基于WRF與天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)的非均勻大氣波導(dǎo)監(jiān)測(cè)反演研究.pdf

1、在對(duì)流層波導(dǎo)環(huán)境下，電磁波會(huì)發(fā)生反常傳播，電磁波的反常傳播特性嚴(yán)重影響雷達(dá)和無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備的性能，因此大氣折射環(huán)境的監(jiān)測(cè)對(duì)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(dǎo)致了大氣折射率的復(fù)雜性。直接測(cè)量大氣折射率成本高并且耗時(shí)較多，因此需要一種低成本實(shí)時(shí)的大氣折射率監(jiān)測(cè)方法。目前，利用雷達(dá)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(shí)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

2、，同化常規(guī)觀(guān)測(cè)資料，成為大氣折射率監(jiān)測(cè)的有效工具。因此本文將中尺度模式和雷達(dá)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(zhǔn)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(dá)，并根據(jù)青島氣象局多普勒天氣雷達(dá)回波圖分析了電波傳播隨時(shí)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(dá)回波的分布特征，進(jìn)一步驗(yàn)證了大氣波導(dǎo)環(huán)境對(duì)電波傳播的影響。
　　2.利用中尺度WRF模式對(duì)大氣修正折射率和蒸發(fā)波導(dǎo)高

3、度進(jìn)行了模擬，闡述了蒸發(fā)波導(dǎo)四參數(shù)模型比單參數(shù)PJ模型的優(yōu)勢(shì)。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(dá)氣象方程和多普勒天氣雷達(dá)參數(shù)模擬了海上區(qū)域多普勒天氣雷達(dá)回波，并將回波功率和反射率因子與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果表明，模擬多普勒天氣雷達(dá)回波與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比較一致。驗(yàn)證了中尺度WRF模式模擬氣象參量的有效性，同時(shí)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

4、正折射率，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)采用多普勒天氣雷達(dá)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(dǎo)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(duì)剖面參數(shù)進(jìn)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(duì)剖面參數(shù)快速采樣，基于貝葉斯后驗(yàn)概率估計(jì)理論計(jì)算得到反演剖面參數(shù)的后驗(yàn)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(yàn)信息對(duì)反演結(jié)果