北京上空钠层季节变化及冬季潮汐波活动研究
发布时间：2022-02-10 02:40
从激光雷达基本方程出发,详细介绍了钠的有效散射截面的计算和归一化方法的推导,给出钠层数据的密度反演方法。钠作为良好的大气波动示踪剂,有助于加深我们对中层顶各种复杂的动力学和化学过程的理解。在钠层观测数据的基础上,我们进行了钠层季节变化的研究与利用长时间连续钠密度观测数据进行潮汐波动的研究。从2013年到2017年这一段时间内挑选103个夜晚的观测数据,作为研究全年钠层变化的基础,所挑选的数据总时长为1101.5小时。为了提高信噪比、减小误差,首先需要对原始观测数据做预处理,本文对数据进行合并和滑动平均处理,并对全年数据进行拟合。用预处理后的钠数据计算出北京上空全年钠层柱密度平均值为3.141×109cm-2,平均质心高度为91.1km,平均半高全宽（RMS）宽度的为4.7km。通过钠密度全年变化图像可以看出,钠密度呈现全年振荡,冬季大,夏季小的特征。柱密度有较明显的年振荡趋势,冬天极大,夏天极小。质心高度和半高宽呈现较显著的半年振荡,质心高度春秋极大,夏冬极小,而半高宽与其相反。所观测的结果与之前Gardner等报道的比较吻合。但是我们观测到...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)北京市
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
北京激光雷达的发射单元Figure2.2TransmittingunitoflidarinBeijing(40.3°N,116.2°E)
图 2. 3 北京激光雷达接收系统Figure2.3 Receiving unit of lidar in Beijing (40.3°N, 116.2°E).1.3 数据采集与系统控制单元数据采集与系统控制单元是雷达系统最关键的组成部分。主要包括数据采集、光触发器、DG535 延时触发器、前置放大器等。Mcs-pci 和 Licel 分别对应口径望远镜的两个通道以及小口径望远镜的 Mie 散射通道，统计各自的回波子数目。光触发获取信号作为 DG535 的触发源，DG535 延时器被触发后将信延时送入光电倍增管和计数卡，进行数据采集。系统控制单元保证发射单元、收单元、采集单元的有序进行，从而保证数据的正常采集。北京激光雷达的数采集和系统控制单元如图 2.4 所示。
图 2. 4 北京激光雷达数据采集单元Figure 2.4 Collecting and controlling unit of lidar in Beijing (40.3°N, 116.2°E)2.2 钠层荧光通道白天观测在原有的双波长激光雷达的钠荧光接收通道上，通过增加一个法拉第原子滤光器，从而实现钠激光雷达的白天观测。原子滤光器是一种光学滤光器件。原理图如图 2.5 所示。它由原子共振泡和置于其两端的偏振片构成。当光源通过原子滤光器时，背景光因为无法和泡中原子的跃迁能级发生共振，从而被偏振片阻挡但是钠荧光可以和泡中原子发生共振，并产生偏振面的法拉第旋转，在合适的磁场和温度下能够使偏振面正好旋转90°的奇数倍，进而使共振荧光通过第二个偏振片。增加了原子滤光器的双波长激光雷达如图 2.6 所示。Nd:YAG 激光器泵浦脉
【参考文献】：
期刊论文
[1]武汉上空潮汐波活动的全天时钠激光雷达研究[J]. 卢洪辉,杨国韬,王继红,程学武,龚顺生,李发泉,杨勇,刘正宽. 量子电子学报. 2013(01)
[2]我国海南上空中高层大气潮汐风场的首次观测分析[J]. 姜国英,徐寄遥,史建魁,杨国韬,王霄,燕春晓. 科学通报. 2010(10)
[3]中高层大气研究的空间探测[J]. 陈洪滨. 地球科学进展. 2009(03)
[4]武汉上空中层顶大气重力波活动的钠层荧光激光雷达观测研究[J]. 宋娟,程学武,杨国韬,常歧海,龚顺生. 空间科学学报. 2005(06)
[5]大气遥感研究展望[J]. 邱金桓,陈洪滨,王普才,吕达仁. 大气科学. 2005(01)
[6]根据激光雷达观测结果研究中国武汉地区钠层的分布[J]. 杨国韬,刘炳模,王嘉珉,傅利平,徐寄遥,程学武,万卫星,龚顺生. 地球物理学报. 2003(05)
[7]平流层和中层大气研究的进展[J]. 吕达仁,陈洪滨. 大气科学. 2003(04)
