合肥郊区大气边界层垂直风速的声雷达探测

垂直速度的测量与分析是研究大气边界层对流和湍流的重要手段,对合肥地区用声雷达探测的垂直速度数据的分析表明,白天对流旺盛,垂直速度较大,湍流较强,夜间对流相对较弱,垂直速度较小,湍流也较弱。在白天对流比较强时,瞬时垂直速度可超过0．6m／s,从对数据的统计分析来看,有90％的垂直风速在0．3m／s以F。同时分析了垂直风速标准差,发现其有明显的日变化特征,并且与大气折射率结构常数有很好的相关性。     

用于光传输实验研究的湍流箱的设计和特性分析

大气中折射率起伏主要由温度的随机变化引起,因此可通过调节气流的温度和速度来人工地产生湍流并控制其强度,基于此原理设计并研制了一种用于光传输实验研究的大气湍流箱.通过同时测量传榆光波的到达角起伏和闪烁,得到了箱内光传输路径上大气折射率结构常数C2n和湍流内尺度l0.实验结果显示,C2n和l0分别受箱内温度和风速的影响.C2n在温度45℃、风速0.48 m/s时达到1.58×10-11 m-2/3,lo在温度25℃、风速1.04 m/s情况下为2.33 mm.对对数光强时间功率谱的分析表明,此湍流箱所产生的湍流适合用于光波大气传榆湍流效应的实验研究.     

长光程大气湍流发生装置的设计与性能测试

温度场起伏导致空气折射率的起伏,风速的变化影响湍流的动态特性,从而形成光学湍流效应,对大气激光传输产生影响。研制了一种用于研究激光大气传输效应的Herriott长光程大气湍流发生装置,此装置能模拟出温度差范围为10~200℃,风速范围为0~5.8 m/s以及光程为1~100 m的随机大气湍流。分析并测量了在不同温度、风速参数下该装置对激光传输的光束质量影响。实验结果表明,该大气湍流发生装置的性能指标与实际大气湍流性能较为接近,且具有温度范围宽、光程可调、重复性好、准确度高等优点,能够满足大气传输湍流效应的实验要求。     

直接测风激光雷达频率跟踪技术及对流层平流层大气风场观测

为了实现高精度连续探测对流层和平流层大气风场,搭建了一台直接测风激光雷达系统对对流层和平流层大气风场进行探测。该系统基于双边缘法布里-珀罗标准具的瑞利散射多普勒测风原理,使用转台式探测结构,通过频率跟踪的手段对频率漂移进行跟踪,确保测风的精度。实验结果表明,该系统对对流层和平流层大气风场探测效果良好,频率跟踪的范围为±50 MHz,可以大大减小频率漂移带来的风速误差。经过系统的稳定运行和长时间的观测,在40 km处测得的径向风速随机误差为8 m/s。径向风速合成为水平风速后,随机误差在38 km处最大为10 m/s左右。该系统白天探测高度为25 km,夜晚探测高度为38 km。与探空数据对比,风速误差均小于10 m/s,其中风速误差在±5 m/s的范围内的数据量约占75.8%,探测的风向误差与探空气球的趋势基本一致,误差范围在10°～20°之间,在15°范围内的数据量约占58.6%。将实测数据与探空数据进行统计分析,结果具有良好的一致性。该系统可以为对流层和平流层大气风场的探测提供数据支撑。     

基于相干多普勒激光雷达的斜程湍流参数反演方法研究

大气湍流广泛存在于大气中, 其中斜程湍流对航空航天、天文观测等会产生不可忽视的影响。一方面利用相 干多普勒测风激光雷达获得的高时空分辨风场探测数据, 另一方面基于Kolmogorov 局地均匀各项同性理论, 即在惯 性子区内湍流的特征只与湍能耗散率 ε 有关, 将速度结构函数法应用到飞机着陆阶段下滑道扫描模式中, 通过实测 数据的速度结构函数与模型速度结构函数最小二乘法拟合, 从而估算激光雷达扫描范围内的大气湍流参数 (径向风速 方差、湍流积分尺度和 ε 等)。根据下滑道扫描区域数据的时空分布特征, 给出大气湍流参数的斜程空间分布图, 并与 同步观测的飞机下滑道风切变强度数据进行了对比分析, 发现两者具有较好的一致性, 证实了斜程湍流参数反演方 法的可靠性。     

基于星载激光雷达的AOD与海面风速关系研究

海面上空气溶胶的产生和传输在一定程度上和风有关,研究气溶胶和风速间的关系,对增加大气模式的预测精度有重要意义。文中使用CALIPSO卫星CALIOP激光雷达L2（V3.01）气溶胶层与云层数据,与准同步AQUA卫星的AMSR-E海面风速数据,采用2007年和2008年的1月、4月、7月、10月共8个月的观测数据,研究波长为532 nm的气溶胶光学厚度（AOD）与海面风速间的关系及其随季节、年份的变化。结果显示,无云条件下,全球海洋上空AOD与风速存在关系：当风速在0-12 m/s时,AOD随风速增大而增加,当风速在4-12 m/s时,AOD与风速近似线性关系,当风速>14 m/s时,AOD趋于平稳。     

