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高光谱分辨率测风激光雷达数据校正及大气温度和风切变测量

朱金山  
【摘要】: 中国海洋大学非相干激光雷达主要用于探测低空(15公里以下)大气风场。它利用了激光光谱的多谱勒频移,来得到视线风速,通过不同方向的扫描获取风向。在低空由于瑞利散射和米散射同时存在,当后向散射比Rb不同时,测风激光雷达校正曲线随Rb不同而不同,因此需要根据不同的Rb选取不同的校正曲线来得到风速。本文计算了Rb取不同值时的校正曲线,用于风速校正。同时由于大气中的瑞利散射与大气温度有关,当大气温度不同时,瑞利散射宽度不同,同样会引起校正曲线的变化。本文计算了不同大气温度时的校正曲线,用于风速校正。同时本文阐述了利用瑞利散射激光雷达测量温度的方法。对高光谱分辩率激光雷达探测大气温度进行了模拟,并简单比较了单滤波器测量和双滤波器测量的优缺点。 风切变是影响飞行的一个重要因素,本文计算了估计风切变危险程度的F因子。据统计,风切变飞行事故都发生在300米以下的起飞和着陆飞行阶段,尤其以着陆阶段为甚,占78%。危害性最大的是微下冲气流,其尺度约为1-4km。本文阐述了通常的微下冲气流的影响和利用激光雷达沿跑道方向扫描和垂直于跑道方向扫描的情况,得出扫描的径向风速PPI显示图像。由PPI显示可以看出风速和风向的变化,因而激光雷达PPI图可用于判断是否有风切变存在。中国海洋大学激光测风雷达2000年10月22日探测到水平风速的垂直剖面,本文模拟了当时的PPI显示,表明当时有明显的风速和风向的变化。


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