單多普勒激光雷達(dá)的低空風(fēng)切變預(yù)報算法研究.pdf

1、機場上空的低空風(fēng)切變是嚴(yán)重影響飛機在起飛和降落階段飛行安全的氣象因素，因此研究對低空風(fēng)切變的探測和預(yù)報技術(shù)顯得非常必要。由于低空風(fēng)切變發(fā)生突然、時間短、尺度小、強度大等特點，要提高低空風(fēng)切變的預(yù)報能力，需要足夠準(zhǔn)確的高精度風(fēng)場數(shù)據(jù)和對這些數(shù)據(jù)能進行有效處理的預(yù)報方法。 本文以研究低空風(fēng)切變預(yù)報方法為目的，基于由單多普勒激光雷達(dá)得到的較高精度數(shù)據(jù)的硬件環(huán)境和假定的背景風(fēng)場，驗證了進行低空風(fēng)切變預(yù)報的可行性，并仿真實現(xiàn)了低空風(fēng)切變的

2、預(yù)報。首先分析了小尺度風(fēng)場系統(tǒng)和低空風(fēng)切變的模型和特點，比較了多種風(fēng)切變的探測方法。其次比較了線性外推法和數(shù)值預(yù)報方法等多種風(fēng)場預(yù)報方法，并通過分析各個方法的優(yōu)缺點以及適用范圍，選取變分同化為本文的預(yù)報算法，并對算法進行了改進。再根據(jù)仿真的背景風(fēng)場和選定的預(yù)報方法，分析了VAD(Velocity Azimuth Display)技術(shù)、VAP(Velocity Azimuth Processing)技術(shù)和動力學(xué)數(shù)據(jù)同化技術(shù)等單多普勒激光雷

3、達(dá)的風(fēng)場反演方法，通過比較各個方法的優(yōu)缺點以及適用范圍，選取渦度一散度為本文采用的反演算法，并對算法進行了改進。最后選取有效的探測方法實現(xiàn)對低空風(fēng)切變的實時探測。 在算法仿真中，本文基于VC++環(huán)境仿真了以下四個實驗：首先仿真實現(xiàn)了低空大氣背景風(fēng)場，其次基于變分同化方法實現(xiàn)了低空風(fēng)場預(yù)報實驗，再基于渦度一散度方法仿真了低空風(fēng)場反演實驗，最后對反演得到的三維風(fēng)場成功實現(xiàn)低空風(fēng)切變的實時探測。本文成功仿真實現(xiàn)了低空風(fēng)切變的預(yù)報，并在