大气波导中折射指数的预测预报技术研究
如何处理测绘技术中的大气折射问题
如何处理测绘技术中的大气折射问题大气折射是测绘技术中一个重要的问题，它对测量结果的精度和准确性有着深远的影响。
本文将探讨如何处理测绘技术中的大气折射问题。
首先，我们需要了解大气折射是什么以及它对测绘技术的影响。
大气折射是指光线在通过大气层时的弯曲现象，它会导致测量结果偏离真实值。
在测绘过程中，我们常常需要通过观测光线的方向和倾斜角来确定地物的位置和高度。
然而，由于大气折射的存在，观测到的光线的方向和倾斜角可能会与真实情况有所偏差，从而导致测量结果的误差。
为了解决大气折射问题，我们可以采取多种方法。
一种常用的方法是通过大气折射校正模型来进行校正。
大气折射校正模型是通过对大气折射现象的描述和建模，推导出一组校正公式。
通过测量环境的温度、湿度、大气压强等参数，我们可以利用这些公式将观测到的光线的方向和倾斜角进行校正，从而获得更准确的测量结果。
另一种处理大气折射问题的方法是引入辅助观测。
在实际测量中，我们可以通过同时观测多个点，利用它们之间的相对关系进行折射校正。
例如，我们可以通过观测同一地物在不同位置的倾斜角，或者通过观测不同地物的水平角和高差来校正大气折射产生的误差。
通过引入辅助观测，我们可以减小大气折射误差的影响，提高测量结果的准确性。
除了以上方法，还有一些其他的技术手段可以帮助处理大气折射问题。
例如，在测绘过程中使用精密仪器和设备，以及合理选择观测站点和观测时机等。
精密仪器和设备具有更高的测量精度和稳定性，可以减小大气折射误差的影响。
选择合适的观测站点和观测时机可以避免大气条件的变化对测量结果造成的误差。
此外，及时进行数据处理和分析也是处理大气折射问题的重要环节，通过合理的数据处理方法可以进一步提高测量结果的准确性。
综上所述，处理测绘技术中的大气折射问题是一项重要而复杂的任务。
我们可以通过采用大气折射校正模型、引入辅助观测以及使用精密仪器和设备等多种方法来处理大气折射问题。
同时，合理选择观测站点和观测时机，并进行及时的数据处理和分析也是关键。
大气工程中的风速风向预测与建模技术研究
大气工程中的风速风向预测与建模技术研究从古至今，人类一直对天气进行观测和研究，而风速和风向是其中至关重要的参数之一。
在大气工程中，准确地预测和建模风速和风向对于风电场、建筑物结构、城市规划等方面都具有重要意义。
本文将介绍大气工程中的风速风向预测与建模技术的研究进展。
一、传统观测方法的局限性在过去，人们主要依靠气象观测站点的数据来进行风速和风向的测量。
这种方式虽然经验丰富，但由于站点分布有限和地形复杂性等原因，无法提供全面而准确的数据。
为了弥补传统观测方法的不足，科学家们开始利用现代技术和数学模型来预测和建模风速和风向。
二、数值模拟方法的应用数值模拟方法是目前广泛应用的一种风速风向预测技术。
该方法基于数学模型和计算机仿真，可以通过对大气动力学方程的求解来预测风场的分布。
在建模过程中，需要使用到大量的气象观测数据作为模型的输入参数。
这些数据包括地形地貌、大气密度、温度、湿度等。
通过建立模型，可以预测风速和风向在不同地点和时间的分布情况。
然而，数值模拟方法也存在一些局限性。
首先，模型的准确性依赖于输入的观测数据质量和数量。
其次，模型过于复杂可能导致计算量过大，限制了实时性。
因此，科学家们一直在不断改进数值模拟方法的计算效率和精确度。
三、数据驱动方法的发展为了克服传统观测方法和数值模拟方法的局限性，近年来，数据驱动方法在风速风向预测中得到了广泛应用。
数据驱动方法利用大量实测数据和现代机器学习算法来模拟和预测风场。
这种方法能够更好地利用观测数据的信息，提高预测的准确性。
例如，基于数据驱动方法，科学家们可以利用气象观测数据和气象雷达数据来训练神经网络模型，以实现快速且准确的风速风向预测。
这种方法不依赖于复杂的数学模型，而是将数据直接映射到风场预测中，大大简化了计算的复杂度。
四、未来发展方向在未来，大气工程中的风速风向预测与建模技术将继续取得进一步的发展。