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。     

利用闪烁和到达角起伏测量横向风速的对比研究

基于湍流冻结假说,利用时空相关函数分析了使用大气相干长度仪(DIMM)测量横向平均风速的原理,并通过闪烁和到达角起伏测量风速的路径权重函数确定风速传感器的安装位置。在弱湍流条件下,根据水平1 km传输实验测量的到达角起伏和光强起伏数据,分别计算横向风速并与风速传感器同时测量的参考风速对比,发现利用到达角起伏计算的风速与参考风速有一定的相关性。该实验拓展了大气相干长度仪的使用功能。     

大气折射率结构常数Cn^2高度分布统计特性分析

大气折射率结构常数Cn^2是表示大气光学湍流强度的一个重要参数,利用温度脉动探空仪对合肥地区大气折射率结构常数进行了长期连续的实地探空测量,对大量探空实验数据的统计分析得出合肥地区（0-25km）折射率结构常数随高度的分布廓线,并对其进行统计矩和概率分布的分析,研究表明合肥地区大气湍流随高度分布基本符合对数正态分布,昼夜变化量约为0．8个量级,大气折射率结构常数Cn^2的概率分布存在昼夜差异,白天的Cn^2比夜间的Cn^2峰值要大2个数量级。     

大气湍流位相畸变自适应光学校正的数值分析

实现了适应光学系统校正激光大气湍流位相畸变的数值模拟,研究了自适应光学系统的校正效率随湍流强度的变化规律以及横向风速对自适应光学校正效果的影响。结果表明,自适应光学系统能够校正湍流造成的激光波前位相畸变,提高靶面激光峰值功率密度,降低靶面激光强度起伏。湍流强度对于自适应光学系统的校正效率有比较大的影响,湍流强度较弱和较强,自适应光学系统的校正效率均不高;只有中等强度的湍流,校正效率最高。此外,横向风速对于自适应光学系统的校正效果也有比较大的影响．随着横向风速的增大,自适应光学系统的校正效果不断变差。     

北京城区奥运期间与其他时段激光雷达观测实例分析

为了研究北京城区在北京奥运会期间大气边界层变化特征及大气边界层内气溶胶的消光特性,2008年8月利用MPL激光雷达对北京城区的大气边界层进行了系统观测.反演出了测站地域上空大气气溶胶的消光特性垂直分布以及大气边界层的高度.同往年北京城区的雷达监测数据进行了系统的对比,并与设在北京南郊梨花村的清洁对照点数据进行了比较.观测数据表明:北京城区奥运期间大气边界层日变化趋势明显,呈早晚低、午间高的特点.大气边界层高度相对稳定,多分布在2.0 km下,平均值为0.79km.奥运期间气溶胶粒子浓度水平较往年有明显下降.观测点处气溶胶浓度水平每天呈周期性变化.     

北京2014年冬季边界层高度与颗粒物浓度的相关性研究

拉曼激光雷达已经广泛应用于大气气溶胶、大气温度和水汽的空间分布及时间演变特征测量。为了获取北京污染期间大气气溶胶边界层的特征,2014年11月~2015年1月期间在中国科学院大学雁栖湖校区利用拉曼激光雷达进行连续观测。使用梯度法处理激光雷达观测数据得到边界层高度,同时与国家环保部提供的当地颗粒物浓度数据进行对比。观测期间灰霾天共出现15天,污染天出现27天,干净天出现24天。灰霾天、污染天和干净天三种情况下的平均大气边界层高度范围分别为0.6~0.9、0.9~1.3、1~1.9 km;PM2.5的质量浓度范围分别为143~203、77~90、17~34 g/m3;PM10的质量浓度范围分别为170~271、103~153、33~78 g/m3。研究结果表明:北京地区大气边界层高度对近地面颗粒物浓度具有明显的负相关影响。干净天、污染天和灰霾天下的PM2.5和PM10的质量浓度变化率随大气边界层高度降低而依次增大。灰霾天大气边界层高度引起的PM2.5质量浓度平均变化率为-242.4 gm-3/km,约为污染天（-114.8 gm-3/km）的两倍,干净天（-77.4 gm-3/km）的三倍;灰霾天大气边界层高度引起的PM10质量浓度平均变化率为-224.2 gm-3/km,约为污染天（-117.6 gm-3/km）的两倍,干净天（-90.4 gm-3/km）的两倍。     

关注美国机载激光武器(ABL)计划

机载激光武器（ABL）是拦截处于助推段弹道导弹的激光武器。介绍了ABL汁划的由来并根据其作战任务,分析了其系统组成和各部分担负的任务,系统阐述了其发展计划,并对项目进展进行了预测。     

