極區(qū)夏季中層對雷達波的反射特性研究.pdf

1、極區(qū)中層夏季回波(PMSE)是夏季在高緯度地區(qū)用甚高頻雷達觀測到的很強的雷達回波，在上個世紀七十年代末首先被Ecklund、Balsley和Czechoesky等人發(fā)現(xiàn)。PMSE現(xiàn)象引起了中高層大氣物理學家的廣泛關注并進行了大量的研究，但是至今仍然沒有完全理解這種現(xiàn)象產(chǎn)生的物理機制。 對產(chǎn)生PMSE現(xiàn)象物理機制的研究中，目前提出的理論主要有：傳統(tǒng)的湍流理論，加強Schmidt數(shù)的湍流理論，塵埃等離子體散射理論和塵埃(電子密度)孔

2、洞散射等。其中最流行的理論假設是：散射是由中性湍流驅動的電子結構引起的。在VHF以及更高頻段的要求是塵埃粒子的尺寸或塵埃電荷數(shù)足夠大，使湍流的對流擴散區(qū)通過加強Schmidt數(shù)而擴展到足夠大。然而在UHF頻段(EISCAT Radar930MHz)測量結果表明：大的塵埃電荷數(shù)與穩(wěn)定模型和間接測量自相矛盾。目前普遍認為中層帶電塵埃在產(chǎn)生PMSE過程中毫無疑問起著決定性作用，但是關鍵塵埃粒子的大小、塵埃電荷數(shù)以及密度目前還沒有完全確定，實際

3、的物理機制仍然不清楚。 在上述認識的基礎上，我們嘗試從分層媒質的波傳播理論出發(fā)，在忽略各項異性的前提下，研究了夏季極區(qū)中層頂?shù)碾姶挪ǚ瓷涮匦??；鸺娇諏嶒灲Y果表明，夏季極區(qū)中層頂?shù)碾娮用芏取m埃電荷密度均存在明顯的分層結構。在火箭探空數(shù)據(jù)的基礎上，我們從傳統(tǒng)等離子體和塵埃等離子體兩種理論出發(fā)，分別計算中層頂?shù)姆瓷湎禂?shù)和信噪比等，結果表明：1)電子密度和充電塵埃數(shù)密度分層結構反射雷達波形成的回波強度足以解釋中夏季回波(PMSE)的