重力波動量通量的鈉測溫測風雷射雷達探測研究

《重力波動量通量的鈉測溫測風雷射雷達探測研究》是依託中國科學技術大學，由方欣擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：重力波動量通量的鈉測溫測風雷射雷達探測研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：方欣
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

重力波是重要的大氣波動之一，其在驅動中高層大氣環流中扮演重要角色。目前，各種大氣模式能在一定精度上模擬大氣的各種波動及其對大氣環流的貢獻，無法精確預報空間天氣，因此重力波動量通量高精度探測研究是尤為必要的。本項目以中國科學技術大學研製的我國首台鈉測溫測風雷射雷達為探測平台，通過對中高層大氣溫度和風場數據的高時空解析度中長期觀測，開展此區域大氣溫度和風場垂直分布的統計特性研究。採用雙光束探測方式，通過對向東和向西兩個方向緯向風的同時探測，扣除大尺度波動趨勢，得到視向風速擾動量，然後分析計算重力波動量通量，獲得中緯度區中間層頂和低熱層區域重力波動量通量的變化特徵。並結合其他儀器觀測數據和模式結果，定量研究重力波和潮汐波相互作用及重力波和背景大氣的相互作用。

結題摘要

重力波是重要的大氣波動之一，其在驅動中高層大氣環流中扮演重要角色。目前，各種大氣模式雖能在一定精度上模擬大氣的各種大氣波動及其對大氣環流的貢獻，無法精確預報空間天氣。這主要是由於缺乏對中間層頂和低熱層區域的大氣溫度、風場和重力波特性的實際觀測，對此區域大氣特性的了解甚是不足。 本項目從申請書研究目標出發，依託中國科學技術大學研製的鈉測溫測風雷射雷達，積累了大約三年時間的中高層大氣溫度和風場高時空解析度觀測數據，圍繞大氣溫度、風場特徵和重力波動量通量等科學問題，展開了較為詳細的分析研究，並借鑑該研究方法，研究了合肥地區的水汽變化特徵。該項目完成了預期目標。目前該項目已完成論文2篇，授權發明專利1項，論文均為SCI收錄，同時在審論文1篇。項目主要研究內容如下： 1.鈉測溫測風雷射雷達反演大氣溫度和風場的方法研究。利用自主研製的鈉測溫測風雷射雷達觀測的三個頻率回波信號數據，經回波信號檢測剔除，扣除天空背景並漢寧窗平滑後，由鈉原子超精細光譜線線型表達式，計算得到回波信號的溫度比和風速比表達式，獲得中間層頂區域和低熱層區域大氣溫度和風場的垂直分布廓線。 2.中間層頂和低熱層區域大氣溫度和風場的特徵研究。利用鈉測溫測風雷射雷達大約三年的觀測數據，統計分析中高層大氣溫度和風場的季節特徵，並對結果進行對比分析。 3.中間層頂和低熱層區域重力波動量通量的特徵研究。利用鈉測溫測風雷射雷達的雙光束探測方式，發展了重力波動量通量的觀測方法。根據多年的觀測數據，獲得重力波動量通量的特徵。並利用該雷射雷達觀測結果，詳細分析了一次由於重力波破碎引起的鈉層突發事件的溫度、風場特徵，以及該重力波活動對背景大氣的加速作用。 4.水汽變化特徵的研究。利用上述研究方法，分析了合肥地區對流層水汽分布的變化特徵，並對可降水和降水量之間的關係進行了研究。