武汉上空Na层的激光雷达观测研究
  • 【摘要】

    本文介绍了Na层观测历史和武汉大学钠共振荧光散射激光雷达的工作原理和基本结构,Na共振荧光散射激光雷达密度反演以及Na层形态的表征方法.根据2001年4月到2004年12月的观测数据,研究武汉(30.5°N,114.4°E)上空背景Na层的长期(时间尺度大于一年)变化和夜间变化特征;Na平均垂直分布的分布特点,短期(5 min-整个观测日)垂直结构的统计结果和变化规律;从Na层短期变化中提取重力波... 展开>>本文介绍了Na层观测历史和武汉大学钠共振荧光散射激光雷达的工作原理和基本结构,Na共振荧光散射激光雷达密度反演以及Na层形态的表征方法.根据2001年4月到2004年12月的观测数据,研究武汉(30.5°N,114.4°E)上空背景Na层的长期(时间尺度大于一年)变化和夜间变化特征;Na平均垂直分布的分布特点,短期(5 min-整个观测日)垂直结构的统计结果和变化规律;从Na层短期变化中提取重力波波参量信息以及他们的统计特征.主要研究结果如下: Ⅰ)Na层长期变化的观测研究表明:背景Na层柱密度最大和最小值出现的月份每年都有些差别,反映了Na层的变化多样性.但是Na层RMS宽度变化比较有规律,具有准半年周期的变化规律.对观测数据做月平均,可以得到背景Na层柱密度最大值出现在11月,大约是5月份最小值(1.6*109 cm-2)的2倍;质心高度最大出现在8月,比年平均高度91.5 km高1.4 km,最小值出现在5月为91.2 km;RMS宽度平均值为4.5 km,最大值和最小值分别出现在12月和3月;月平均Na层质心高度和均方根宽度都具有准半年周期的变化,但这两者变化的相位相反.除了长期变化外,背景Na层还呈现出明显的夜间变化特征:除凌晨短暂的时间外,Na层柱密度随夜间时间增加,于0530LST达到最大值(2.9*109 cm-2);峰值对应的高度随时间下降;质心高度随时间缓慢增加但在凌晨迅速下降基本恢复到入夜时的高度;整晚背景Na层平均柱密度、峰值对应的高度、质心高度和RMS宽度起伏值分别为1.1*109 cm-2、3 km、0.3 km和0.8 km. Ⅱ)通过大量激光雷达观测数据,分析了武汉上空Na层年平均垂直结构的特点,其半高全宽为10 km,垂直结构分布基本对称,但是其剖面的上升和下降沿标高有些差别.其次,月平均垂直结构的具有明显的季节变化,并且每月的Na层剖面形态和数值上都有明显差别.结合Na层模型,分析了Na层上下沿机制的差异.对武汉地区Na层短期垂直结构分析发现,Na层剖面呈现复杂多样性,Na层这种短期变化行为,可能与重力波的调制有关. Ⅲ)利用Na层的激光雷达数据分析了武汉上空中层顶的重力波,得到在85 km到Na层质心高度这个高度范围内的重力波主要出现在0000-0400LST,同时找到包括15例下行在内的总共133例的单色重力波例子.垂直波长、垂直相速度和波周期主要在3-6km、-0.6--0.3 m/s和200-400min之间,其平均值分别为5.5 km、265 min和0.42 m/s.下行重力波占所有例子里面的11%. 收起<<

  • 【作者】

    彭才华 

  • 【学科专业】

    物理电子学

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    武汉大学

  • 【导师姓名】

    易帆

  • 【学位年度】

    2005

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    Na荧光激光雷达%偶发Na层%背景Na层%垂直结构%重力波