The study of atmospheric turbulence with an acoustic locator

As a rule, sodar investigations of turbulent atmosphere are based on measurements of the scattered cross section σ. Measurements of the spectrum broadening of the scattered signal provides an additional information. The authors compare scattering cross section data with spectrum broadening. The atmosphere sodar sounding was carried out in Zimenki, 25 km east of Nizhny Novgorod. The bistatic sodar with narrow (3°-5°) antenna beams has allowed the authors to carry out simultaneous measurements of scattering cross section a of acoustic signals with a wavelength λ≃0.5 m and frequency broadening of the scattered signal OF. Results have shown an essential correlation (up to 0.85) between σ and ΔF²     

IWRAP: the Imaging Wind and Rain Airborne Profiler for remote sensing of the ocean and the atmospheric boundary layer within tropical cyclones

The Imaging Wind and Rain Airborne Profiler (IWRAP) is the first high-resolution dual-band airborne Doppler radar designed to study the inner core of tropical cyclones (TCs). IWRAP is operated from a National Oceanic and Atmospheric Administration WP-3D aircraft during missions through TCs and severe ocean storms. The system is designed to provide high-resolution dual-polarized C- and Ku-band reflectivity and Doppler velocity profiles of the atmospheric boundary layer (ABL) within the inner core precipitation bands of TCs and to study the effects precipitation has on ocean wind scatterometry as it applies to TCs. IWRAP implements a very unique measurement strategy; it profiles simultaneously at four separate incidence angles (approximately 30/spl deg/, 35/spl deg/, 40/spl deg/, and 50/spl deg/) while conically scanning at 60 rpm. A summary of the principles of operation and the design of the instrument is given, followed by examples of IWRAP's unique imaging capability. To our knowledge, these examples include the highest resolution measurements of the ABL winds in a hurricane ever obtained.     

Anti-buckling S-shaped vertical microprobes with branch springs

We propose the S-shaped vertical probes with branch springs for the wafer-level testing of IC chips. The conventional S-shaped vertical probe requires a guide structure to prevent buckling due to the large overdrive actuation involved. However, the guide structure not only increases the cost of fabrication, but it also requires a troublesome assembly procedure. In this paper, we present the S-shaped vertical probe with branch springs on the left and right sides of the main spring to prevent buckling. This probe was designed using finite-element methods and fabricated using Ni-Co electroplating. The performances of the probe for the wafer-level testing of IC chips were measured with the probe test equipments. Compared to the identical conventional S-shaped probe, the proposed probe has the overdrive (60 μm) that is 1.2 times larger and the contact force (25 mN) that is 2.5 times larger. This new S-shaped vertical probe satisfies the design requirements for a vertical probe without the guide structure and has the potential for use as a cost-effective guide-free probe card for the wafer-level testing of IC chips.     

美国机载激光武器发展-ABL计划

介绍了美国机载激光武器(ABL)计划,分析了ABL武器的组成、工作原理、战技指标和作战运用设计,进而从概念设计、技术验证、分系统集成测试和全系统综合试验四个阶段总结回顾了ABL计划的发展历程,最后从技术制约、作战运用、政策变化、运营管理四个方面探讨了ABL计划失败的原因,并从风险控制、关键技术评估、全寿命需求论证与考核等方面给出了研制发展高新技术武器的启示。     

自然风对城市自然通风隧道火灾时速度场的影响分析

运用FDS火灾模拟软件对不同风速和风向（共9种工况）条件下的某竖井型自然通风隧道火灾进行了数值模拟,并对模拟结果进行了对比和分析,得到隧道风速和风向对隧道火灾时纵向速度场的影响规律。     

Investigation on electromagnetically induced transparency and slowdown of group velocity in an Eu3+:Y2Si05 crystal

Electromagnetically induced transparency (EIT) and slowdown of group velocity (SGV) in Eu3+: Y2SiO5 were investigated by using density matrix equations of the interaction between light and matter and their numerical solutions. The relationship of the probe transmission with different probe detuning and coupling Rabi frequency was obtained. The influence of inhomogeneous line width on electromagnetically induced transparency and slowdown of group velocity were analyzed. Such transparency was restrained when inhomogeneous line width increased. The center transmission did not homogeneously change with an increase in ion-doped concentration. There is an optimal concentration which can make the electromagnetically induced transparency significant. It is evident that the group velocity of the probe has a minimum value for a certain level of coupling field strength.     

拟塑性流体中单气泡生成及上升周围液相流场的测量

采用激光影像技术,对羧甲基纤维素(CMC)水溶液中气泡生成过程中的形状演变进行了实时观测。利用激光多普勒测速仪(LDV)对气泡生成和上升过程中周围液相流场进行了测定,得到了气泡周围的液相时均速度分布以及在测试截面上的速度等值图。结果表明,在气泡生成初期,由于表面张力占主导作用,气泡呈球形增长;随后在浮力和和剪切稀化共同作用下,气泡逐渐被拉伸呈泪滴状;液相轴向时均速度对喷嘴中心垂线呈高斯分布,径向时均速度随着与喷嘴中心垂线距离的增加,先增加后减小。在实验范围内,轴向时均速度随高度的增加先减小后增大,其等值图则逐渐发散;而径向时均速度随高度的增加逐步减小,其等值图中极大值缓慢向两边偏移直到消失,整体沿喷嘴中心垂线呈蝴蝶"前翅膀"状。