【摘要】：大氣波導是一種異常大氣折射現(xiàn)象,對于電磁波在大氣中的傳播有著顯著的影響,因此在軍事上具有極大的利用價值與應用前景。大氣波導可發(fā)生在不同的天氣條件或天氣形勢下,其形成原因、變化機理與數(shù)值預報長期以來一直是軍事海洋氣象學研究中的難點與熱點。本文選取0920號超強臺風“盧碧”以及2016年一次西北太平洋遠海副熱帶高壓環(huán)流背景下發(fā)生的強海上大氣波導過程開展研究,內(nèi)容主要包括大氣波導成因分析、邊界層參數(shù)化方案中湍流特征參數(shù)的不確定性分析以及對大氣波導模擬影響研究等。論文利用高垂直分辨率GPS探空資料與歐洲中期天氣預報中心再分析資料,對0920號超強臺風“盧碧”引發(fā)的強海上大氣波導的生成原因進行了分析。結果表明:此次臺風型波導主要發(fā)生在臺風環(huán)流西側外圍的弱下沉運動區(qū),其形成有幾個先決條件,一是中層850hPa高壓帶斷裂,在高空槽后的偏北氣流、大陸高壓東側及臺風西側偏北氣流的接力輸送下,北方大陸干空氣被不斷向南輸送至臺風西側外圍形成顯著的干舌;二是海洋作為水汽源通過湍流運動向低層大氣輸送水汽,加上臺風在低層的輻合抽吸作用使洋面低層大氣處于高濕狀態(tài);三是低層1000hPa高壓帶的維持阻止了大陸干空氣的南下,使得臺風西側的低層大氣仍然可以保持相對高濕,從而形成了典型的濕度隨高度銳減層和強波導現(xiàn)象。另外海上對流邊界層頂夾卷層內(nèi)的逆溫和濕度銳減對此次強波導的形成也有貢獻。論文基于WRF模式(3.8版本),對0920號超強臺風“盧碧”引發(fā)的強海上大氣波導過程進行了數(shù)值模擬研究。通過與GPS下投式探空的實測對比表明,WRF模式具有模擬海上大氣波導的能力,臺風型大氣波導以懸空波導為主且主要分布在臺風外圍的洋面上,與臺風強度、眼墻結構相比,與臺風尺度和螺旋雨帶的模擬效果關系更為密切。邊界層物理過程是影響大氣波導發(fā)生發(fā)展的重要條件,改進和優(yōu)化邊界層參數(shù)化方案是提高大氣波導數(shù)值模擬準確率的重要途徑。在WRF模式(3.8版本)提供的邊界層參數(shù)化方案中,YSU與ACM2方案(兩者均屬于非局地K理論方案)整體而言對這次臺風型波導過程的模擬效果較好,但依然存在對波導特征量(特別是強度和頂高)的模擬效果不夠理想的缺陷。研究發(fā)現(xiàn)無論是對于YSU還是ACM2方案,形態(tài)參數(shù)pfac都是影響大氣波導模擬最重要的湍流特征參數(shù)(其默認取值均為2.0),減小pfac的取值可以增大邊界層內(nèi)的湍流熱量、水汽交換系數(shù)K_h,使K_h極值出現(xiàn)的高度逐漸抬升,混合層中上部至夾卷層內(nèi)K_h的垂直梯度絕對值明顯增大,即意味著夾卷層厚度的顯著減小和邊界層頂?shù)奶?從而使模擬的波導頂高提升的同時伴隨著波導強度的維持甚至是增強。本文研究認為,對臺風型大氣波導個例而言,形態(tài)參數(shù)pfac在YSU方案與ACM2方案中分別取1.0與1.5更為合適。這可能與臺風型大氣波導除了受不穩(wěn)定層結引起的熱力湍流增強作用(對流邊界層),還受很強的風切變(強風條件)引起的機械湍流增強的影響,本身的湍流交換強度就比一般情況下更大。論文基于高垂直分辨率GPS探空觀測資料與歐洲中期天氣預報中心再分析資料,對2016年西北太平洋遠海高壓型強大氣波導的生成原因進行了分析。結果表明:此次高壓型波導主要受到遠海高壓的影響,下沉氣流將高空干空氣輸送到低空,促進了濕度銳減層的形成,進而引發(fā)強大氣波導現(xiàn)象,而高壓下沉運動加劇了對流邊界層頂?shù)母采w逆溫對此次強波導的形成也有貢獻。與臺風型波導類似,YSU與ACM2方案能夠較好地模擬此次高壓型波導過程,形態(tài)參數(shù)pfac仍是影響模擬結果最重要的參數(shù)。有趣的是,盡管高壓型個例中機械湍流增強作用稍弱,整體的湍流交換強度不如臺風型個例,但兩種邊界層方案中形態(tài)參數(shù)pfac同樣取1.0與1.5更為合適,這可能與高壓下沉運動引起的較強覆蓋逆溫的貢獻有關。
【學位授予單位】：國防科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P732
【圖文】：

