基于非迭代海-气通量算法蒸发波导预测模型在不同海域的适应性研究
2021-01-08刘立行周树道盛峥张树时邓以勤郝玉珠
刘立行,周树道,盛峥,张树时,邓以勤,郝玉珠
(1.中国人民解放军63983部队,江苏无锡214000;2.国防科技大学气象海洋学院,江苏南京210000;3.中国气象科学研究院南京气象科技创新研究院,江苏南京210000;4.中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100081;5.平潭综合实验区气象局,福建平潭350400;6.内蒙古自治区气象服务中心,内蒙古呼和浩特010051)
1 引言
蒸发波导是发生在海洋上的一种常见的大气折射现象,是由于水汽蒸发引起大气湿度随高度锐减形成的一种大气层结[1]。它产生于特定的气象海洋条件中,在海-气相互作用引起的海面水汽蒸发下,海面上大气湿度随高度锐减形成较大的湿度垂直梯度变化。它属于一种特殊的无基础层的表面波导类型。根据大气变量找到一个垂直折射率梯度的表达式,通过对该式求解得到折射率梯度临界值对应的波导高度。一般用温度T、气压P、水汽压e的数学物理方程表征大气折射指数N:

式中:P为气压(hPa);e为水汽压(hPa);T为气温(K);A、B为常数,一般取A=77.6 K/hPa,B=4 810 K/hPa。
在大气环境中,大气温度、气压和水汽压会随着高度h不同而变化。为了避免这一影响,用修正折射率剖面M来表征大气波导的廓线特征。大气修正指数的垂直梯度定义为:

式中:h表示地面以上的高度;a=6.371×106m,表示地球半径。一般蒸发波导高度是当大气层结dM/dz= 0时的高度。
蒸发波导的发生高度较低。目前采用最多的是通过测量海上气象参数和海表温度,并基于海-气相互作用相似理论发展的模型进行预测[1]。由于海上蒸发波导对无线电探测和短波通信有重要影响[2],欧美国家自20 世纪50 年代起开始进行蒸发波导的科学研究[3]。……
