大氣波導(dǎo)環(huán)境的存在使電磁波正常的傳播軌跡和范圍發(fā)生變化,對雷達(dá)探測和無線電通訊產(chǎn)生了重要影響。特別地,蒸發(fā)波導(dǎo)是海上大氣波導(dǎo)中發(fā)生概率最高、對海上艦艇和岸基雷達(dá)探測系統(tǒng)影響最大的一種波導(dǎo)類型,充分利用和有效避免蒸發(fā)波導(dǎo)效應(yīng)已成為全球各國國防的熱點(diǎn),研究意義重大。本文基于新一代中尺度大氣數(shù)值模式WRF,與海上蒸發(fā)波導(dǎo)診斷模型NPS相耦合,開發(fā)了一種海上蒸發(fā)波導(dǎo)數(shù)值模擬系統(tǒng)。其中,利用NPS模型分析解決了空間垂直方向底層數(shù)據(jù)分辨率不足的問題。利用該數(shù)值模擬系統(tǒng)對我國南海海域指定區(qū)域和時間的海上蒸發(fā)波導(dǎo)進(jìn)行數(shù)值模擬計算,并與南海搭建的蒸發(fā)波導(dǎo)探測系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)測數(shù)據(jù)以及其他文獻(xiàn)統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行了對比分析和驗(yàn)證,具體工作內(nèi)容包括下面幾點(diǎn):（1）為了獲取南海海域的實(shí)際大氣修正折射率廓線和大氣波導(dǎo)特征參數(shù),利用了南海搭建的蒸發(fā)波導(dǎo)探測系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺,及實(shí)測的氣象數(shù)據(jù),作為后續(xù)大氣波導(dǎo)模型診斷分析和數(shù)值模擬的基礎(chǔ);研究了蒸發(fā)波導(dǎo)診斷模型的基本原理,推導(dǎo)了NPS模型診斷過程,并進(jìn)行診斷計算和誤差分析。（2）研究大氣數(shù)值模式的工作原理和WRF模式的組成模塊及其執(zhí)行流程,提出了大氣波導(dǎo)數(shù)值模擬系統(tǒng)初步框架;在本... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

區(qū)域三維氣象場數(shù)據(jù)

如圖1-6 所示。同時，電波掩星方法也被用于大氣波導(dǎo)的反演，但是因?yàn)檎舭l(fā)波導(dǎo)高度較低，垂直方向上底層反演準(zhǔn)確度仍然不高，需要進(jìn)一步研究。圖 1-6 雷達(dá)海雜波反演結(jié)果伴隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展，為了進(jìn)行區(qū)域性的海洋蒸發(fā)波導(dǎo)研究，利用相對尺度較大的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)是一個不錯的選擇。我國學(xué)者焦林等[44]進(jìn)行了相關(guān)研究，利用改良的數(shù)學(xué)反演算法對收集的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行反演推理，并將計算結(jié)果與實(shí)測站點(diǎn)數(shù)據(jù)融合，修正最終結(jié)果。1.3.2.3 中尺度數(shù)值模式對于低空波導(dǎo)，一般可以直接采用中尺度大氣數(shù)值模式計算的數(shù)據(jù)結(jié)果，將每個格點(diǎn)的氣象參數(shù)數(shù)據(jù)帶入大氣修正折射率公式，計算得到三維化的大氣修正折射率廓線，從而獲得整個數(shù)據(jù)場的低空波導(dǎo)數(shù)據(jù)。但是蒸發(fā)波導(dǎo)一般發(fā)生在海拔高度 40m以下，受海水蒸發(fā)、海-氣交界面微氣象條件湍流的影響，衛(wèi)星探測初始場數(shù)據(jù)在海拔 100m以下，數(shù)據(jù)變得較為稀疏，現(xiàn)目前無法直接用于蒸發(fā)波導(dǎo)的計算，為了解決三維初始場低海拔數(shù)據(jù)稀少的問題，有學(xué)者采用數(shù)值模式同化其它類型的探空觀測資料，提高低海拔處的氣象數(shù)據(jù)；也有學(xué)者采用 ARPS/MM5 等大氣數(shù)值模式耦合 Babin 診斷模型對低海拔的蒸發(fā)波導(dǎo)進(jìn)行數(shù)值計算。中尺度大氣數(shù)值模式一般以地球衛(wèi)星探測的三維網(wǎng)格化數(shù)據(jù)（例如美國NCEP 每 6 小時一次的 FNL 再分析資料）作為模式輸入

圖 1-7 三維氣象數(shù)據(jù)的垂直分層和水平格點(diǎn)在二十世紀(jì)八十年代就已經(jīng)建立了地表交界面蒸發(fā)波導(dǎo)預(yù)測模的 NOGAPS 系統(tǒng)輸出結(jié)果作為該模式的驅(qū)動數(shù)據(jù)，運(yùn)算得到境場數(shù)據(jù)，完成蒸發(fā)波導(dǎo)診斷計算，但是效果尚待驗(yàn)證。經(jīng)過前美軍已經(jīng)擁有了較為成熟的中尺度蒸發(fā)波導(dǎo)業(yè)務(wù)預(yù)報能力，AMPS 系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)該功能，并能夠在系統(tǒng)預(yù)報的三維大氣波傳播可能受到的影響結(jié)果。同時，法國國家氣象研究機(jī)構(gòu)bukhov 大氣邊界層相似理論發(fā)展自己的蒸發(fā)波導(dǎo)高度預(yù)報模式期大氣數(shù)值預(yù)報結(jié)果構(gòu)造該模式的運(yùn)行初始背景場，并將最終據(jù)進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證了模式的可行性，但得知結(jié)果普遍偏高內(nèi)，焦林，張永剛等[45]利用中尺度大氣數(shù)值預(yù)報模式 MM5，導(dǎo)預(yù)測模型 Babin 對福建平潭島附近海域蒸發(fā)波導(dǎo)高度進(jìn)行，王振會等[46,47]利用新一代中尺度大氣數(shù)值預(yù)報模式 WRF，耦對目標(biāo)區(qū)域的蒸發(fā)波導(dǎo)高度進(jìn)行了一定時間的模擬研究。陳莉

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號：3276721