典型地区大气湍流高度分布特性与模式研究

研究大气传输问题中的大气湍流就是研究湍流所造成的折射率随机变化规律。大气折射率结构常数$C_n^2$是表示大气光学湍流强度的一个重要参数。利用新型温度脉动探空仪对大气温度、气压和$C_n^2$在合肥、北京和库尔勒等典型地区进行实地探测, 结合全国不同地区气象站点的常规气象探空资料进行统计分析,得到不同典型地区常规气象参数随高度分布特性,为大气湍流预报模式的建立提供数据资料。选取广泛应用的大气湍流参数模式Hufnagel-Valley模式和NOAA模式,根据实际测量数据拟合得到不同典型地区大气湍流高度分布初步模式,将两种模式和实际测量数据进行对比验证分析,为不同典型地区大气湍流模式分布特性的研究提供方法验证和参考依据。     

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。     

大气折射率结构常数C2n高度分布统计特性分析

大气折射率结构常数C2n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(0～25 km)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...     

基于NOAA模式的典型地区大气湍流高度分布

研究大气传输问题中的大气湍流主要是研究湍流所造成的折射率随机变化规律。大气折射率结构常数Cn2是表示大气光学湍流强度的一个重要参数。主要利用温度脉动探空仪对大气折射率结构常数Cn2在合肥和北京两个典型地区进行了实地探测及计算分析,同时根据两个典型地区相应气象站点常规气象探空资料统计分析数据,通过NOAA模式得到大气湍流高度分布廓线,并与HV模式廓线和实际测量数据进行对比验证分析,为其他不同典型地区大气湍流模式分布特性的研究提供方法验证和参考依据。     

闽西地区秋冬季节近地面大气折射率结构常数特性分析

分析了闽西地区近地面部分高度的折射率结构常数在部分月份的变化特点,结果表明:该地区的近地面折射率结构常数日变化具有较明显的局地特征;白天近地面折射率结构常数高度分布特点符合“-2/5”规律,夜间近地面折射率结构常数高度分布特点符合“-1/3”规律;在10～12月中,由于云量的影响,11月的湍流强度最弱,10月湍流强度最强;同高度条件下,晴天的折射率结构常数约是阴天的折射率结构常数2倍以上.     

新疆戈壁地区近湖面大气湍流强度测量与分析

利用大气相干长度测量仪和温度脉动仪,在新疆戈壁地区湖面测量了近水面大气湍流强度,将大气折射率结构常数归算到等路径的大气相干长度,进行了比对分析。选择晴好天气,对近水面大气湍流强度进行统计分析,给出了典型的近水面大气湍流强度变化特性。结果显示,秋季晨昏弱湍流时段不明显,持续时间约1 h,日出弱湍流时段主要分布在9:00左右,日落弱湍流时段主要分布在21:00左右;白天强湍流时段持续时间长达6~8 h,主要分布在12:00~20:00;夜间湍流明显强于白天,相对于陆地较为平稳。     

大气湍流中激光瑞利区间的高度效应研究

根据大气湍流中激光传输的瑞利区间表达式和L.C.Andrews修正谱密度函数(M谱),采用不同的大气湍流强度高度模型,研究沿不同高度链路传输的激光瑞利区间的高度效应。结果表明,随着传输链路高度h的增加和地面附近的折射率结构参数A的减小,瑞利区间ZR逐步增加;不同的高度模型计算得出的瑞利区间的变化趋势基本一致。所得结果可为低空大气湍流中的激光通信提供参考。     

湍流廓线激光雷达的数据处理方法

湍流廓线激光雷达是近十年出现的测量大气湍流强度廓线的新技术,目前数据处理已成为该技术的关键环节。对湍流廓线激光雷达的数据处理方法进行了详细地描述,重点研究了双光斑图像背景阈值计算方法与大气湍流强度廓线反演算法。比较了迭代法、最大类间方差法和统计法三种背景阈值计算方法分别在强信号与弱信号下的计算结果,得出统计法是比较适合双光斑图像的背景阈值计算方法。在背景阈值计算的基础上对图像进行分割并计算得到双光斑的质心距,统计多帧图像的质心距起伏得到达角起伏方差。然后利用HV-21模型模拟了从到达角起伏方差反演大气湍流强度廓线的算法,所得结果与原始值大小相近、整体变化趋势一致,但是不能反映原始值的细节变化趋势。     

利用气象火箭探测资料估算戈壁地区高空折射率结构常数廓线

大气光学湍流严重影响光学系统的正常工作,大气折射率结构常数C_n²廓线的获取是计算大气湍流影响效应的基础,而目前C_n²廓线的实测与估算通常限于平流层底部以下,对于平流层中部以上的C_n²廓线则研究较少。为了研究更高高度的C_n²分布特征,利用戈壁地区气象火箭探测获取的常规气象参数,以30 km为界分两层估算了C_n²廓线,在30 km以上,探索性地尝试了基于Tatarskii公式的参数化方案。研究结果表明：在30 km以下,估算的C_n²数量级和变化趋势与历史数据较一致;在30 km以上,在假定满足均匀各向同性理论情况下,估算的C_n²随着高度增加整体呈减小趋势且变化平稳,平均数量级从10^-20减小到10^-23。由于目前关于湍流的理论基础还不够完善,因...     

声波扰动激发湍流效应的研究

声波扰动能影响大气折射率结构常数,激发大气湍流效应.文章结合声波方程和Kolmogorov湍流模型的\"2/3定律\",分析了声波激发功率和大气折射率结构常数之间的数值关系,分析了波长、温度和压强对大气折射率指数的影响.结果表明:压强的变化对大气折射率指数的影响最大,其次是温度,波长的影响最小.在标准大气压下,光波长为0.65μm,声波扰动功率小于30 kW时,声波在距离声源1 m左右产生的大气折射率结构常数量级在10^-17上下波动,属于大气弱湍流效应,表明声波扰动能产生湍流,激发湍流效应.     

一种基于超短基线干涉仪的大气湍流参数测量算法

目前,对流层大气湍流造成的随机变化的相位误差已严重影响了高频段深空测控通信系统的工作性能.为了量化湍流强度,基于超短基线干涉仪系统接收的地球同步卫星信号,统计信号干涉相位的标准偏差,结合经典的Kolmogorov-Obukhov\"2/3\"扰动理论和随机场理论建立了大气湍流参数计算模型,实时获取表征湍流强度的物理量:大气折射率结构常数Cn^2.分别在郑州、杭州进行了连续多天的晴天、雨天相位观测试验,利用试验数据计算Cn^2,并利用气象探空数据经验模型进行了验证.试验数据计算结果显示:Cn^2在郑州晴天的正午前后要明显高于早晨和傍晚,而在杭州雨天则没有明显的规律性.Cn^2在10^-15~10^-13的数量级范围变化,与经验模型计算的结果相吻合,验证了算法的合理性和准确性.