海上微波超视距传播试验研究

跨海微波超视距远距离传播深受探测和通信领域的重视,其机制分析和规律观测有重要意义. 本文对跨海微波超视距远距离传播的机制和有关原理进行了分析,对2019-09开展的C波段和X波段微波昼间跨海面超视距远距离传播试验进行了研究;利用试验测试记录和期间的气象站风观测数据,对试验期间观测到的C波段不同距离线路和X波段50 km线路上白昼的传播规律和机制做了总结分析. 本文结论可供对流层微波超视距远距离传播(大气波导传播和散射传播)研究或应用的系统设计、数据分析和机制研究等参考使用,特别是跨海的试验测试可以直接运用.     

ERA-I数据在南海大气折射率环境中的应用评估

海上大气折射率环境是影响电磁波传播、目标探测准确性的关键因素之一.文中利用南海的GPS探空数据评估了ERA-I（ERA-Interim）再分析数据计算的大气折射率,结果表明:3 000 m以下修正大气折射率整体标准差为9.2 M单位,相对误差为1.4%;在分布上修正大气折射率误差在低层偏小,并且会发生小幅震荡,边界层顶以上偏大,这与大气层内水汽分布密切相关,相关系数为0.94.此外两种数据识别的波导参数中,波导高度拟合斜率接近1,最准确;波导厚度和强度斜率不到0.5,波导厚度偏厚,而强度偏小.说明ERA-I再分析数据是较为可靠的数据源,可用来研究海上大气折射环境特性.     

大气波导与气象物理量场相关性的模拟分析

利用NCEP再分析数据和探空数据,使用MM5中尺度数值模式模拟分析了发生在中国东南沿海的一次大气波导过程与温度、湿度和位涡等气象物理量场的相关性.数值模拟分析表明:此次悬空波导的发生是西风槽等系统携带的冷空气与北上台风共同作用引起的,同时位涡场极大值区域(极大值一般大于2PVU)与大气波导出现的区域相对应,分析位涡场变化可作为大气波导机理和预报研究的途径之一.     

武汉大气波导出现特征及其对调频广播的影响

大气波导会严重影响广播系统的播出质量和服务可靠性,然而目前对内陆大气波导出现情况的研究关注度不够,国内也未见其对广播系统影响研究的公开报导.本文选择武汉地区代表亚热带季风气候区,研究其大气波导环境特性及对广播频率的影响.基于无线电气象原理,给出了武汉地区2017—2019年波导环境特征的研究结果,包括波导的出现概率、结构特征和影响的无线广播频率等.结果表明这三年武汉地区大气波导出现概率可达到28%,对FM频段的广播频率影响概率达到13%以上.基于抛物型方程方法,对标准大气和典型波导事件大气条件下的武汉-信阳路径上92.7 MHz电波传播特性进行了数值模拟,得到了武汉发射站到信阳的功率分布,在距武汉85 km的位置和在距武汉172 km的信阳,近地表 0~100 m信号功率可以提高6.12 dBm以上.本文研究说明内陆大气波导对无线广播系统可产生严重影响,为有关研究提供了可信的参考依据.     

论抢险注意事项

本文论述了抢险的原则，并论述了大型抢险中需协调的各种关系，为抢险工作提供了有力的参考。     

电波环境及微波超视距传播

海上大气折射率是影响电波传播的重要因子,是构建电波环境数据库的重要元素. 而再分析数据是其重要的数据源,因此本文利用典型海域的GPS探空数据从两个方面开展了欧洲中期天气预报中心ERA-I（ERA-interim）和美国国家环境预报中心FNL （FiNal）再分析数据在大气折射环境的应用评估,包括直接应用和作为初始场开展数值模拟. 结果表明：在靠近大洋的“开阔”海域,FNL再分析数据对大气折射率环境的适应性更好,其中在北极、南极海域,FNL数据计算的修正大气折射率的均方根误差（root mean square error, RMSE）分别为4.7和2.8 M单位;而在相对封闭的海域,ERA-I再分析数据刻画的大气折射更准确. 大气波导识别方面,ERA-I再分析数据能识别大部分波导,而FNL再分析数据只能识别小部分波导尤其是海上波导,在波导高发的中东地区,二者正确率分别为58.1%和45.4%. 在数值模拟中,两种不同数据初始场对模拟大气折射率的影响不大,各站点计算修正大气折射率的RMSE均小于1 M单位. 研究结果可对不同海域大气折射环境应用提供指导.     

