流星雷達(dá)探測(cè)臨近空間大氣新技術(shù)的研究.pdf

1、流星雷達(dá)是一種重要的臨近空間探測(cè)手段,開始時(shí)主要用于觀測(cè)流星雨和流星速度以及研究相關(guān)的天文問(wèn)題,后來(lái)才應(yīng)用于高層大氣動(dòng)力學(xué)的探測(cè)和研究。全天空流星雷達(dá)是最新一代的現(xiàn)代流星雷達(dá),目前主要應(yīng)用于探測(cè)流星燒蝕區(qū)域的大氣風(fēng)場(chǎng),進(jìn)而研究該區(qū)域的大氣動(dòng)力學(xué),其中典型的研究課題包括:大氣平均風(fēng)場(chǎng)、大氣潮汐、大氣行星波和大氣重力波等。為了進(jìn)一步發(fā)展流星雷達(dá)的探測(cè)潛力,本文利用中國(guó)電波傳播研究所昆明觀測(cè)站的流星雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù),研究了流星雷達(dá)觀測(cè)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(dá)探測(cè)技術(shù)。
　　首先,利用昆明觀測(cè)站(25.6°N,103.8°E)兩臺(tái)不同頻率的全天空流星雷達(dá)在2011年特殊聯(lián)合觀測(cè)試驗(yàn)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(cè)的溫度進(jìn)行比較。對(duì)比研究發(fā)現(xiàn),兩臺(tái)流星雷達(dá)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(cè)溫度相關(guān)性不是很好,而利用衛(wèi)星觀測(cè)的溫度梯度,兩臺(tái)雷達(dá)反演出的大氣溫度與衛(wèi)星觀測(cè)溫度存在很好的相關(guān)性。結(jié)果表明了準(zhǔn)確的溫度梯度在流星雷達(dá)觀測(cè)大氣溫度過(guò)程中是至關(guān)重要的。由此提出了一種流星雷達(dá)觀測(cè)大氣溫度的新方法,該方法在反演大氣溫度的過(guò)程中不再需要將溫度梯度作為已知參數(shù),進(jìn)一步發(fā)展了流星雷達(dá)探測(cè)大氣溫度技術(shù)。
　　另外,流星在燒蝕過(guò)程中受到大氣環(huán)境特性的

4、影響,通過(guò)流星雷達(dá)觀測(cè)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(dá)觀測(cè)的流星高度分布與衛(wèi)星觀測(cè)的大氣密度變化對(duì)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(dá)探測(cè)的流星分布寬度與流星區(qū)域的大氣密度標(biāo)高存在近似線性關(guān)系。理論上,利用流星體在燒蝕過(guò)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(gè)流星體的形成流星余跡中等離子體的垂直長(zhǎng)度與大氣密度標(biāo)高的近似線性關(guān)系。在此