RASS反演大气虚温的误差及修正研究*
2018-07-18,,
雷达科学与技术 2018年3期
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(1.军代局气象水文军代室, 北京 100081;2.海军大连舰艇学院航海系, 辽宁大连 116018;3.大连市气象局, 辽宁大连 116018)
0 引言
无线电-声探测技术是伴随风廓线雷达广泛应用而发展起来的一种新兴气象遥感技术,该技术基于声传播理论可反演大气虚温的垂直分布情况,进而可反映出大气温度廓线状况。可拓展风廓线雷达的探测功能。该系统自1986年开始使用已有30多年的历史了,May等[1]、Tsuda等[2]先后利用RASS获取高分辨率大气虚温廓线。近年来,国内也广泛装备了风廓线雷达,有不少关于风廓线雷达应用的研究[3-7],但是配备RASS系统的风廓线雷达较少,相关研究也不多见[8-9]。鉴于此,本文根据收集到的RASS虚温数据和相应的探空数据,进行对比研究,得出RASS反演虚温的误差,分析其产生原因,提出误差修正的方法。
1 RASS反演大气虚温廓线的原理
声波是纵波,它使周围的空气密度发生变化,从而导致其所经区域的大气折射率发生相应的变化,当微波雷达发射的电磁波到达这些区域时,能产生后向散射,然后微波雷达接收后向散射的能量。当这些折射率变化扰动以当时当地的声速向上传播时,微波雷达就可以测量出不同高度处声波传播的速度,再根据声速与温度的关系可以得到虚温。RASS反演大气温度的原理如图1所示。
声波的速度与大气的虚温存在密切的关系,可用如下表达式表示:
(1)
(2)
式中,γ为比热容比,γ=1.4,R为摩尔气体常数,在此R=8 317,M为空气分子量,M=29。所以,虚温与声速的关系[10]可写为
(3)
这就是虚温与声速之间的关系,也是RASS反演虚温的理论依据。……
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