國防科技大學研究生院碩士學位論文1.2 研究進展1 大氣波導基礎知識大氣的折射狀態(tài)受到大氣溫度、濕度、氣壓等氣象要素的影響。由于這素在垂直方向上分布并不均勻，所以大氣折射狀態(tài)也具有垂直方向上不的特征，為了定量地表征大氣的折射狀態(tài)，需引入大氣修正折射率(M式 1.1; Bean and Dotton 1968；戴福山等 2002），以及大氣波導現(xiàn)象存在0Mdz （波導陷獲層）。陷獲層頂所在的高度就是波導頂所在的高度，陷 M 等于陷獲層頂 M 的高度稱為波導底。5277.6 5.6 3.75 10 0.157P e eM zT T T

據(jù) 0dMdz （波導陷獲層）。陷獲層頂所在的高度就是波導頂所在的高度，陷獲層以下 M 等于陷獲層頂 M 的高度稱為波導底。5277.6 5.6 3.75 10 0.157P e eM zT T T (1.1)圖 1.1 大氣波導傳播與大氣波導（引自戴福山等（2002））大氣中通常存在三類大氣波導（圖 1.2）：表面波導、懸空波導、蒸發(fā)波導。

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1 胡昊;費建芳;丁菊麗;王挺;黃小剛;程小平;袁炳;;0920號超強臺風“盧碧”引起的強海上大氣波導成因分析與數(shù)值模擬研究[J];氣象學報;2018年04期

2 成印河;周生啟;王東曉;;海上大氣波導研究進展[J];地球科學進展;2013年03期

3 王娜;賀榮國;金振中;;環(huán)渤海大氣波導監(jiān)測和試驗方法[J];太赫茲科學與電子信息學報;2019年03期

4 王磊;陳銳;趙飛龍;林森;;5G網(wǎng)絡大氣波導干擾研究[J];電信工程技術與標準化;2019年11期

5 趙小峰;王東曉;黃思訓;黃科;陳舉;;南中國海及熱帶東印度洋大氣波導統(tǒng)計分析[J];科學通報;2013年27期

6 盛莉莉;;大氣波導對SCDMA網(wǎng)絡的影響及解決方案[J];江蘇通信;2008年01期

7 陳忠寬,傅文斌,董文峰;大氣波導效應引起不明空情的可能性分析[J];空軍雷達學院學報;2002年03期

8 劉成國，潘中偉，郭麗;中國低空大氣波導出現(xiàn)概率和波導特征量的統(tǒng)計分析[J];電波科學學報;1996年02期

9 郝曉靜;李清亮;郭立新;張玉生;;北極大氣波導時空分布研究[J];極地研究;2018年04期

10 韓佳;焦林;;艦載對海雷達大氣波導盲區(qū)評估及其補盲措施研究[J];海洋技術學報;2017年06期

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1 侯士成;高山紅;王廣杰;曹小群;;一次春季黃海大氣波導過程分析[A];第35屆中國氣象學會年會 S13 大氣物理學與大氣環(huán)境[C];2018年

