海、东海蒸发波导出现规律的对比分析

利用2002年1～3月的铁塔平台气象水文数据以及New蒸发波导模型分析研究了南海及东海海域蒸发波导的出现规律,并利用实测数据对模型结果进行了检验.结果表明:南海海域蒸发波导的出现概率、高度、强度分别为100%、13.4m和30.3M,而东海海域分别为90%、9.1m和16.6M;除以14时为代表的中午时刻,南海海域一天当中蒸发波导基本上都出现在不稳定及近中性层结条件下,而东海海域蒸发波导在稳定、不稳定和近中性层结条件下的出现概率差别不大;相对蒸发波导高度而言,New模型诊断蒸发波导出现概率和强度的效果更好;不稳定及近中性弱不稳定层结条件下,New模型诊断的蒸发波导高度偏低,稳定层结条件下模型结果偏高,近中性弱稳定条件下模型结果与实测最吻合.     

单通道物理法反演海表温度的参数敏感性分析及验证

定量分析了反演海表温度的单通道物理法对海水比辐射率、海面风速、海水盐度、大气透过率、大气上下行辐射等参数的敏感性,发现海水比辐射率、大气透过率对算法精度影响较大,是单通道物理法反演海表温度的主要误差来源.在不同的波段,单通道物理法对参数敏感性也有较大差别,中红外波段的敏感性要小于热红外波段.为了验证单通道物理法的可行性、精度及参数敏感性分析的结果,选择墨西哥湾海域2009年全年夜间MODIS实测数据进行实验.结果表明,中红外波段的单通道物理法反演海表温度的精度高于热红外波段,达到MODIS劈窗算法海表温度标准产品同等精度,这与参数敏感性分析的结果一致.由于中红外波段单通道物理法精度较高,一方面,可以满足常规的业务观测需求,为海表温度反演提供新的技术手段;另一方面,可用来标定劈窗算法系数,弥补海洋现场观测站位空间分布不足的问题.     

基于Bulk方法的南海近海面大气湍流特征分析

大气湍流的复杂性以及利用光学手段测量近海面巨量时空范围内大气湍流的局限性,使得利用常规气象要素估算近海面大气湍流成为目前描述巨量时空范围内大气湍流的一种可行的方法。从莫宁•奥布霍夫相似理论出发,结合Friehe等人在分析近海面光学湍流问题上对温度,风速以及湿度脉动的综合考虑,依据1965年至1997年,(10°N~21°N, 110°E~120°E)区域内的常规气象要素,描述典型海域近海面大气湍流特征。结果表明,南海海域近海面大气湍流的平均强度在10-17到10-14量级之间,湍流强度随季节变化较为显著,总体上说,冬季南海大气湍流强度要大于夏季,而空间起伏不显著,滨海大气湍流略大于公海大气湍流,但数值比较不显著。     

基于支持向量机的粗糙海面风速及海表盐度反演研究

将支持向量机(Support Vector Machine, SVM)回归技术应用到海况参数(如海表盐度、海面风速等)反演研究.利用双尺度模型(Two-Scale Model, TSM)作为前向电磁算法, 数值模拟不同雷达参数下风驱粗糙海面微波后向散射系数, 经过敏感性分析, 选取L波段(1.4 GHz)、C波段(6.8 GHz)及其合适的入射角作为雷达参数, 并设计多种反演方案, 分别以单频率双极化双角度、双频率双极化双角度及双极化后向散射系数的比值作为SVM的训练样本数据信息, 经过适当的训练, 利用SVM回归技术对海洋表面风速和盐度进行了反演研究.研究结果表明, 针对于海面风速的反演, C波段的反演精度最高, 针对于海表盐度的反演, L波段同极化散射系数比值作为SVM输入的反演精度较高.最后, 检验了SVM反演方法的抗噪声性能, 表明文中提出的SVM方法能较好地应用于实际海况参数反演问题.     

海杂波测量定标的姿态修正数据处理方法

海杂波作为对海雷达目标检测的重要影响因素,其特性的准确认知一直是雷达技术领域的关注热点和难点问题. 本文从海杂波测量、数据处理和特性建模三个方面,对中国电波传播研究所在海杂波系统性研究方面的进展进行综述. 结合具体试验测量系统和数据,介绍了不同平台的海杂波测量技术和数据处理方法,从传统经验建模和基于深度学习的人工智能建模两个角度,对海杂波特性建模进行了重点阐述. 最后,从测量、建模和理论研究等方面对海杂波研究未来发展方向进行了展望.