不同下墊面（內(nèi)陸、海邊和南極）湍流模式與測(cè)量研究.pdf

1、大氣光學(xué)湍流影響地基天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)質(zhì)量、破壞激光傳輸特性,制約光電工程的應(yīng)用,因此能夠模式估算和測(cè)量光學(xué)湍流意義重大。由于不同下墊面大氣光學(xué)湍流的產(chǎn)生和發(fā)展存在較大差異性;近地面層湍流對(duì)整層湍流的貢獻(xiàn)存在差異性。因此對(duì)不同下墊面大氣光學(xué)湍流測(cè)量和模式估算進(jìn)行研究具有很重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本論文由兩部分工作組成,即對(duì)南極內(nèi)陸天文選址而研制的一套多層大氣參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和測(cè)試,和對(duì)成都、茂名以及南極泰山站的三個(gè)不同下墊面測(cè)量得到的常規(guī)氣

2、象參數(shù)進(jìn)行模式估算C2n以及C2n的統(tǒng)計(jì)分析。本文主要工作歸納如下:
　　(1)完成了南極近地面多層湍流與氣象參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)試。通過(guò)室內(nèi)超聲風(fēng)速計(jì)和溫度脈動(dòng)儀的儀器噪聲測(cè)試、室外的一致性測(cè)試和分層對(duì)比測(cè)試,結(jié)果表明:超聲風(fēng)速計(jì)儀器噪聲等效的C2n為2×10-16m-2/3,溫度脈動(dòng)計(jì)系統(tǒng)噪聲等效C2n不超過(guò)2×10-18m-2/3;白天利用超聲風(fēng)速計(jì)觀測(cè)得到的C2n與用溫度脈動(dòng)儀觀測(cè)值相近,夜晚前者觀測(cè)得到的值比后者大2-10倍

3、。
　　(2)比較了成都、茂名、南極泰山站這三個(gè)下墊面的C2n測(cè)量結(jié)果。湍流強(qiáng)度大小由高到低分別為茂名、成都、泰山站。其中成都和茂名地區(qū)白天的C2n值大于夜晚的C2n值,峰值一般出現(xiàn)在中午時(shí)刻。而泰山站白天所測(cè)得的C2n值要比夜間的小,峰值一般出現(xiàn)在凌晨。三個(gè)地點(diǎn)的C2n值都呈現(xiàn)出日變化規(guī)律,日出后與日落前大約一小時(shí),觀測(cè)得到的大氣折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)都會(huì)出現(xiàn)最小值,且該時(shí)刻與兩層溫差等于0的時(shí)間點(diǎn)一致。
　　(3)在Monin-

4、Obukhov相似理論基礎(chǔ)之上,利用觀測(cè)得到的兩個(gè)高度層上的大氣常規(guī)氣象參數(shù)(溫度、濕度、風(fēng)速)估算了成都、茂名、南極泰山站這三個(gè)不同下墊面的近地面層折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)(C2n)。并采用了幾種統(tǒng)計(jì)量(平均值絕對(duì)誤差、均方根方差、偏差糾正均方根、相關(guān)系數(shù)),對(duì)這三地的近地面C2n模式估算結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明:三地模式估算值與測(cè)量值的相關(guān)系數(shù)分別為0.87、0.92、0.72,利用氣象參數(shù)進(jìn)行模式估算C2n是可行的。
　　(4)分