基于瑞利激光雷达的中层大气探测与研究

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1、分类号密级UDC编号桂林电子科技大学硕士学位论文题目基于瑞利激光雷达的中层大气探测与研究（英文ByRayleighLidarDetectingandStudyingTheMiddleAtmosphere研究生姓名:黎莲春指导教师姓名、职称:敖发良教授申请学位门类:工学硕士学科、专业:通信与信息系统提交论文日期:2011年4月论文答辩日期:2011年6月年月日万方数据独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得桂林电子科技大学或

2、其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解桂林电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属桂林电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为桂林电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保

3、密在____年解密后适用本授权书。本人签名：日期：导师签名：日期：万方数据摘要摘要本文利用2009年4月6日晚上的瑞利激光雷达原始回波数据对某地上空的中层大气进行研究。本文采用的瑞利激光雷达接收望远境的口径（大小为1米）是目前国内最大的。该激光雷达首次被用于对中层大气的有关特性进行探测及研究。文中给出了瑞利激光雷达系统结构、激光探测大气基本原理、实验技术和数据反演方法。对该激光雷达回波数据进行反演，得到30-85km高度范围的中层大气密度和温度等大气参数的垂直廓线。把反演得到的结果与模式标准大气CIRA86进行了对比,凸显具有较好的一致性。在一般情况下，30-65km高度范围内激光雷达获得

4、的大气密度与模式标准大气CIRA86的偏差低于1%；温度偏差小于3k，而在75km以上温度偏差较大。利用普罗尼方法，可以获得重力波的振幅、相位和频率信息。对温度扰动廓线进行功率谱分析，可以获取重力波势能密度、动量通量和均方根温度扰动廓线。其结果可以用于描述30-60km高度范围的重力波引起的温度扰动的谱特性。观测结果发现：与饱和谱模型相比，重力波垂直波数谱无论是谱的形状还是幅度都相差很大。在波数较小的情况下波形比较平缓而在大波数情况下则比较陡峭，谱幅度大于饱和谱模型一两个数量级。中间层和平流层中观测谱相似，但是中间层的功率谱密度PSD比较高。这些关于重力波活动的初步研究结果，表明了本瑞利激

5、光雷达在大气动力学研究方面的独特优势。关键词：瑞利激光雷达；反演算法；中层大气；密度与温度结构；重力波；势能密度；功率密度谱。I万方数据AbstractAbstractTheoriginalechosignalsoftheRayleighlidarinApril6,2009areusedtostudythemiddleatmosphereoversomeplace.ThediameteroftheRayleighwhichweuseis1m,comparingtootherdomesticlidar,whichisthelargest.Thislidaristhefisrttimeused

6、todetectandstudythemiddleatmosphere.ThestructureofRayleighlidarsystem,thebasicprincipleoflaserdetectionofatmospheric,experimentaltechniquesanddataretrievalmethodsarepresentedhere.BytheinversionoftheechosignalofRayleighlidar,themiddleatmosphericdensity,temperatureandotheratmosphericparametersvertic

7、alprofilesinthealtituderange30-85kmareobtainedrespectively.ThemajorresultsobtainedfromthistechniqueareingoodagreementwiththoseofthestandardatmospheremodelCIRA86.Generally,inthealtituderange30-65km,thevariabilityo