首先，随着观测设备和数据采集技术的不断进步，科学家们将能够收集更多更精确的气象观测数据，为模型提供更好的输入参数。
一次受台风影响的大气波导过程分析和数值模拟
收稿 日期 ：２ ０ —９ １；修订 日期 ：２ ０—３２ ０ ６０—３ ０ ７０ —６ 作者简介 ：胡晓华 （９ ］ ，女，在读博士，从事大气波导天气学方面工作。 １８ 一 ）
维普资讯
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报
２ ４卷
实际观 测 资料进 行 研 究 具有 更 大 的优 势 。Ｂ ｒ Ｔ ｏ ｓｎ１ 模 拟 了南加 利 福 尼 亚海 湾 ｕｋ和 ｈ ｍｐｏ １ ３
影响大气环境 中的电磁波传播特性的主要大气 因子是大气折射率 。 大气层的相对介
电常数 非 常接近 于 １ ，只比 １ 略大万分之几。因此，它的折射指数刀 １ ０２ ＝ ． ０６～ ０ １ ０４ 。为 了表明这种微 小的变化 ，对频率在 ｌ １０ Ｈ ． ０６ ０ ～ ０Ｇ ｚ范围内的电磁波 ，大气折射
进入韩 国期问 ，在我 国东部地 区大气波导的发生情 况，以及相对应物理量场进 行分析发现 ： 湿度递减 以及辐散下沉运动与大气波导的发生有很好的对应关系 。 运用中尺度 预报模式 ＡＲ Ｓ Ｐ 对这 次大 气波导过程进行 了两种 方案 的数 值模拟试验 ，结果表 明：对大气波导进行数值 模拟 时 ，初始场非 常重要。在初始时刻 同化 了探空 资料后 的初始场更接近真实大气状况 ，同化探 空资料初 始场 的模拟结果 比没有 同化探 空资料初始场的模拟结果更接近于 实际探 空资料 。 关键 词：大气波导；台风 ；Ａ Ｐ Ｒ Ｓ模式；数值模拟 中图分类号 ：Ｐ ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ ７１ ０ ３— ０ ３ ２０ ）２ — ０ １ ２ ９（０ ７ ０ ７— ０ ９
夏季折射情况，模拟 出的折射条件基本与海岸边的测站观测是一致的。这样的结果有利 于预报人员用中尺度模式的大气修正折射指数预报值作为预报传播环境的无线电传输模 式 的输 入 。Ｌ ｓ ｄ和 Ｔｅａ『 模 拟 了在 ６。 挪威 沿 岸地 区的折 射 环 境 。通 过 与探 空 测 ｙｔ ａ ｊｌ ４ ｔ ５Ｎ 量值比较 ，证明他们 的模式在预报折射率的空间分布和持久变化上是有效的。但是高分 辨 率 的垂 直结 构 没有模 拟 出来 ， 而这 对 于无线 电传 播来 说恰 恰是 非常 重要 的。Ａｋ ｓｎ 等 ｔｉ ｏ ｎ 人 模拟 了波斯湾上空的传播环境 ， 分别在高风速和低风速条件下对陆地和水面的折射
大气波导中电磁波传播及反演关键技术
大气波导中电磁波传播及反演关键技术大气波导中电磁波传播及反演关键技术引言：大气波导是指大气对电磁波的传播起到导波作用的现象。
在大气中，电磁波的传播不仅受到大气参数的影响，还受到地形、建筑物等环境因素的干扰，使得电磁波的传播路径复杂多样。
本文将探讨大气波导中电磁波的传播特性以及反演关键技术，旨在加深对大气波导影响因素的理解，并为科研工作者提供借鉴。
一、电磁波在大气波导中的传播特性1. 大气参数的影响：大气参数如大气温度、湿度、压力等对电磁波的传播有显著影响。
其中，温度垂直分布不均匀容易引发折射现象，从而改变电磁波的传播路径。
湿度主要影响电磁波的衰减，过高的湿度会导致电磁波被吸收，从而影响信号的传播距离。
而气压主要影响大气的密度，进而影响电磁波的传播速度。
2. 地形和建筑物的影响：地形和建筑物会对电磁波的传播路径产生阻隔或反射作用。
地形的起伏不平会导致电磁波的折射和散射，使得信号的强度和传播方向发生变化。
建筑物的高度和密度会对电磁波的传播产生阻隔，形成信号的阴影区。
3. 天气变化的影响：天气变化也会对电磁波的传播造成影响。
例如，气象现象如雷暴、降雨等会产生电磁波的散射和强烈衰减，从而影响信号的传播。
