大氣不均勻性對星載都卜勒雷射雷達測風的影響研究

《大氣不均勻性對星載都卜勒雷射雷達測風的影響研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由孫學金擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：大氣不均勻性對星載都卜勒雷射雷達測風的影響研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：孫學金
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

全球三維風場資料是開展數值天氣預報、氣候研究的重要基礎。從1980s開始，歐美就一直研究利用星載都卜勒測風雷射雷達進行全球三維高解析度風場探測的可行性和技術，目前高能脈衝雷射器等關鍵技術已取得突破性進展，即將開展在軌驗證試驗。然而由於大氣氣溶膠、雲存在著較大的不均勻性，其對星載都卜勒雷射雷達測風數據獲取率、準確性和代表性的影響研究還不深入。本項目從典型地區不同季節、不同高度小尺度內的大氣垂直與水平不均勻性分析入手，建立不均勻特徵參數數據集；開展大氣不均勻性對星載都卜勒雷射雷達的測風影響機理研究，建立大氣垂直與水平不均勻性影響測風誤差分析模型，分析誤差分布規律；開展實際不均勻大氣條件下的仿真研究，弄清垂直分層厚度、水平代表性尺度、風速代表性高度與測風誤差之間的統計關係，研究考慮大氣不均勻性的星載都卜勒測風雷射雷達風速反演算法和質量控制方法；開展星載都卜勒雷射雷達風速資料比對驗證與套用研究。

結題摘要

風是描述大氣狀態的基本參量之一，全球風廓線資料對於數值天氣預報、氣候研究和災害天氣預警具有重要套用價值。利用星載都卜勒測風雷射雷達進行全球風廓線探測將成為重要的技術手段，然而其風速反演準確性除了與雷射雷達硬體參數有關外，還與大氣狀態、太陽背景輻射有較大關係，特別是與風速“觀測值”代表性空間尺度範圍內的大氣不均勻性程度有關。本項目利用多種資料分析了不同地區、不同季節、不同高度的風、氣溶膠、雲的垂直不均性、水平不均勻性以及太陽背景輻射分布變化特點，建立了典型情況下的不均勻特徵參數數據集，開展了大氣垂直不均勻性、水平不均勻性、太陽背景輻射對星載都卜勒雷射雷達Mie通道和Rayleigh通道風速反演影響的理論與仿真統計研究，建立了相應的風速誤差分析模型，分析了不同情況下的誤差分布變化特點，開展了垂直分層厚度及透過率、水平代表性尺度、風速代表性高度、Mie通道條紋中心反演方法、Brillouin散射效應、Rayleigh散射回波對Mie通道的干擾、雲的類型、地表類型等變化引起的風速誤差敏感性試驗研究，提出了相應的風速反演算法改進和質量控制方法。研究成果對開展星載都卜勒測風雷射雷達設計與風速反演算法改進研究具有重要套用價值。