本文關鍵詞：北京上空鉀層的激光雷達觀測與研究　出處：《中國科學院國家空間科學中心》2017年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 鉀層 鈉層 季節(jié)變化 大氣風場 鉀鈉濃度比 鉀層模型

【摘要】：本文介紹了子午工程北京鈉鉀同時觀測激光雷達(40.41°N,116.01°E),其工作波長分別是589 nm和770 nm。詳細的給出了鉀層密度反演的數(shù)據處理方法,重點強調了鉀原子D1線有效后向散射截面的計算和參考高度處原始光子數(shù)的擬合。鉀層的觀測時間是2010年11月至2011年10月和2013年5月至2014年4月兩個完整的年周期,共220個觀測夜晚,有效觀測時長為1250.8小時。對鉀層的觀測有助于我們研究地球大氣中間層頂和低熱層區(qū)域(80 105 km)的動力學和化學過程以及中性成分和電離成分之間的耦合機制。觀測結果顯示北京上空鉀層兩年夜間平均的柱密度為8.41×107 cm~(-2),峰值密度為80 cm~(-3),質心高度為89.7 km,RMS寬度為4.5 km。鉀原子的濃度具有非常明顯的半年變化周期,冬夏極大,春秋極小。柱密度和峰值密度冬夏極大,春秋極小。質心高度則是春秋極大,冬夏極小。RMS寬度呈現(xiàn)較弱的半年變化特征,冬季比夏季大,夏季比春秋大。北京上空鉀層的季節(jié)變化與其他臺站的觀測結果基本一致,但不同的是北京上空鉀原子濃度冬季比夏季大。在兩年的鉀層觀測數(shù)據中,我們發(fā)現(xiàn)了一種特殊的鉀層。這種特殊的鉀層具有如下特征:鉀原子濃度逐漸增加;峰值密度所在高度不斷下降;在鉀層的下部,鉀原子濃度隨高度迅速增加;而在鉀層的上部,鉀原子濃度緩慢降低。我們稱這種特殊的鉀層為“下三角鉀層”。下三角鉀層在一月份具有最高的出現(xiàn)率,并且使得鉀層一月份的平均柱密度增加,質心高度降低。與同時同地觀測的鈉層的比較結果顯示,觀測到下三角鉀層事件的11個夜晚中有8個夜晚并沒有觀測到類似的下三角鈉層事件。當下三角鉀層出現(xiàn)時,鉀層柱密度顯著增加,甚至翻倍,且增加的鉀原子主要來自于90 km以下。而鈉層的柱密度卻變化不大。鉀原子與鈉原子的濃度比明顯升高,從平時的0.01 0.02增加到最大時超過0.06。下三角鉀層和大氣經向風場周日潮的比較結果顯示11個下三角鉀層事件中的8個與大氣經向風場周日潮沒有直接聯(lián)系。這表明大氣動力學過程至少不是下三角鉀層發(fā)生和發(fā)展的決定性因素。以流星燒蝕為源,大氣沉降為匯,并利用連續(xù)方程和渦旋擴散方程為動力學控制方程,求解總含鉀成分隨高度的分布,再根據各含鉀成分之間閉合的化學反應,計算每個高度處各含鉀成分的濃度配比,初步建立了一個鉀層靜態(tài)模型。本文詳細的闡述了鉀層靜態(tài)模型的建立過程,輸入參數(shù)和模擬結果。此模型模擬出了鉀原子濃度隨高度的分布,并與北京激光雷達觀測的鉀原子濃度的夜間年平均曲線進行了對比。鉀層的峰值密度和質心高度模擬的效果較好,柱密度和RMS寬度的模擬值比觀測值偏小。模擬結果與觀測并不完全吻合,其差別主要來自于鉀層的下部。鉀層靜態(tài)模型的建立和不斷完善為研究鉀層的特性和演化規(guī)律提供了有力的支撐。
【學位授予單位】：中國科學院國家空間科學中心
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P412.25;P35

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 張淳民,趙葆常,相里斌;高穩(wěn)定度大視場大氣風場測量新方法[J];光學學報;2000年05期