二、大气波导中电磁波反演的关键技术1. 多路径传播模型的建立：由于大气波导中电磁波路径的复杂性，我们需要建立合适的传播模型来描述电磁波在大气中的传播特性。
借助复杂波导理论和多路径传播理论，可以构建电磁波在大气波导中的传播模型，并通过数值模拟等方法获取电磁波的传播路径信息。
2. 数据采集和处理技术：为了反演大气波导中电磁波的传播情况，需要采集大量的实验数据。
数据采集技术包括雷达、卫星和测量仪器等，用于获取电磁波信号的强度、频率等信息。
而数据处理技术则包括信号处理、图像处理等方法，用于提取电磁波传播的相关特征。
3. 逆问题求解算法：将电磁波在大气波导中的传播路径反演为一个逆问题。
逆问题求解算法是关键的技术手段，可借助正则化、最小二乘法、神经网络等方法来解决逆问题。
非线性局部Lyapunov指数与大气可预报性研究
非线性局部Lyapunov指数与大气可预报性研究非线性局部Lyapunov指数与大气可预报性研究鉴于线性误差发展理论研究大气可预报性存在的局限性,采用非线性扰动发展方程讨论动力系统误差增长规律,并在此基础上提出一个新概念:非线性局部Lyapunov指数.它与经典Lyapunov指数有本质的区别,可以表征初始误差在有限时间内的局部平均增长率,大小与初值、初始误差、物理量、演化时间、以及时间尺度、空间尺度有关.结合该指数的定义以及大气本身的动力学特征给出合理的计算方法,得到大气初始误差随时间的演化并确定了最大可预报时间.最后以500 hPa位势高度为例,详细讨论了非线性局部Lyapunov指数在大气可预报性中的应用,得到的主要结论是:大气可预报性具有明显的空间分布特征.从总体上看,可预报性呈纬向带状分布.赤道上的可预报时间最大,南极地区次之,北极地区也较大,南北两半球的副热带和中纬度地区可预报性最小.在赤道地区,平均可预报时间为12 d左右,最大值分布在热带印度洋、印度尼西亚及邻近地区、热带东太平洋等地区,大约为两周.南极地区可预报性也很高,平均可预报时间大约9 d,这一特征在夏季更显著.北极地区的可预报性也比邻近中高纬大,但增加不如南极地区明显.南北半球中纬度地区(30°～60°S和30°～60°N)的可预报性最小,平均仅有3～4 d.另外,可预报性随季节有差异.北半球大部分地区,对应冬季的可预报性比夏季的大,特别是中高纬北大西洋、北太平洋以及格陵兰岛等地区,冬季的可预报性明显比夏季的大;南半球,南极附近60°～90°S对应夏季的可预报性明显比冬季的大,而其他区域尤其在30°～60°S的可预报时间随季节变化不大,大约3～5 d.理论和数据计算结果均说明非线性局部Lyapunov指数以及由它得到的非线性局部误差增长确实可以很好地定量表征各种大气物理量在不同时空域下的可预报性.作者：陈宝花李建平丁瑞强作者单位：陈宝花(兰州大学大气科学学院,兰州,730000)李建平(兰州大学大气科学学院,兰州,730000;中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学,数值模拟国家重点实验室,北京,100029)丁瑞强(中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学,数值模拟国家重点实验室,北京,100029)刊名：中国科学D辑 ISTIC PKU英文刊名：SCIENCE IN CHINA (SERIES D) 年，卷(期)：2006 36(11) 分类号：P4 关键词：非线性局部 Lyapunov指数大气可预报性最大可预报时间。
海上大气折射率的相似性研究-海洋预报
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大气折射率相似性原理
2.1 大气折射率及其扰动 在无线电气象学中大气折射指的是电磁波在
收稿日期： 2016-09-04； 修回日期： 2016-10-18。 基金项目： 国家自然科学基金 （41175012） 。 作者简介： 郭相明 （1981-） ， 男， 工程师， 博士在读， 主要从事海洋环境与电波传播方面的研究。E-mail:论， 通过数值模拟的方法研究了大气折射率的相似性， 数值模拟结果
