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.pdf

1、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

2、，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合，有效的得到了比較準確的大氣折射率。主要研究結果如下：
　　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

3、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果為后面的大氣折射率剖面建模和反演建立了基礎。
　　3.基于RFC方法反演大氣修

4、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果