基于60km瑞利多普勒激光雷達(dá)的平流層重力波研究.pdf

1、臨近空間的密度、溫度、風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)是大氣動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)研究，大氣建模和空間天氣預(yù)報(bào)的重要基礎(chǔ)之一。中科大研制的瑞利多普勒激光雷達(dá)系統(tǒng)，能夠提供15-60km范圍的連續(xù)高精度、高時(shí)間和空間分辨率的溫度、密度和風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用雙邊緣技術(shù)，利用三通道FPI進(jìn)行頻率鎖定和信號(hào)鑒頻。在2013年到2016年期間，共獲取了多于100天的有效數(shù)據(jù)。并且與氣球探空儀數(shù)據(jù)和MERRA、ECMWF等模式數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證對(duì)比的結(jié)果良好。
　　在風(fēng)速反演過程中

2、，由于不同高度的瑞利信號(hào)展寬與該處的大氣溫度直接相關(guān)，本文詳細(xì)闡述了利用實(shí)測(cè)大氣溫度廓線對(duì)大氣的回波信號(hào)的瑞利展寬進(jìn)行計(jì)算并代入到響應(yīng)函數(shù)中進(jìn)行風(fēng)速反演進(jìn)行校正的過程。與此同時(shí)也介紹了基于FPI鑒頻系統(tǒng)所實(shí)施的新型HSRL高光譜測(cè)溫方法，該方法利用FPI的腔長(zhǎng)調(diào)制，對(duì)大氣回波信號(hào)進(jìn)行頻譜掃描，從而能夠解決傳統(tǒng)積分測(cè)溫技術(shù)受到30km以下粒子散射影響而無(wú)法獲取準(zhǔn)確溫度反演的問題。
　　重力波是大氣動(dòng)能傳播的重要途徑之一。傳統(tǒng)的溫度數(shù)

3、據(jù)所提取的重力波，不能夠全面直接地獲取重力波的重要特性和特征參數(shù)。風(fēng)場(chǎng)和溫度的聯(lián)合觀測(cè)，能夠給出波動(dòng)模式的偏振關(guān)系。通過溫度和風(fēng)場(chǎng)分量之間的偏振關(guān)系，能夠準(zhǔn)確直接得獲取在準(zhǔn)單模狀態(tài)下的重力波的特征參數(shù):固有頻率，傳播方向和水平波長(zhǎng)。本研究采用二維傅里葉變換和二維逆傅里葉變換，有效的將單模擾動(dòng)提取出來。該工作不僅驗(yàn)證了該雷達(dá)的系統(tǒng)精度能夠滿足觀測(cè)大氣小擾動(dòng)的需求，而且提供了大量利用激光雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)提取重力波擾動(dòng)和分析重力波特性的經(jīng)驗(yàn)。

4、r>　　CALIPSO衛(wèi)星位于A-train軌道上，搭載有一臺(tái)具有兩個(gè)偏振通道的激光雷達(dá)。該雷達(dá)已積累了大量對(duì)地觀測(cè)的原始信號(hào)廓線。本文主要介紹了利用該激光雷達(dá)的回波信號(hào)，反演海表面及海表以下海洋參數(shù)的算法。與此同時(shí)還介紹了利用AccuRT大氣輻射傳輸模型，訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而利用MODIS的遙感數(shù)據(jù)反演海洋和大氣參數(shù)的工作。文章的最后，結(jié)合同樣位于A-train的MODIS衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，提取到了水平波長(zhǎng)為1000km和3000km左右，周