基于气象卫星数据的我国沿海悬空波导反演方法初步研究

悬空波导的测量方法有直接测量和间接测量两种.传统的直接测量手段只能得到单点的波导信息.间接测量也存在一定的局限性,不能获取高时空分辨率的波导多维空间信息.而静止气象卫星由于其高时空分辨率观测的特点,能对我国沿海海域大气环境进行时空四维监测.文中借鉴国外一种基于气象卫星数据反演悬空波导的方法,利用我国静止气象卫星FY-2G的云分类和云顶温度数据、地面观测数据及探空数据,分析该方法中各影响因素的敏感性,初步检验了该方法在我国沿海的适用性.提出建立本地海域悬空波导反演方法的几个关键问题：①选用高精度云顶温度反演数据;②选择合适规定层（850hPa或700hPa）;③根据本地数据得到一些参量的经验值;④建立本地参数化方案.下一步将寻找更多我国不同沿海海域的事例进行验证,该方法有希望运用到我国沿海大气波导监测中,为我国沿海大气波导监测和反演提供一种新方法新技术.     

海上对流层微波超视距传播与海洋大气环境特性相关性研究

海上对流层微波超视距传播与海洋大气环境特性的相关性研究对电波传播的短期预测以及无线电通信系统的设计和应用有着十分重要的意义。该文根据在我国黄渤海海域进行的14.1 GHz海上对流层微波超视距传播试验的传输损耗数据以及在发射端塔基平台上同步进行的气象梯度仪试验的气象数据,分别分析了风向、风速以及气海温差对传输损耗和蒸发波导高度相关性的影响,研究了沿海海域气象数据在微波超视距传播链路中的可用性,并结合散射抛物方程方法和高级折射效应预报系统(AREPS)对分析结果进行了验证。该文的研究结果对海上对流层微波超视距传播的传播特性以及短期预测的研究有一定的指导意义。     

基于MM5V3的大气波导预报可靠性和准确度分析

利用GTS高空探测数据和FNL最终分析数据验证MM5V3中尺度数值天气预报模式预报大气波导的有效性,验证区域为东海关注区、南海关注区和亚丁湾关注区,并分别从可靠性和准确度两个方面进行了分析.1）用GTS高空探测数据对表面、悬空波导预报结果进行了验证,结果表明:对一般强度表面、悬空波导预报可靠度为60%~80%;对强波导预报可靠度为80%以上;对波导顶高预报均方根误差为500~800 m;波导强度预报均方根误差为10~20 M.2）用4天的FNL数据对蒸发波导高发区预报结果进行了验证,结果表明:蒸发波导预报可靠度为90%以上;波导顶高预报均方根误差为2~3 m.总体而言,对于表面、悬空波导,MM5V3对强波导的预报可靠度较高,对一般强度的波导预报可靠度较低,且波导预报准确度很低;对于蒸发波导高发区,MM5V3可以初步实现波导的预报.上述结果为检验中尺度数值天气预报模式预报大气波导的有效性提供了参考,具有现实指导意义.     

蒸发波导微波超视距信道衰落特性研究

针对利用海上蒸发波导效应的微波超视距通信,在三条不同距离跨海电路上开展了外场试验。基于测试数据,统计L、S、C和X频段超视距信道的衰落幅度、深度和速率,对比分析了蒸发波导和对流层散射信道的快衰落特性。并根据大气波导和对流层散射传播预测模型,统计比较了实测和模型预测路径传播损耗。结果表明与对流层散射信道相比,蒸发波导信道衰落幅度、衰落深度和衰落速率均较小,传播预测模型可有效的预测蒸发波导的慢衰落特性。