本文關(guān)鍵詞：極區(qū)中層異常雷達(dá)回波加熱模型的研究

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【摘要】：這篇論文要研究和探討的是極區(qū)中層異常雷達(dá)回波及其在人工加熱條件下的表現(xiàn)。極區(qū)中層雷達(dá)回波包括夏季回波PMSE和冬季回波PMWE。PMSE是夏季發(fā)生在極地上空極區(qū)中層頂部附近80~90km處的一種十分強(qiáng)烈的雷達(dá)回波。與之相似,PMWE是高緯地區(qū)冬季月份出現(xiàn)在當(dāng)?shù)厣峡?0~80km之間區(qū)域的強(qiáng)烈雷達(dá)回波。這些現(xiàn)象可以極大地幫助我們了解和探究極區(qū)大氣空間環(huán)境的特性,因此引起了高層大氣物理領(lǐng)域諸多研究者的廣泛關(guān)注。極區(qū)中層頂部區(qū)域受到大氣環(huán)流、重力波和空氣污染的影響,中層頂部區(qū)域的水蒸氣含量相對偏高,而該區(qū)域的溫度在整個大氣層中最低,導(dǎo)致水蒸氣在該區(qū)域結(jié)成冰晶,這些冰晶形成塵埃粒子。由于該區(qū)域吸收太陽遠(yuǎn)紫外線及X射線使得中性氣體被電離為等離子體,塵埃粒子又處于等離子體中,于是形成空間塵埃等離子體。諸多的研究結(jié)果普遍認(rèn)為,該區(qū)域出現(xiàn)的異常雷達(dá)回波現(xiàn)象與空間塵埃等離子體有密切的關(guān)系。極區(qū)中層頂部區(qū)域十分復(fù)雜,尤其是帶電塵埃粒子的存在使得中層頂部區(qū)域的物理環(huán)境更趨復(fù)雜。對極區(qū)中層雷達(dá)回波的研究屬于空間物理領(lǐng)域和塵埃等離子體領(lǐng)域非常前沿的研究。通過無線電波加熱雷達(dá)回波的產(chǎn)生區(qū)域從而人為改變雷達(dá)回波的表現(xiàn),是目前較為熱門的研究領(lǐng)域。這種研究手段可以用來診斷測量塵埃層的相關(guān)參數(shù)的變化,從而為揭開產(chǎn)生極區(qū)中層雷達(dá)回波的物理機(jī)制提供了有效途徑。在這篇論文中,我們在了解大氣層、電離層相關(guān)背景知識的基礎(chǔ)上,探討了PMSE現(xiàn)象的細(xì)節(jié),PMSE在統(tǒng)計(jì)上體現(xiàn)出的大致變化規(guī)律,對PMWE現(xiàn)象及其觀測結(jié)果也做了深入的分析。之后,我們認(rèn)識了極區(qū)中層大氣加熱實(shí)驗(yàn)的概況,引入了PMSE加熱的理論計(jì)算模型,以等離子體的連續(xù)性方程、動量方程和能量方程為出發(fā)點(diǎn),基于加熱開啟后塵埃層區(qū)域發(fā)生的擴(kuò)散過程和塵埃充電過程,討論了PMSE的物理機(jī)制。冬季回波PMWE的研究目前依然處于方興未艾的狀態(tài),我們這里更多地把關(guān)注點(diǎn)集中于這里。在PMSE加熱模型的基礎(chǔ)之上,我們根據(jù)冬季回波的觀測分析結(jié)果,引入極區(qū)中層塵埃層冬季參數(shù),并依據(jù)模型進(jìn)行數(shù)值仿真,考察相關(guān)塵埃層參數(shù)對于微波加熱期間的電子不規(guī)則性的具體影響。研究結(jié)果表明:(1)極區(qū)中層的帶電塵埃粒子在產(chǎn)生PMWE的過程中扮演著重要的角色,是產(chǎn)生雷達(dá)回波的重要成因;(2)從仿真結(jié)果來看,無線電波加熱的確會對極區(qū)中層塵埃層的大部分參量產(chǎn)生影響,這與實(shí)驗(yàn)觀測是相吻合的。加熱開關(guān)打開后,根據(jù)設(shè)定參數(shù)的大小不同,電子不規(guī)則性幅度會不同程度的升高。在設(shè)定范圍內(nèi),雷達(dá)頻率越低,塵埃粒子半徑越大,單個塵埃粒子可吸附的電子數(shù)越多,電子密度初值越大,則加熱開啟瞬間獲得的電子不規(guī)則性幅度峰值越高。加熱后和加熱前的電子溫度比對電子不規(guī)則性幅度的影響則經(jīng)歷了一個先升后降的過程,電子溫度比在6到8之間時,可獲得不規(guī)則性幅度峰值;(3)加熱期間的不規(guī)則性幅度的衰減表現(xiàn)各異,其中不同單個塵埃粒子吸附電子數(shù)和不同電子密度初值影響下的衰減過程表現(xiàn)出一致性的特征。
【關(guān)鍵詞】：極區(qū)中層異常雷達(dá)回波 塵埃等離子體 加熱模型 電子不規(guī)則性
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN95
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究的背景與意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外極區(qū)中層雷達(dá)回波的研究進(jìn)展13-15
• 1.3 本論文的主要工作15-17
• 第二章 中性大氣及電離層特性介紹17-22
• 2.1 中性大氣介紹17-18
• 2.2 電離層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和變化規(guī)律18-19
• 2.3 電離層的兩類過程19-21
• 2.3.1 光化學(xué)過程20
• 2.3.2 輸運(yùn)過程20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第三章 極區(qū)中層雷達(dá)回波及其觀測結(jié)果22-32
• 3.1 PMSE現(xiàn)象22-24
• 3.2 PMSE的變化規(guī)律24-26
• 3.3 PMWE現(xiàn)象及其觀測結(jié)果26-31
• 3.3.1 PMWE現(xiàn)象26-27
• 3.3.2 PMWE觀測結(jié)果27-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第四章 極區(qū)中層雷達(dá)回波加熱模型32-46
• 4.1 極區(qū)中層大氣加熱實(shí)驗(yàn)32-34
• 4.2 PMSE加熱模型34-37
• 4.3 PMWE加熱模型的初步研究37-38
• 4.4 數(shù)值仿真結(jié)果分析38-45
• 4.4.1 雷達(dá)頻率的影響38-39
• 4.4.2 塵埃粒子半徑的影響39-40
• 4.4.3 單個塵埃粒子吸附電子數(shù)的影響40-42
• 4.4.4 電子溫度的影響42
• 4.4.5 電子密度初值的影響42-43
• 4.4.6 離子與中性氣體碰撞頻率的影響43-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 第五章 總結(jié)與展望46-48
• 致謝48-49
• 參考文獻(xiàn)49-53

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李輝;車海琴;吳健;吳軍;徐彬;;基于部分反射理論的Es層電離圖描跡研究[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2011年02期

2 石雁祥;吳健;葛德彪;;弱電離塵埃等離子體的介電張量研究[J];物理學(xué)報(bào);2009年08期

3 孫偉;陳卓;王光磊;梁爽;;電波傳播理論在短波廣播中的應(yīng)用[J];廣播電視信息;2009年06期

4 李海龍;吳健;張永;黃際英;王茂琰;徐彤;;極區(qū)中層夏季回波反射特性隨頻率變化的研究[J];中國電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào);2008年05期

5 王睿;張海勇;楊曦;阮e，

本文編號：568937