不同下墊面（內(nèi)陸、海邊和南極）湍流模式與測量研究.pdf

1、大氣光學湍流影響地基天文望遠鏡觀測質(zhì)量、破壞激光傳輸特性,制約光電工程的應用,因此能夠模式估算和測量光學湍流意義重大。由于不同下墊面大氣光學湍流的產(chǎn)生和發(fā)展存在較大差異性;近地面層湍流對整層湍流的貢獻存在差異性。因此對不同下墊面大氣光學湍流測量和模式估算進行研究具有很重要的實際應用價值。本論文由兩部分工作組成,即對南極內(nèi)陸天文選址而研制的一套多層大氣參數(shù)測量系統(tǒng)進行調(diào)試和測試,和對成都、茂名以及南極泰山站的三個不同下墊面測量得到的常規(guī)氣

2、象參數(shù)進行模式估算C2n以及C2n的統(tǒng)計分析。本文主要工作歸納如下:
　　(1)完成了南極近地面多層湍流與氣象參數(shù)測量系統(tǒng)的測試。通過室內(nèi)超聲風速計和溫度脈動儀的儀器噪聲測試、室外的一致性測試和分層對比測試,結果表明:超聲風速計儀器噪聲等效的C2n為2×10-16m-2/3,溫度脈動計系統(tǒng)噪聲等效C2n不超過2×10-18m-2/3;白天利用超聲風速計觀測得到的C2n與用溫度脈動儀觀測值相近,夜晚前者觀測得到的值比后者大2-10倍

3、。
　　(2)比較了成都、茂名、南極泰山站這三個下墊面的C2n測量結果。湍流強度大小由高到低分別為茂名、成都、泰山站。其中成都和茂名地區(qū)白天的C2n值大于夜晚的C2n值,峰值一般出現(xiàn)在中午時刻。而泰山站白天所測得的C2n值要比夜間的小,峰值一般出現(xiàn)在凌晨。三個地點的C2n值都呈現(xiàn)出日變化規(guī)律,日出后與日落前大約一小時,觀測得到的大氣折射率結構常數(shù)都會出現(xiàn)最小值,且該時刻與兩層溫差等于0的時間點一致。
　　(3)在Monin-

4、Obukhov相似理論基礎之上,利用觀測得到的兩個高度層上的大氣常規(guī)氣象參數(shù)(溫度、濕度、風速)估算了成都、茂名、南極泰山站這三個不同下墊面的近地面層折射率結構常數(shù)(C2n)。并采用了幾種統(tǒng)計量(平均值絕對誤差、均方根方差、偏差糾正均方根、相關系數(shù)),對這三地的近地面C2n模式估算結果進行了統(tǒng)計分析。結果表明:三地模式估算值與測量值的相關系數(shù)分別為0.87、0.92、0.72,利用氣象參數(shù)進行模式估算C2n是可行的。
　　(4)分