[8]新墨西哥州SOR中间层钠层结构的季节和夜间变化[J]. 胡雄,Chester S.Gardner,Alan Liu. 地球物理学报. 2003(03)
[9]中国武汉上空钠层的首次激光雷达观测[J]. 龚顺生,曾锡之,薛新建,郑文钢,胡志林,贾汉春,张海枝,刘谊平. 中国科学（A辑 数学 物理学 天文学 技术科学）. 1997(04)
[10]中国中层大气研究的近期进展[J]. 吕达仁,王英鉴. 地球物理学报. 1994(S1)
本文编号：3618102
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)北京市
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
北京激光雷达的发射单元Figure2.2TransmittingunitoflidarinBeijing(40.3°N,116.2°E)
图 2. 3 北京激光雷达接收系统Figure2.3 Receiving unit of lidar in Beijing (40.3°N, 116.2°E).1.3 数据采集与系统控制单元数据采集与系统控制单元是雷达系统最关键的组成部分。主要包括数据采集、光触发器、DG535 延时触发器、前置放大器等。Mcs-pci 和 Licel 分别对应口径望远镜的两个通道以及小口径望远镜的 Mie 散射通道，统计各自的回波子数目。光触发获取信号作为 DG535 的触发源，DG535 延时器被触发后将信延时送入光电倍增管和计数卡，进行数据采集。系统控制单元保证发射单元、收单元、采集单元的有序进行，从而保证数据的正常采集。北京激光雷达的数采集和系统控制单元如图 2.4 所示。
图 2. 4 北京激光雷达数据采集单元Figure 2.4 Collecting and controlling unit of lidar in Beijing (40.3°N, 116.2°E)2.2 钠层荧光通道白天观测在原有的双波长激光雷达的钠荧光接收通道上，通过增加一个法拉第原子滤光器，从而实现钠激光雷达的白天观测。原子滤光器是一种光学滤光器件。原理图如图 2.5 所示。它由原子共振泡和置于其两端的偏振片构成。当光源通过原子滤光器时，背景光因为无法和泡中原子的跃迁能级发生共振，从而被偏振片阻挡但是钠荧光可以和泡中原子发生共振，并产生偏振面的法拉第旋转，在合适的磁场和温度下能够使偏振面正好旋转90°的奇数倍，进而使共振荧光通过第二个偏振片。增加了原子滤光器的双波长激光雷达如图 2.6 所示。Nd:YAG 激光器泵浦脉
【参考文献】：
期刊论文
[1]武汉上空潮汐波活动的全天时钠激光雷达研究[J]. 卢洪辉,杨国韬,王继红,程学武,龚顺生,李发泉,杨勇,刘正宽. 量子电子学报. 2013(01)
[2]我国海南上空中高层大气潮汐风场的首次观测分析[J]. 姜国英,徐寄遥,史建魁,杨国韬,王霄,燕春晓. 科学通报. 2010(10)
[3]中高层大气研究的空间探测[J]. 陈洪滨. 地球科学进展. 2009(03)
[4]武汉上空中层顶大气重力波活动的钠层荧光激光雷达观测研究[J]. 宋娟,程学武,杨国韬,常歧海,龚顺生. 空间科学学报. 2005(06)
[5]大气遥感研究展望[J]. 邱金桓,陈洪滨,王普才,吕达仁. 大气科学. 2005(01)
[6]根据激光雷达观测结果研究中国武汉地区钠层的分布[J]. 杨国韬,刘炳模,王嘉珉,傅利平,徐寄遥,程学武,万卫星,龚顺生. 地球物理学报. 2003(05)
[7]平流层和中层大气研究的进展[J]. 吕达仁,陈洪滨. 大气科学. 2003(04)
[8]新墨西哥州SOR中间层钠层结构的季节和夜间变化[J]. 胡雄,Chester S.Gardner,Alan Liu. 地球物理学报. 2003(03)
[9]中国武汉上空钠层的首次激光雷达观测[J]. 龚顺生,曾锡之,薛新建,郑文钢,胡志林,贾汉春,张海枝,刘谊平. 中国科学（A辑 数学 物理学 天文学 技术科学）. 1997(04)
[10]中国中层大气研究的近期进展[J]. 吕达仁,王英鉴. 地球物理学报. 1994(S1)
本文编号：3618102
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