显示大气折射率在不稳定大气条件和近中性条件下大气折射率近似满足相似理论， 在稳定大气条 件下大气折射率不满足相似理论假设。其次通过气象梯度塔测量的水文气象参数计算的大气折 射率剖面和开路涡度系统测量的数据计算的相似性特征量， 实验研究了大气折射率的相似性， 研 究也表明大气折射率在稳定大气条件下不满足相似性。 关键词：大气折射率； 相似理论； 海洋大气边界层 中图分类号： P732.6 文献标识码： A 文章编号： 1003-0239 （2017） 03-0071-06
大气中的微波传播直接依赖大气折射率的变 化特征， 为此通常采用大气折射率来描述大气无线 电波传播物理机制[1]。基于大气折射率的垂直梯度 特征可划分为 4 类， 即次折射、 正常折射、 超折射和 波导折射。在微波波段， 大气折射率可以表达为大 气温度、 湿度和气压的非线性函数 [2-3]， 因此可以通 过气象传感器测量大气温度、 湿度和气压的方式确 定大气折射率的结构特征， 例如气象上常用的高空 探测系统和低空系留探空系统成为探测大气折射 率的有效途径。 从 20 世纪 50 年代边界层相似理论的提出， 对 边界层的研究具有开创性的意义， 相似性理论在描 述大气边界层， 特别是近地层研究与应用中发挥了 极大的作用[4-5]。基于相似理论， 可以采用近地 （海） 面一层大气温度、 湿度、 气压和风速， 以及海面温度 来确定近海面的大气温度、 湿度和风速剖面， 为近 地海面大气折射率剖面构建提供了理论基础和方 法支撑， 同时认为近海面大气压近似静态平衡， 并 满足压高公式， 基于此提出了许多基于相似理论的
一种预测低层大气折射率剖面的实用方法
一种预测低层大气折射率剖面的实用方法
刘成国;潘中伟
【期刊名称】《电波科学学报》
【年(卷),期】1998(013)004
【摘要】提供了一种实用的低层大气折射率剖面的短时预测方法。
针对一天中折射率变化最为剧烈的日出日落前后的大气折射率剖面的试验测试，使用这个方法进行了预测。
它用微波折射率仪等精密空气折射率测量设备测得的时变参数推算未来２－３ｈ的低层大气折射率剖面，结果表明预测结果和实测的大气折射率剖面相吻合。
【总页数】4页(P403-406)
【作者】刘成国;潘中伟
【作者单位】中国电播传播研究所;中国电播传播研究所
【正文语种】中文
【中图分类】P421.1
【相关文献】
1.全国大气折射率剖面预测方法 [J], 张瑜;张洁寒
2.微波辐射计反演大气折射率剖面技术研究 [J], 赵振维;王宁
3.一种新的大气折射率剖面模型构建方法 [J], 李振锋;杨海龙;王元龙;范文广;李俊良;李五生
4.红外大气折射率剖面分布模式 [J], 孙正;宁辉;谢永杰;曹鑫
5.利用GA-PSO混合算法进行海面大气折射率剖面反演计算 [J], 吕倩如
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大气折射率垂直分布特征及其影响因素分析
大气折射率垂直分布特征及其影响因素分析引言大气折射率是光线穿过大气时发生折射的程度的度量，它直接影响着地球上的大气光学现象。
大气折射率的垂直分布特征是一个复杂的问题，受到多种因素的综合影响。
本文将探讨大气折射率垂直分布的特征以及可能的影响因素。
一、大气折射率垂直分布特征大气折射率的垂直分布特征在不同的季节以及地区呈现出明显的差异。
一般来说，大气折射率在地面附近较高，随着高度的增加逐渐减小。
这是由于大气密度随着高度的增加而逐渐减小，导致光线的传输速度增加，折射率减小。
在平原地区，大气折射率垂直分布呈现出较为平稳的曲线，随着高度的增加，折射率变化趋于平缓。
然而，在山区或沿海地区，由于地势的影响，大气折射率的垂直分布会出现明显的变化。
在山区，由于地形的起伏，大气折射率随着高度的变化会出现明显的波动。
而在沿海地区，海洋的存在会对大气折射率产生影响，使垂直分布呈现出不规则的特征。
