94G毫米波云雷达的卷云散射特性

发布时间：2024-04-07 02:21

　　本文通过大量调研,总结了卷云的微观和宏观特性,根据国外的飞机、实验、卫星探针的探测数据对卷云进行建模。第一种模型为含过冷水滴、冰晶中掺杂空气的等效球卷云模型,利用Maxwell.Garnet混合物等效介电常数计算理论计算掺杂空气的冰晶的复折射率,然后用球的MIE解析解对模型中冰晶的复折射率和各向散射特性进行计算,最后得出经过衰减后的地基毫米波云雷达等效反射率因子Ze,并与Hogan等人的探测结果进行对比,发现冰晶中的空气成分对毫米波云雷达的探测影响很小,过冷水滴的含量对毫米波云雷达的云水量反演影响较大。第二种模型为复杂冰晶掺杂模型,不考虑冰晶中的空气影响,选择中纬度卷云中常出现的8种粒子按照数学表达式进行精确建模,然后利用等效原理建立冰晶粒子表面混合积分方程结合矩量法求解,最后求得各种复杂冰晶粒子不同轴向分布下的平均雷达散射截面。随后按照实测数据的云滴谱分布计算了卷云的94G毫米波雷达等效反射率因子与相应的冰水含量IWC,并与雷达实测数据进行了对比,最后拟合出Ze-IWC反演公式,与Hogan等人的反演关系式进行对比,对比结果证明本文建模和计算结果可靠,适用于94G毫米波测云雷达的云水...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文的工作内容
第二章 卷云模型
    2.1 卷云特性
    2.2 冰晶粒子的复折射率
        2.2.1 复折射率的计算
        2.2.2 空气含量对冰晶复折射率的影响
    2.3 本文中两种卷云模型
        2.3.1 含空气等效球模型
        2.3.2 复杂冰晶掺杂模型
第三章 毫米波雷达信号在大气中的衰减
    3.1 MPM模型
    3.2 毫米波地基雷达波双程衰减计算
第四章 Mie解析解分析等效球模型卷云的散射特性
    4.1 冰球MIE解析解
    4.2 冰晶中气泡对毫米波雷达Z_e-IWC反演的影响
    4.3 过冷水滴对毫米波雷达Z_e-IWC反演的影响
    4.4 计算结果对比分析
第五章 矩量法求解均匀介质体冰晶散射
    5.1 矩量法简述
    5.2 均匀介质体表面混合积分方程
    5.3 矩量法求解均匀介质体面积分方程
    5.4 自阻抗矩阵元素的处理
    5.5 散射场的计算
    5.6 算法验证
第六章 卷云的94G毫米波雷达云水反演
    6.1 单粒子固定轴向的后向散射截面
    6.2 单粒子随机轴向分布的后向散射截面
    6.3 飞机探针及卫星94G雷达探测数据
    6.4 冰水含量反演关系式
第七章 卷云粒子间的多次散射效应
第八章 总结与展望
参考文献
作者简介



本文编号：3947527