基于MST雷达的低层大气回波角谱研究

发布时间：2021-02-11 05:18

　　武汉 MST（Mesosphere-Stratosphere-Troposphere）雷达是国家重大科技基础设施项目“子午工程”的重要设备,基于晴空湍流回波原理,可对对流层、低平流层和部分中间层的三维风场进行探测。作为我国第一批建设的MST雷达,武汉MST雷达被广泛应用于大气风场廓线、大气波动、中纬对流层顶、回波角度敏感特性、低电离层电子漂移速度等方面的观测,结合数值计算,还可进行大气温度剖面反演、动量通量统计等方面的研究。为了更好地提高武汉MST雷达的观测性能,发挥雷达在冷锋等事件下能对对流层和低平流层连续观测的突出优势,本文基于回波角度敏感（角谱）特性,通过实验论述了雷达对低平流层探测最佳倾角的选择,并开展了冷锋期间的角谱实验观测,对实验中观测到的异常现象给出了物理机制解释。主要工作包括:1.对武汉MST雷达中模式（10-25km）工作的探测倾角进行了修正。根据角谱理论,VHF频段的雷达在对流层顶附近大气折射率波动比较大的区域会产生明显的回波功率随角度递减的现象,这种现象将导致雷达在较大探测倾角的回波信噪比会相对较弱,从而无法探测到良好的湍流回波谱。但是,雷达探测倾角选择过小又会面... 

【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

大气湍流的源

在层流转变为湍流的过程中，将一开始出现的涡旋的特征尺度记为Ｚ。，称该??尺度为湍流外尺度。大于Ｘ。的涡旋一般是各向异性的。大涡漩的边缘会产生小??涡旋，并将一部分的惯性能量传递给它们，这被称为湍能串级，如图２．３所示。??在串级过程中，直到内雷诺数降到流体黏性占主导时，动能全部转化为热能，而??此时最小涡旋的尺度＾被称为湍流内尺度。根据串级，我们又可将湍涡根据尺度??划分为湍能产生子区（含能涡区），惯性子区和湍能耗散子区（黏性子区）。惯性??子区中的湍涡充分混合，湍涡的状态达到了某种意义上的统计平衡，其统计平均??值不依赖于时间和空间的变化，不依赖于产生湍流的外部条件，可以当成局地各??向同性湍流。??ａ湍能产生??子区域??大湍涡?中等尺度湍涡?小湍涡??（约?２ｋｍ）?（约?１００ｍ）?（约?ｌｍ）??图２．３湍能的串级??柯尔莫哥洛夫对局地均匀各向同性湍流作了详细的理论描述。他利用结构函??数来描述局部各向同性湍流的基本统计量，以空间中ｑ和两点及其连线上的速??度矢量ｈ为例，其结构函数为：??１０??

?武汉大学硕士学位论文???的谱展开求得折射率结构函数的谱函数，从而逆变换求得折射率脉动的密度谱：??（＾：）?＝?〇．〇３３Ｃｎ２ｒｌｌ／３?（２．?７）??２．３武汉ＭＳＴ雷达简介??武汉ＭＳＴ雷达建于２００８年，位于湖北省崇阳县（１１４°８ＶＥ，２９°３ｒ５８〃Ｎ），??规划占地约１５亩，由“子午工程”和武汉大学共同投资，并由武汉大学和南京??电子设计研究所完成具体设计和建造，于２０１１年初完工，２０１１年３月调试运行，??９月正式运行至今状态良好。??２．３．１系统设计??：乂：二


本文编号：3028591