二、影响大气折射率垂直分布的因素1. 温度和湿度温度和湿度是影响大气折射率垂直分布的重要因素。
随着高度的增加，温度和湿度都会呈现出变化，从而对大气折射率产生影响。
一般而言，温度和湿度的垂直分布与大气折射率垂直分布具有一定的相关性。
温湿度的变化会导致大气密度的变化，进而影响光线的传输速度和折射率。
2. 大气成分大气成分也是影响大气折射率垂直分布的重要因素。
大气主要由氮气、氧气、水蒸气等组成，它们的比例会随着高度的变化而发生变化。
不同的大气成分对光的传播速度和折射率有不同的影响。
例如，水蒸气对光的传播速度和折射率的影响较大，湿度较高的地区大气折射率较低。
3. 大气压强大气压强是影响大气折射率垂直分布的因素之一。
随着高度的增加，大气压强逐渐减小，从而导致大气密度的减小。
大气密度的变化会对光的传播速度和折射率产生影响，进而影响大气折射率的垂直分布。
结论大气折射率的垂直分布特征是一个复杂而有趣的问题，受到多种因素的综合影响。
温度、湿度、大气成分和大气压强都是影响大气折射率垂直分布的重要因素。
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（． １ 天水师 范学院 ， 肃 天水 ７ １ ０ ； ． 甘 ４ ０ １ ２ 西安 电子科技 大学 ， 安 ７ ０ ７ ） 西 １ ０ １
摘要 ： 试验数据 分析表 明我 国东南沿海 海域是 大 气波导 高概 率发 生 区 ， 实时、 确 的折射指 数预 测预报 精 是 电子 系统性 能评估 和 系统设计 的 关键 。通过 大 气折 射 率剖 面的直接 测 量 、 于特 定 高度 气象参数 的理论 基
预测、 Ｓ ＧＰ 测量 、 杂波反 演技 术 等 测量 、 海 预测 预报 技 术 的对 比分 析 ， 杂波反 演技 术 由于 实时性 、 密性 、 海 保
设备 简易等优 点 ， 一种极 具潜 力的 大气波导环 境预 测技 术。 是
关键词 ：大气波导 ； 折射 指数 ； ｎｎ Ｏｂ ｋ ｈ ｖ 论 ； Ｐ 测量 ； Ｍｏ ｉ— ｕ ｈ ｏ ￣ ＧＳ 海杂波 反演
中 图分 类号 ： Ｎ０ １ Ｔ １
文献标识 码 ： Ａ
文章编 号 ：１７ —９ ４ （０ １ ０ —０ ５ — ４ ６ ２ ２ ２ ２ １ ） ３ ０ ８ ０
Ｒ ｅ ｒ ｔ ｖｅ Ｉ ｆ ａｃ ｉ ｎｄｅ Ｐｒ ｘ ｅｄｉ ｔｎｇ ａ ｃ ｉ ｎｄ Ｆｏｒ ａｓ ｉ ｃ ｅｃ ｔ ｎｇ Ｔｅ ｈｎｏ ｏｇ ｏｆＡｔ ｏｓ ｌ ｙ ｍ ｐｈｅｒ ｃ Ｄｕｃ ｉ ｔ
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大气波导是 由于近海面大气修正折射率 随高度 较 小 的衰 减 沿波 导 传播 到 很远 的地 方 ， 无线 电管 对
的反 常下 降 ， 电波 射 线 向下 弯 曲 的 曲率 大 于 地球 理 、 使 雷达 及微 波通 信等 电子 系统应 用 、 电子 战攻 防手 表面 的 曲率 ， 而将 电磁 能量 陷 获在 波 导结 构 内的 段 等影 响显 著 。因此 ， 从 实时 、 准确 地 预测预报 大气 波 电磁波异 常传 播现 象 。大气 波导 的出现不 仅 可 以使 导折射 指数 成为 电子 系统性 能评 估 和系统设 计 的前 电磁 波偏 离 原来 的传 播 方 向 ， 且能 够使 电磁 波 以 提 ， 而 以及 获取 战场 电磁 优势 、 掌握 战场 电磁频 谱使 用
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装 备 环 境 工 程
・
第８ 卷
第３ 期
５８ ・
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大气波导中折射指数 的预测预报技术研究
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