2 伍亦亦;郭鵬;洪振杰;;地基GPS探測大氣波導模擬仿真研究[A];中國地球物理·2009[C];2009年

3 潘越;馬遠良;楊坤德;;大氣波導對無線電盲區(qū)影響的射線跟蹤計算與分析[A];2006北京地區(qū)高校研究生學術交流會——通信與信息技術會議論文集（上）[C];2006年

4 華志超;;大氣波導對TD-LTE網(wǎng)絡的影響以及監(jiān)控優(yōu)化方法[A];面向5G的LTE網(wǎng)絡創(chuàng)新研討會（2017）論文集[C];2017年

5 張龍;鄧偉;江天明;左怡民;;TD-LTE大氣波導干擾傳播規(guī)律及優(yōu)化方案研究[A];面向5G的LTE網(wǎng)絡創(chuàng)新研討會（2017）論文集[C];2017年

6 廖麒翔;石漢青;趙小峰;項杰;俞宏;;基于COSMIC資料的大氣波導時空分布特征分析[A];第32屆中國氣象學會年會S10 大氣物理學與大氣環(huán)境[C];2015年

7 鄧也;古莉姍;儲劉慶;牛春;;TD-LTE自系統(tǒng)干擾排查思路及解決方法[A];2017全國無線及移動通信學術大會論文集[C];2017年

8 袁夏玉;高山紅;王永明;張守寶;;一次伴隨海霧的大氣波導數(shù)值模擬及其成因分析[A];第28屆中國氣象學會年會——S9大氣物理學與大氣環(huán)境[C];2011年

9 王華;張永剛;張宇;唐海川;;大氣波導對多普勒氣象雷達的影響分析[A];中國氣象學會2006年年會“氣象雷達及其應用”分會場論文集[C];2006年

10 關振紅;常治國;萬鵬;張燕飛;;基于岸基雷達探測及反演海上蒸發(fā)波導研究[A];第27屆中國氣象學會年會雷達技術開發(fā)與應用分會場論文集[C];2010年

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1 陳莉;中國近海大氣波導的統(tǒng)計特征分析及演變機理的數(shù)值研究[D];中國海洋大學;2010年

2 王紅光;地基GNSS掩星反演對流層大氣波導的方法和實驗研究[D];西安電子科技大學;2013年

3 成印河;海上低空大氣波導的遙感反演及數(shù)值模擬研究[D];中國科學院研究生院（海洋研究所）;2009年

4 楊超;大氣波導中電磁波傳播及反演關鍵技術[D];西安電子科技大學;2010年

5 趙小龍;電磁波在大氣波導環(huán)境中的傳播特性及其應用研究[D];西安電子科技大學;2008年

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1 胡昊;湍流參數(shù)不確定性對典型海上大氣波導過程數(shù)值模擬的影響研究[D];國防科技大學;2017年

2 趙海峰;基于WRF氣象數(shù)據(jù)模式的區(qū)域非均勻大氣波導雷達海雜波傳播與參數(shù)反演[D];西安電子科技大學;2019年

3 李文凱;基于現(xiàn)網(wǎng)測量數(shù)據(jù)的TD-LTE網(wǎng)內(nèi)干擾問題研究[D];北京郵電大學;2018年

4 萬月;大氣波導測試儀的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D];河南師范大學;2013年

5 陳超;海洋大氣波導環(huán)境下電磁波視距傳播特性研究[D];南京郵電大學;2013年

6 吳凡;大氣波導中的拋物型方程法研究[D];武漢理工大學;2008年

7 袁夏玉;黃海海霧過程中海上大氣波導形成機理的數(shù)值研究[D];中國海洋大學;2012年

8 范建業(yè);大氣波導探測方法研究[D];中國海洋大學;2014年

9 王向敏;海上大氣波導的預測方法[D];南京信息工程大學;2007年

10 劉桂艷;臺風與海陸風過程中大氣波導成因的數(shù)值研究[D];中國海洋大學;2012年

本文編號：2719781