流星雷達探測臨近空間大氣新技術(shù)的研究.pdf

1、流星雷達是一種重要的臨近空間探測手段,開始時主要用于觀測流星雨和流星速度以及研究相關(guān)的天文問題,后來才應(yīng)用于高層大氣動力學(xué)的探測和研究。全天空流星雷達是最新一代的現(xiàn)代流星雷達,目前主要應(yīng)用于探測流星燒蝕區(qū)域的大氣風(fēng)場,進而研究該區(qū)域的大氣動力學(xué),其中典型的研究課題包括:大氣平均風(fēng)場、大氣潮汐、大氣行星波和大氣重力波等。為了進一步發(fā)展流星雷達的探測潛力,本文利用中國電波傳播研究所昆明觀測站的流星雷達觀測數(shù)據(jù),研究了流星雷達觀測臨近空間大氣

2、溫度的方法,并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了臨近空間大氣密度的流星雷達探測技術(shù)。
　　首先,利用昆明觀測站(25.6°N,103.8°E)兩臺不同頻率的全天空流星雷達在2011年特殊聯(lián)合觀測試驗期間的數(shù)據(jù),基于Hocking的方法利用不同的溫度梯度,在確定了昆明地區(qū)中層頂位于流星峰值高度之上的情況下,反演了昆明地區(qū)上空88 km和85 km高度的大氣溫度,并與Aura衛(wèi)星觀測的溫度進行比較。對比研究發(fā)現(xiàn),兩臺流星雷達可以分別正確獲得88 km和

3、85 km高度的大氣溫度,但其中由全球溫度梯度模式反演得到的大氣溫度與衛(wèi)星觀測溫度相關(guān)性不是很好,而利用衛(wèi)星觀測的溫度梯度,兩臺雷達反演出的大氣溫度與衛(wèi)星觀測溫度存在很好的相關(guān)性。結(jié)果表明了準確的溫度梯度在流星雷達觀測大氣溫度過程中是至關(guān)重要的。由此提出了一種流星雷達觀測大氣溫度的新方法,該方法在反演大氣溫度的過程中不再需要將溫度梯度作為已知參數(shù),進一步發(fā)展了流星雷達探測大氣溫度技術(shù)。
　　另外,流星在燒蝕過程中受到大氣環(huán)境特性的

4、影響,通過流星雷達觀測的流星信息可以反演流星燒蝕區(qū)域的大氣環(huán)境信息。利用昆明全天空流星雷達觀測的流星高度分布與衛(wèi)星觀測的大氣密度變化對比分析,結(jié)果顯示流星峰值高度與流星燒蝕區(qū)域的大氣等密度高度存在近似線性關(guān)系,流星雷達探測的流星分布寬度與流星區(qū)域的大氣密度標高存在近似線性關(guān)系。理論上,利用流星體在燒蝕過程中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系,在不考慮流星體濺射作用的情況下,得到了單個流星體的形成流星余跡中等離子體的垂直長度與大氣密度標高的近似線性關(guān)系。在此