本文關(guān)鍵詞：基于WRF與天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)的非均勻大氣波導(dǎo)監(jiān)測反演研究

  更多相關(guān)文章： 多普勒天氣雷達(dá) WRF模式 大氣波導(dǎo) 貝葉斯反演

【摘要】：在對流層波導(dǎo)環(huán)境下,電磁波會發(fā)生反常傳播,電磁波的反常傳播特性嚴(yán)重影響雷達(dá)和無線通信設(shè)備的性能,因此大氣折射環(huán)境的監(jiān)測對于電磁波傳播特性的研究意義重大。大氣折射率決定于氣象參數(shù),氣象參數(shù)的多變性導(dǎo)致了大氣折射率的復(fù)雜性。直接測量大氣折射率成本高并且耗時較多,因此需要一種低成本實(shí)時的大氣折射率監(jiān)測方法。目前,利用雷達(dá)海雜波數(shù)據(jù)反演大氣折射率方法(RFC)得到了廣泛的應(yīng)用,同時反演優(yōu)化算法也得到了快速發(fā)展。中尺度模式能夠快速獲取大氣環(huán)境參量,同化常規(guī)觀測資料,成為大氣折射率監(jiān)測的有效工具。因此本文將中尺度模式和雷達(dá)海雜波數(shù)據(jù)反演大氣折射率方法相結(jié)合,有效的得到了比較準(zhǔn)確的大氣折射率。主要研究結(jié)果如下:1.介紹了新一代多普勒天氣雷達(dá),并根據(jù)青島氣象局多普勒天氣雷達(dá)回波圖分析了電波傳播隨時間和空間的變化特性,并分析了不同仰角情況下多普勒天氣雷達(dá)回波的分布特征,進(jìn)一步驗(yàn)證了大氣波導(dǎo)環(huán)境對電波傳播的影響。2.利用中尺度WRF模式對大氣修正折射率和蒸發(fā)波導(dǎo)高度進(jìn)行了模擬,闡述了蒸發(fā)波導(dǎo)四參數(shù)模型比單參數(shù)PJ模型的優(yōu)勢。然后將模擬的大氣修正折射率作為輸入,根據(jù)電波傳播拋物方程模型、雷達(dá)氣象方程和多普勒天氣雷達(dá)參數(shù)模擬了海上區(qū)域多普勒天氣雷達(dá)回波,并將回波功率和反射率因子與實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,結(jié)果表明,模擬多普勒天氣雷達(dá)回波與實(shí)測數(shù)據(jù)比較一致。驗(yàn)證了中尺度WRF模式模擬氣象參量的有效性,同時大氣修正折射率模擬結(jié)果為后面的大氣折射率剖面建模和反演建立了基礎(chǔ)。3.基于RFC方法反演大氣修正折射率,實(shí)測數(shù)據(jù)采用多普勒天氣雷達(dá)回波功率數(shù)據(jù),利用主分量分析方法構(gòu)建水平非均勻大氣波導(dǎo)修正折射率剖面參數(shù)模型,然后使用粒子群優(yōu)化算法對剖面參數(shù)進(jìn)行采樣,最后根據(jù)反演模型獲得大氣修正折射率剖面。4.利用馬爾科夫鏈蒙特卡洛采樣算法對剖面參數(shù)快速采樣,基于貝葉斯后驗(yàn)概率估計(jì)理論計(jì)算得到反演剖面參數(shù)的后驗(yàn)概率密度分布,在得到了反演剖面的情況下分析反演結(jié)果的不確定性。最后將中尺度WRF模式模擬的大氣修正折射率作為先驗(yàn)信息對反演結(jié)果進(jìn)行修正,結(jié)果表明貝葉斯反演方法反演結(jié)果比較準(zhǔn)確,含先驗(yàn)信息時反演結(jié)果的確定性增強(qiáng),體現(xiàn)了中尺度WRF模式在大氣折射環(huán)境監(jiān)測和反演方面的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：多普勒天氣雷達(dá) WRF模式 大氣波導(dǎo) 貝葉斯反演
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN959.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-15
• 第一章 緒論15-23
• 1.1 研究背景和意義15-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-21
• 1.2.1 非均勻大氣波導(dǎo)中電磁波傳播16-17
• 1.2.2 大氣波導(dǎo)氣象數(shù)值模式研究17-19
• 1.2.3 大氣波導(dǎo)雷達(dá)波反演方法研究19-21
• 1.3 本文結(jié)構(gòu)及內(nèi)容安排21-23
• 第二章 非均勻大氣波導(dǎo)結(jié)構(gòu)及電磁波傳播基本理論23-47
• 2.1 非均勻大氣波導(dǎo)23-34
• 2.1.1 大氣折射特性23-26
• 2.1.2 大氣波導(dǎo)分類26-27
• 2.1.3 修正折射率剖面模型27-32
• 2.1.4 大氣波導(dǎo)非均勻性32-34
• 2.2 電波傳播拋物方程算法34-42
• 2.2.1 拋物方程34-36
• 2.2.2 邊界條件和初始場36-37
• 2.2.3 離散混合傅立葉變換方法37-42
• 2.3 多普勒天氣雷達(dá)介紹42-44
• 2.4 非均勻大氣波導(dǎo)雷達(dá)波傳播特性44-46
• 2.5 本章小結(jié)46-47
• 第三章 中尺度WRF數(shù)值模式47-59
• 3.1 中尺度WRF模式簡介47-48
• 3.2 三維變分同化48-50
• 3.3 中尺度WRF模式數(shù)值模擬50-56
• 3.3.1 大氣修正折射率數(shù)值模擬51-52
• 3.3.2 蒸發(fā)波導(dǎo)數(shù)值模擬52-56
• 3.4 多普勒天氣雷達(dá)回波模擬56-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第四章 區(qū)域非均勻大氣波導(dǎo)PSO反演59-71
• 4.1 水平非均勻大氣波導(dǎo)修正折射率剖面參數(shù)建模59-62
• 4.2 區(qū)域非均勻表面波導(dǎo)PSO反演62-69
• 4.2.1 粒子群算法62-63
• 4.2.2 大氣波導(dǎo)剖面反演模型63-69
• 4.3 本章小結(jié)69-71
• 第五章 區(qū)域非均勻大氣波導(dǎo)貝葉斯反演71-81
• 5.1 馬爾科夫鏈-蒙特卡洛采樣71-73
• 5.2 貝葉斯后驗(yàn)概率估計(jì)理論73-75
• 5.3 單方位向非均勻大氣波導(dǎo)貝葉斯反演75-78
• 5.4 區(qū)域非均勻大氣波導(dǎo)貝葉斯反演78-80
• 5.5 本章小結(jié)80-81
• 第六章 總結(jié)與展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 致謝87-89
• 作者簡介89-90

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡榮旭;吳振森;張金鵬;;中國近海蒸發(fā)波導(dǎo)反演中最佳雷達(dá)參數(shù)分析[J];電波科學(xué)學(xué)報;2015年04期

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7 王振會;楊璐;姚展予;王U，

本文編號：837585