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中层大气重力波的研究

中层大气(Middle Atmosphere)是近十多年来被广泛使用的一个新名词,它是指从对流层顶的10——16km到湍流层顶约100km之间的  (本文共10页) 阅读全文>>

中国科学技术大学
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中层大气重力波的瑞利激光雷达初步研究

本文采用位于武汉物理与数学研究所(31 N,114 E)的瑞利-钠荧光双波长激光雷达的2002–2010年的探测资料,从107个夜晚的Rayleigh雷达观测数据中,筛选出了32个具有典型重力波扰动特性的观测资料,求出大气温度的相对扰动以及重力波势能密度,并对其进行功率谱分析。利用得到的分析结果可以描述武汉地区甚至中低纬度上空中层大气30–55km高度范围内重力波传播的重力波谱特征及随季节变化特征。观测所得的平流层重力波引起的温度扰动的谱特性发现,这一高度区域,重力波波数谱幅度远低于饱和极限理论给出的饱和波数谱,说明武汉地区重力波的临界高度高于我们的观测范围。线性拟合后的重力波波谱斜率的具有幂指数规律,其斜率的统计平均值为2.30±0.23,与其他地理位置观测得到的重力波斜率基本相同。统计32天的重力波强度变化得到平流层重力波单位质量势能值在冬季明显高于夏季,这与中高纬度其他地区统计得到的结果也基本一致。本文得到的重力波势能密度...  (本文共40页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

中层风切变对海啸所引发的大气重力波之传播特性研究

本文通过对海啸所引发的大气重力波进行数值模拟,拟揭示此类重力波在中层大气中的传播特性。产生大气重力波的波源通常有雷暴飓风、地震、海啸、云层热效应等自然现象和气候变化。海底地震或火山喷发所引起的海啸,会激发一种在大洋面上穿行的长波,被科学界定义为浅水重力波,其波长远大于水的深度,其传播速度较快。Hines最早提出海啸可产生大气重力波,并指出大气重力波将传播至大气电离层,其在大气电离层所产生的波扰动迹象可作为早期海啸预警的先兆。强烈的海啸所引发的大气重力波,在传播至大气电离层之后所引起的波扰迹象已被日本科学家用全球定位系统探测发现。本论文通过数值模拟对海啸所引发的大气重力波之传播特性有更好的了解,为今后在大气电离层探测到此类重力波提供支持,也为海啸的离岸探测开辟新的应用前景。文中首先对地球大气的分层结构及大气温度的垂直分布做了阐述,分析了大气重力波的产生、形成与传播过程,并推导了描述大气重力波运动的数个基本力和基本方程式。由于中层风...  (本文共70页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
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中纬度地区中间层及低热层区域大气重力波的传播与特性研究

中间层和低热层大气是地球大气向太空过渡的关键节点区域,在日地空间环境各圈层耦合机制中起着承上启下的作用。大气重力波是大气层中最主要的动力学过程之一。重力波通过在垂直方向上对热量、成分、动量和能量的输运,引起大气动力学结构、大气环流和大气热力学结构的变化,成为大气不同圈层之间垂直耦合的重要媒介。近年来,我国在子午工程等项目的支持下,建立了大量的地基观测设备,可用于对中高层大气不同科学问题的研究。本论文,将从地基观测出发,研究重力波在中纬度地区中间层和低热层的传播和特性。首先,由重力波色散关系和重力波射线追踪方程出发,我们建立了自主的重力波射线追踪模型。通过观测得到的或者给定的重力波初始参数,选择合适的背景大气模式数据,设定合理的运行步长和终止条件,即可得到重力波前向或是后向的传播路径,并给出重力波的可能源区。从而有助于分析重力波的激发和传播规律。随后,基于北京地区多种观测手段,我们对2011年3月1日夜间一个中尺度重力波进行了个例...  (本文共133页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)
中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)

利用地基气辉观测对中层顶区大气重力波以及Na层气辉辐射特性的研究

气辉是中高层大气中产生的重要光化学现象之一。气辉辐射携带重要的光化和动力学信息,可以作为研究中高层大气特征的重要示踪剂。本文主要基于地基气辉光学观测仪,开展了以下3方面的研究工作:(1)基于OH全天空气辉成像仪观测的中国地区上空的重力波传播特性为了研究中国地区上空的重力波传播特征,我们在中国大陆组建了OH全天空气辉成像仪观测网络。其中,位于中国北方的全天空气辉观测网络是世界上第一个无缝隙的观测网络,此观测网络由6台OH全天空气辉成像仪组成,东西方向和南北方向的覆盖范围分别约为2000 km和1400 km。它们分别位于:朔州(39.8°N,112.1°E),兴隆(40.4°N,117.6°E),东港(40.0°N,124.0°E),新乡(35.7°N,113.7°E),临朐(36.2°N,118.7°E)和荣成(37.3°N,122.5°E)。本论文中,使用该网络观测数据的时间在2012年1月至2013年12月。位于富克(19....  (本文共110页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
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热带气旋重力波的激发和传播机制研究

大气重力波在向上传播过程中能够不断向背景大气传递动量和能量,被认为是中低层大气耦合过程中最重要的物理过程。强对流又是激发大气重力波的最重要的波源之一,特别是在热带地区。最近的研究表明,强对流系统中的非绝热力和对流过冲过程能够在大的时间和空间尺度上激发广谱重力波。在西北太平洋区域形成的台风(或者说南太平洋区域的热带气旋)是一种大尺度强对流系统,能够激发出波长达几百公里、周期达数小时的对流重力波。台风重力波(热带气旋重力波)形成于台风路径周围对流层区域,并且能够在水平和垂直方向上传播。台风重力波在中高层大气动量传输中有着重要作用,并且影响着全球大气环流。近几十年来,研究者们一直不遗余力的利用观测和数值模拟的方式探索重力波活动,包括激发波源、波动特性和物理过程等。尽管台风重力波对全球大气环流非常重要,但目前观测仪器并不能在足够的时间和空间分辨率上量化台风重力波。由于台风期间恶劣的气象环境和观测设备自身的限制等因素,现有观测设备(比如激...  (本文共113页) 本文目录 | 阅读全文>>