中国激光, 2013, 40 (12): 1213003, 网络出版: 2013-11-19   

基于风廓线雷达的晴空对流层动力湍流特征研究

Research on the Characteristic of Clear-Day Dynamic turbulence in Troposphere Based on Wind Profile Radar
张彩云 1,2,*翁宁泉 1,3
作者单位
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
摘要
风廓线雷达作为一种新型遥感设备,其回波信号包含丰富的湍流信息。提出了一种利用风廓线雷达回波信号反演动力湍流的方法,分析了对流层速度结构常数C2v的变化特征,并根据近地面速度湍流模型研究了对流层湍流速度脉动的特性。结果表明:1) 动力湍流强度随高度增加逐渐减弱,夜间减弱速度大于白天,且在边界层顶处C2v具有较明显的日变化特征;2) C2v与速度起伏方差σ2的对数值具有较好的线性关系,线性拟合度达0.896;3) 对流层湍流的速度脉动较弱,σ2量级在10-3~10-2 m2·s-2之间。
Abstract
Wind profile radar is a new kind of instruments in remote sensing sounding, the echo signals of which contain abundant informations of turbulence. An algorithm for retrieval dynamic turbulence is proposed using the echo of wind profile radar, and the characteristic of velocity structure constant C2v in troposphere is analyzed. Also, the turbulent velocity fluctuation in troposphere is discussed based on the velocity turbulence model. The results show that: 1) the strength of dynamic turbulence decreases along with the increase of the height, the lapse rate of which in the night is more rapid, and the C2v has remarkable diurnal variability at the top of boundary layer; 2) there is good linear relation between C2v and the natural logarithm of velocity fluctuation variance σ2, and the closeness of linear fitting could reach 0.896; 3) the velocity fluctuation of turbulence in troposphere is relatively small, and σ2 distributes between 10-3 m2·s-2 and 10-2 m2·s-2 in clear-air.

张彩云, 翁宁泉. 基于风廓线雷达的晴空对流层动力湍流特征研究[J]. 中国激光, 2013, 40(12): 1213003. Zhang Caiyun, Weng Ningquan. Research on the Characteristic of Clear-Day Dynamic turbulence in Troposphere Based on Wind Profile Radar[J]. Chinese Journal of Lasers, 2013, 40(12): 1213003.

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