臨近空間的密度、溫度、風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)是大氣動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)研究,大氣建模和空間天氣預(yù)報(bào)的重要基礎(chǔ)之一。中科大研制的瑞利多普勒激光雷達(dá)系統(tǒng),能夠提供15-60km范圍的連續(xù)高精度、高時(shí)間和空間分辨率的溫度、密度和風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用雙邊緣技術(shù),利用三通道FPI進(jìn)行頻率鎖定和信號(hào)鑒頻。在2013年到2016年期間,共獲取了多于100天的有效數(shù)據(jù)。并且與氣球探空儀數(shù)據(jù)和MERRA、ECMWF等模式數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證對(duì)比的結(jié)果良好。在風(fēng)速反演過(guò)程中,由于不同高度的瑞利信號(hào)展寬與該處的大氣溫度直接相關(guān),本文詳細(xì)闡述了利用實(shí)測(cè)大氣溫度廓線(xiàn)對(duì)大氣的回波信號(hào)的瑞利展寬進(jìn)行計(jì)算并代入到響應(yīng)函數(shù)中進(jìn)行風(fēng)速反演進(jìn)行校正的過(guò)程。與此同時(shí)也介紹了基于FPI鑒頻系統(tǒng)所實(shí)施的新型HSRL高光譜測(cè)溫方法,該方法利用FPI的腔長(zhǎng)調(diào)制,對(duì)大氣回波信號(hào)進(jìn)行頻譜掃描,從而能夠解決傳統(tǒng)積分測(cè)溫技術(shù)受到30km以下粒子散射影響而無(wú)法獲取準(zhǔn)確溫度反演的問(wèn)題。重力波是大氣動(dòng)能傳播的重要途徑之一。傳統(tǒng)的溫度數(shù)據(jù)所提取的重力波,不能夠全面直接地獲取重力波的重要特性和特征參數(shù)。風(fēng)場(chǎng)和溫度的聯(lián)合觀測(cè),能夠給出波動(dòng)模式的偏振關(guān)系。通過(guò)溫度和風(fēng)場(chǎng)分量之間的偏振... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：117 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?６０ｋｍ瑞利多普勒激光雷達(dá)光束指向示意圖??

秦．??圖１．１?６０ｋｍ瑞利多普勒激光雷達(dá)光束指向示意圖??信號(hào)鑒頻器利用三通道的ＦＰ［?（Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ?Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ）實(shí)現(xiàn)對(duì)回波信號(hào)??的多普勒頻移測(cè)量。其中有一個(gè)鎖定通道和兩個(gè)信號(hào)通道。鎖定通道的作用是將??ＦＰＩ的中心頻率鎖定在出射激光的頻率位置，兩個(gè)信號(hào)通道的透過(guò)率曲線(xiàn)相互交??叉在邊緣的半高位置。出射激光頻率就被鎖定在兩個(gè)邊緣的交點(diǎn)。ＦＰ１的調(diào)諧和??穩(wěn)定是通過(guò)壓電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)回波信號(hào)相對(duì)于出射激光頻率存在多普勒頻移的??時(shí)候，一個(gè)信號(hào)通道的透過(guò)信號(hào)減弱，另一個(gè)信號(hào)通道的透過(guò)信號(hào)增加，利用兩??通道信號(hào)差異反演出多普勒頻移大小。這一反演過(guò)程需要首先定義雙通道的響應(yīng)??函數(shù)：??Ｎ?ＣＮ．（ｚ）－ＮＪｚ）??Ｒ（ｚ）?＝?—￣￣２—?（１．２）??ＣＮｘ｛ｚ）?＋?Ｎ２｛ｚ）??每一個(gè)徑向，根據(jù)兩個(gè)通道的原始信號(hào)，計(jì)算得出不同高度的響應(yīng)。＇（ｚ）和??Ｎ２（ｚ）分別為兩個(gè)信號(hào)通道的光子數(shù)。在ＦＰ丨的校準(zhǔn)過(guò)程中，根據(jù)兩個(gè)信號(hào)通道??的透過(guò)率曲線(xiàn)，已經(jīng)提前獲取響應(yīng)函數(shù)值和多普勒頻移的關(guān)聯(lián)。因而可以由觀測(cè)??得到的響應(yīng)值，反演出多普勒頻移，進(jìn)而反演出經(jīng)向風(fēng)速。??２??

Ｓｐｅｃｔｒａｌ?Ｗｉｄｔｈ?Ｊｖ；：／Ｊｗ?Ｓｐｅｃｔｒａｌ?Ｓｐａｃｉｎｇ?２??圖１．２左：標(biāo)準(zhǔn)具設(shè)計(jì)過(guò)程中的誤差分布；右：氣??溶膠和分子信號(hào)的風(fēng)速靈敏度。??圖（１．３）給出了系統(tǒng)的示意圖，系統(tǒng)采用Ｑ－ｓｗｉｔｃｈｅｄ，燈泵三倍頻的Ｎｄ：??３??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Correction of temperature influence on the wind retrieval from a mobile Rayleigh Doppler lidar[J]. 趙若燦,夏海云,竇賢康,孫東松,韓於利,上官明佳,郭潔,舒志峰.  Chinese Physics B. 2015(02)



本文編號(hào)：2971653