【摘要】：一直以來對北京上空中間層底部大氣的溫度探測較少。中間層逆溫層是指發(fā)生在中低緯度區(qū)域中間層底部垂直厚度為~10km的逆溫層,通常在逆溫層下層出現(xiàn)正的溫度垂直梯度。自40年前被首次報(bào)道后,此現(xiàn)象被各類設(shè)備頻繁觀測到。這一現(xiàn)象在冬半球中緯度發(fā)生得尤為頻繁,觀測顯示此現(xiàn)象具有幾千km的水平尺度。它可以通過影響發(fā)起穩(wěn)定性、垂直混合、能量輸送來影響中層大氣動力過程。中間層逆溫層現(xiàn)象通常發(fā)生在兩個不同的高度:~70km(稱為低中間層逆溫層)和~95km(稱為高中間層逆溫層)。低中間層逆溫層可以由瑞利激光雷達(dá)與衛(wèi)星設(shè)備觀測得到。本文首次研究了北京上空低中間層逆溫層。北京延慶子午工程瑞利激光雷達(dá)(40.47°N,115.97°E)在2012年1月-2月,2012年5月-2013年4月持續(xù)探測。本文詳細(xì)介紹了此激光雷達(dá)系統(tǒng)與溫度數(shù)據(jù)及其誤差反演方法。通過數(shù)據(jù)篩選,去掉因天氣原因、誤差精度原因、儀器精度原因造成的不準(zhǔn)確數(shù)據(jù),最終得到了141晚北京上空60-80km處的測溫?cái)?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)時(shí)間分辨率為25min,垂直分辨率為384m。本文對其中的低中間層逆溫層現(xiàn)象進(jìn)行了詳細(xì)統(tǒng)計(jì)分析。在141天的有效溫度數(shù)據(jù)中,共觀測到92個低逆溫層現(xiàn)象。北京上空低中間層逆溫層的平均逆溫幅度為23.4K,平均垂直尺度為4.78km,逆溫層底部平均高度為68.2km。其中,垂直尺度為3km的逆溫現(xiàn)象發(fā)生頻繁,且平均水平尺度較大,在低中間層逆溫層現(xiàn)象分析中不應(yīng)略去。此外,未發(fā)現(xiàn)垂直尺度大于10km的低層MIL現(xiàn)象。逆溫幅度≥25K的數(shù)據(jù)主要集中在冬季,逆溫幅度極大的低中間層逆溫層也出現(xiàn)在冬季。我們還發(fā)現(xiàn),逆溫幅度≥25K的低層MIL現(xiàn)象在春、夏出現(xiàn)頻次最低,秋季出現(xiàn)頻次相對略高。其中,有約2/3存在逆溫層底(頂)部隨時(shí)間垂直傳播現(xiàn)象。其中有47個低層MIL現(xiàn)象是向下傳播的,有12個低層MIL現(xiàn)象是向上傳播的。其中,在3個特殊現(xiàn)象中,先向下傳播后向上傳播。我們還觀測到了6個雙低層MIL現(xiàn)象。其中,有3天的雙低層MIL現(xiàn)象上下兩層無明顯隨時(shí)間垂直傳播現(xiàn)象,還有3天的雙低層MIL現(xiàn)象存在上下兩層隨時(shí)間垂直傳播。2012年12月17日的雙低層MIL個例中,低層逆溫層逐漸消失,高層逆溫層逐漸擴(kuò)大。同時(shí),高層逆溫層、低層逆溫層均向下傳播,傳播速度分別為610m/h,460m/h。2013年02月08日的雙低MIL個例中,高層逆溫層逐漸消失,低層逆溫層逐漸擴(kuò)大。此外,高層逆溫層向上傳播,低層逆溫層向下傳播,傳播速度分別為512m/h和263m/h。2013年02月18日的雙低MIL個例中,低層逆溫層一邊以1300m/h快速向下傳播一邊逆溫幅度增大,達(dá)到極大值后分割出一個弱的淺薄的高層逆溫層。經(jīng)過幾小時(shí),兩個逆溫層一同衰減消失。對比發(fā)現(xiàn),這些雙低層MIL現(xiàn)象的垂直傳播速度差異很大。物理成因還需進(jìn)一步分析。推測其垂直傳播現(xiàn)象可能與局地重力波有關(guān)。本文主要對對北京上空低中間層逆溫層現(xiàn)象做了整理,并與其它研究者的觀測成果進(jìn)行了對比,首次發(fā)現(xiàn)了北京上空低中間層逆溫層現(xiàn)象的特性。此外,本文整理了海南富克(19°7′N,109°7′E)流星雷達(dá)數(shù)據(jù)與海南�？�(19°30′N,109°5′E)鈉熒光激光雷達(dá)探測數(shù)據(jù)。發(fā)現(xiàn)了一個被兩儀器同時(shí)探測到的垂直波長為8km的中層大氣重力波的現(xiàn)象。并對此現(xiàn)象進(jìn)行了初步研究。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P412

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2741514