2 葉劍勇;張淳民;趙葆常;李英才;;高層大氣風場四強度測量法誤差分析與計算[J];物理學報;2008年01期

3 石大蓮;白清蘭;馮玉濤;汶德勝;;大氣風場和溫度場星載探測光譜儀的星上定標技術[J];應用光學;2011年05期

4 唐遠河,張淳民,陳光德,賀會玲,賀健;衛(wèi)星遙感探測上層大氣風場的關鍵技術研究進展[J];物理學進展;2005年02期

5 張霖;張淳民;簡小華;;高層大氣風場洛倫茲光譜線型粒子輻射率探測研究[J];物理學報;2010年02期

6 汪麗;周毅;華燈鑫;王萌;;基于法布里-珀羅干涉儀的大氣風場及溫度場探測理論研究及仿真[J];光學學報;2011年10期

7 舒衛(wèi)平;趙正予;;基于遠場近似法建立的大氣風場測量散射模型[J];電波科學學報;2005年06期

8 謝從剛;;大氣風場測量技術簡介[J];湖北氣象;2006年01期

9 賀健,張淳民,唐遠河,趙葆常;洛倫茲光譜線型的高層大氣風場被動探測原理分析[J];光學學報;2005年05期

10 唐遠河,張淳民,賀健,陳光德;基于洛倫茲線型極光的上層大氣風場探測模式研究[J];光學學報;2005年06期

相關會議論文 前10條

1 張淳民;相里斌;王煒;;衛(wèi)星遙感大氣風場的干涉成像光譜探測技術[A];西部大開發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國科協(xié)2000年學術年會文集[C];2000年

2 張仲謀;王英鑒;管鳳君;;中高層大氣風場探測儀[A];中國空間科學學會空間探測專業(yè)委員會第十七次學術會議論文集[C];2004年

3 張訓械;劉志軍;A.H.Manson;;中層和低熱層大氣風場的準兩天振蕩[A];1992年中國地球物理學會第八屆學術年會論文集[C];1992年

4 賀健;張淳民;唐遠河;廖京川;;洛侖茲光譜線型的上層大氣風場被動探測[A];大珩先生九十華誕文集暨中國光學學會2004年學術大會論文集[C];2004年

5 楊濤;周瑩莉;曾繁清;魯述;;利用全相關分析方法確定大氣風場[A];第十二屆全國電磁兼容學術會議論文集[C];2002年

6 肖存英;胡雄;徐輕塵;陳旭杏;;中間層-低熱層大氣風場變化的時間尺度分析[A];第十四屆全國日地空間物理學術研討會論文集[C];2011年

7 吳松華;劉智深;;大氣風場激光雷達探測和多尺度分析方法[A];中國氣象學會2005年年會論文集[C];2005年

8 杜述松;王詠梅;王英鑒;;中高層大氣風場測量技術的研究[A];中國空間科學學會第七次學術年會會議手冊及文集[C];2009年

9 唐遠河;張淳民;陳光德;賀健;;上層大氣風場探測中兩視場的延時研究[A];大珩先生九十華誕文集暨中國光學學會2004年學術大會論文集[C];2004年

10 李耀輝;趙建華;王式功;何清;尚可政;劉宏誼;曾淑玲;;庫姆塔格沙漠沙丘型態(tài)耦合的大氣風場模擬[A];第27屆中國氣象學會年會干旱半干旱區(qū)地氣相互作用分會場論文集[C];2010年

相關博士學位論文 前1條

1 王澤龍;北京上空鉀層的激光雷達觀測與研究[D];中國科學院國家空間科學中心;2017年

相關碩士學位論文 前4條

1 馮麟;基于偏振陣列的高層大氣風場探測系統(tǒng)的理論研究[D];西安工業(yè)大學;2013年

2 丘祖京;相干激光雷達風場測量及數(shù)據反演方法研究[D];南京信息工程大學;2016年

3 楊曉東;鍍膜法高層大氣風場探測的光電系統(tǒng)模擬研究[D];西安工業(yè)大學;2012年

4 王文龍;大氣風場模型研究及應用[D];國防科學技術大學;2009年

，

本文編號：1337213