本文關(guān)鍵詞：基于WRF與天氣雷達數(shù)據(jù)的非均勻大氣波導監(jiān)測反演研究

  更多相關(guān)文章： 多普勒天氣雷達 WRF模式 大氣波導 貝葉斯反演

【摘要】：在對流層波導環(huán)境下,電磁波會發(fā)生反常傳播,電磁波的反常傳播特性嚴重影響雷達和無線通信設(shè)備的性能,因此大氣折射環(huán)境的監(jiān)測對于電磁波傳播特性的研究意義重大。大氣折射率決定于氣象參數(shù),氣象參數(shù)的多變性導致了大氣折射率的復雜性。直接測量大氣折射率成本高并且耗時較多,因此需要一種低成本實時的大氣折射率監(jiān)測方法。目前,利用雷達海雜波數(shù)據(jù)反演大氣折射率方法(RFC)得到了廣泛的應(yīng)用,同時反演優(yōu)化算法也得到了快速發(fā)展。中尺度模式能夠快速獲取大氣環(huán)境參量,同化常規(guī)觀測資料,成為大氣折射率監(jiān)測的有效工具。因此本文將中尺度模式和雷達海雜波數(shù)據(jù)反演大氣折射率方法相結(jié)合,有效的得到了比較準確的大氣折射率。主要研究結(jié)果如下:1.介紹了新一代多普勒天氣雷達,并根據(jù)青島氣象局多普勒天氣雷達回波圖分析了電波傳播隨時間和空間的變化特性,并分析了不同仰角情況下多普勒天氣雷達回波的分布特征,進一步驗證了大氣波導環(huán)境對電波傳播的影響。2.利用中尺度WRF模式對大氣修正折射率和蒸發(fā)波導高度進行了模擬,闡述了蒸發(fā)波導四參數(shù)模型比單參數(shù)PJ模型的優(yōu)勢。然后將模擬的大氣修正折射率作為輸入,根據(jù)電波傳播拋物方程模型、雷達氣象方程和多普勒天氣雷達參數(shù)模擬了海上區(qū)域多普勒天氣雷達回波,并將回波功率和反射率因子與實測數(shù)據(jù)進行比較,結(jié)果表明,模擬多普勒天氣雷達回波與實測數(shù)據(jù)比較一致。驗證了中尺度WRF模式模擬氣象參量的有效性,同時大氣修正折射率模擬結(jié)果為后面的大氣折射率剖面建模和反演建立了基礎(chǔ)。3.基于RFC方法反演大氣修正折射率,實測數(shù)據(jù)采用多普勒天氣雷達回波功率數(shù)據(jù),利用主分量分析方法構(gòu)建水平非均勻大氣波導修正折射率剖面參數(shù)模型,然后使用粒子群優(yōu)化算法對剖面參數(shù)進行采樣,最后根據(jù)反演模型獲得大氣修正折射率剖面。4.利用馬爾科夫鏈蒙特卡洛采樣算法對剖面參數(shù)快速采樣,基于貝葉斯后驗概率估計理論計算得到反演剖面參數(shù)的后驗概率密度分布,在得到了反演剖面的情況下分析反演結(jié)果的不確定性。最后將中尺度WRF模式模擬的大氣修正折射率作為先驗信息對反演結(jié)果進行修正,結(jié)果表明貝葉斯反演方法反演結(jié)果比較準確,含先驗信息時反演結(jié)果的確定性增強,體現(xiàn)了中尺度WRF模式在大氣折射環(huán)境監(jiān)測和反演方面的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：多普勒天氣雷達 WRF模式 大氣波導 貝葉斯反演
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN959.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-15
• 第一章 緒論15-23
• 1.1 研究背景和意義15-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-21
• 1.2.1 非均勻大氣波導中電磁波傳播16-17
• 1.2.2 大氣波導氣象數(shù)值模式研究17-19
• 1.2.3 大氣波導雷達波反演方法研究19-21
• 1.3 本文結(jié)構(gòu)及內(nèi)容安排21-23
• 第二章 非均勻大氣波導結(jié)構(gòu)及電磁波傳播基本理論23-47
• 2.1 非均勻大氣波導23-34
• 2.1.1 大氣折射特性23-26
• 2.1.2 大氣波導分類26-27
• 2.1.3 修正折射率剖面模型27-32
• 2.1.4 大氣波導非均勻性32-34
• 2.2 電波傳播拋物方程算法34-42
• 2.2.1 拋物方程34-36
• 2.2.2 邊界條件和初始場36-37
• 2.2.3 離散混合傅立葉變換方法37-42
• 2.3 多普勒天氣雷達介紹42-44
• 2.4 非均勻大氣波導雷達波傳播特性44-46
• 2.5 本章小結(jié)46-47
• 第三章 中尺度WRF數(shù)值模式47-59
• 3.1 中尺度WRF模式簡介47-48
• 3.2 三維變分同化48-50
• 3.3 中尺度WRF模式數(shù)值模擬50-56
• 3.3.1 大氣修正折射率數(shù)值模擬51-52
• 3.3.2 蒸發(fā)波導數(shù)值模擬52-56
• 3.4 多普勒天氣雷達回波模擬56-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第四章 區(qū)域非均勻大氣波導PSO反演59-71
• 4.1 水平非均勻大氣波導修正折射率剖面參數(shù)建模59-62
• 4.2 區(qū)域非均勻表面波導PSO反演62-69
• 4.2.1 粒子群算法62-63
• 4.2.2 大氣波導剖面反演模型63-69
• 4.3 本章小結(jié)69-71
• 第五章 區(qū)域非均勻大氣波導貝葉斯反演71-81
• 5.1 馬爾科夫鏈-蒙特卡洛采樣71-73
• 5.2 貝葉斯后驗概率估計理論73-75
• 5.3 單方位向非均勻大氣波導貝葉斯反演75-78
• 5.4 區(qū)域非均勻大氣波導貝葉斯反演78-80
• 5.5 本章小結(jié)80-81
• 第六章 總結(jié)與展望81-83
• 參考文獻83-87
• 致謝87-89
• 作者簡介89-90

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡榮旭;吳振森;張金鵬;;中國近海蒸發(fā)波導反演中最佳雷達參數(shù)分析[J];電波科學學報;2015年04期

2 袁夏玉;高山紅;;一次典型高壓型海霧過程中海上大氣波導的數(shù)值模擬[J];海洋與湖沼;2014年05期

3 王紅光;章晗;吳振森;;多普勒天氣雷達反常地物回波模擬研究[J];電子與信息學報;2013年12期

4 鄭琴;鞏向武;吳文華;;結(jié)合PSO的PF用于雷達海雜波反演大氣波導[J];解放軍理工大學學報(自然科學版);2013年03期

5 程煥;謝洪森;孫大軍;甄興仁;;用雷達海雜波反演蒸發(fā)波導的蟻群算法[J];四川兵工學報;2013年01期

6 潘峰;周倩;李位星;高琪;;標準粒子群優(yōu)化算法的馬爾科夫鏈分析[J];自動化學報;2013年04期

7 王振會;楊璐;姚展予;王U，

本文編號：837585