无线电掩星和激光雷达观测结果比较

简要阐述了激光雷达和ＧＰＳ掩星探测大气的基本原理，并利用１９９６年１０月１４日１６２５ ＵＴ时 Ｂ本 ＴＭＵ钠和瑞利散射激光雷Ｂ（３９．２３°Ｅ、 ３５．３７°Ｎ）资＃，反演得到 ３０－５５ ｋｍ高度范围内大气密度和温度的观测结果，与此同时通过激光雷达上空的 ＧＰＳ掩星观测到的掩星切点处的观测结果进行了比较．结果表明：两种方法获得测出的密度廓线符合得很好；温度廓线的变化趋势也基本一致，但在某些高度上有较大的偏离．文中最后对比较结果作了简要分析，讨论了重力波对大气密度和温度廓线的影响．

基于无线电掩星观测的火星高层大气研究

近年来,火星高层大气受到越来越多的关注和研究。由于缺乏磁场的阻挡,火星高层大气与星际空间环境关联密切;同时,低层大气中的活动(例如尘暴)也会对其造成影响。而耦合在火星高层大气中的电离层则使这些过程变得更加复杂。火星高层大气和电离层结构的变化会对火星探测和通信活动造成很大的影响。然而,目前人们对火星高层大气100~130 km高度长期、稳定的观测数据仍然相对较少。文章将首先介绍火星高层大气研究的历史和现状,然后分别介绍本研究组利用无线电掩星实验获取火星130 km中性大气密度的方法、主要成果及未来的工作。

一种新的COSMIC大气折射率资料观测误差估计方法及在GRAPES全球三维变分同化中的应用

观测误差协方差是变分同化系统中决定分析及预报效果的关键参数之一,观测误差的估计精度直接影响变分同化分析和预报效果。分析了新息增量法(H-L法)估计全球定位系统无线电掩星这类观测点不固定资料的观测误差的适用条件,并利用1年的气象、电离层及气候星座观测系统(COSMIC)折射率资料,针对局地观测算子,估计了COSMIC折射率在南、北半球高、中、低6个纬度带四季的观测误差,分析了COSMIC折射率观测误差的纬度、高度和季节变化的特点,并将估计的折射率观测误差应用于GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction Enhanced System)三维变分同化系统。结果表明,折射率观测误差随高度和纬度有明显变化;在中、高纬度带,折射率观测误差有显著的季节变化:夏季折射率的观测误差约为冬季2倍,春、秋两季折射率误差具有较好的南北对称性,冬、夏两季折射率观测误差南、北半球差异较大。与GRAPES原来使用的全球平均单一的折射率观测误差相比,在GRAPES全球三维变分同化系统中使用本研究估计的较高精度的随纬度变化的COSMIC折射率观测误差能够提高GRAPES全球变分同化系统的预报水平。

星载掩星观测GPS接收机

讨论了星载掩星观测接收机的技术要求和特点,国外掩星接收机的现状和应用、接收机主要组成部分、接收机天线和相应的飞行软件。根据国内现有技术水平和掩星观测技术要求,提出我国星载掩星观测接收机研制的一些意见。

北极地区低平流层惯性重力波的观测研究

南极地区重力波活动有大量报道,相对而言,北极地区重力波的研究还很少.本文利用极区Ny-Alesund站点(78.9°N,11.9°E)无线电探空仪从2012年4月1日到2017年3月31日共5年的观测数据,统计分析了北极地区低平流层惯性重力波的特征.观测显示,月平均纬向风在20km以下盛行东向风,再随着高度增加,逐渐呈现出半年振荡现象.对流层顶高度在5~13km范围内变化,其月平均高度显示出年循环,最高出现在夏季,约为10km,最低出现在冬季,约为8.5km.对流层和低平流层月平均温度都显示出明显的年周期变化,这与中低纬度观测结果有所不同.结合Lomb-Scargle谱分析和矢端曲线方法,估算了准单色惯性重力波参数.个例研究表明,低平流层惯性重力波呈现出远离源区的自由传播性质.统计结果显示,惯性重力波的水平和垂直波长分别集中在50~450km和1~4km范围内,本征频率集中在1~2.5倍惯性频率间,这些值都比中低纬度观测值稍小.垂直方向本征相速度主要集中在-0.3~0m·s^-1,而纬向和经向本征相速度集中在-40~40m·s^-1之间.在5年的观测中,大约91.5%的惯性重力波向上传播.在冬季和早春,由于极地平流层极涡活动,激发出向下传播的惯性重力波,因此,向下传播的比例上升到相应月份的20%左右.由于低层大气盛行的东向风的滤波效应,低平流层大部分惯性重力波向西传播.波能量呈现出明显的年周期变化,最大值在冬季、最小值在夏季,与北半球中低纬度观测结果一致,表明北半球重力波活动普遍冬季强、夏季弱.

一种用于天文与大地测量的天线自动跟踪控制系统

介绍了一种实际运用于车载流动VLBI(甚长基线干涉测量 )的天线自动跟踪控制系统 ,描述了系统结构、工作原理和软硬件设计。实用表明 ,该系统在长期的观测试验中运行可靠、跟踪精度高、操作方便 。

一九九八年狮子座强流星雨

１９９８年我国首次开展了狮子座强流星雨及其电离效应的无线电观测，结合国际流星组织收集的３８个国家的光学（目视）流星观测资料，初步证实：ａ）１９９８年狮子座强流星雨发生了爆发；ｂ）无线电流星最大出现率达２５００次／小时；ｃ）电离效应显著；ｄ）火流星、无线电流星和ｆｂＥｓ异常峰的峰值时刻差达１７～１９ｈ。由此推论：ａ）１９９８年狮子座流星雨发生了３次“爆发”，其爆发的峰值时间分别是：１７日９：４０；１８日３：００～５：００和２１：１５；ｂ）光学（目视）和无线电流星如约而至。预报基本正确，并未提前。同时。

火星电离层探测

火星已经成为深空探测的重要目标之一,登陆火星并在火星生存是人类探测火星的终极目标,因此电离层是必须了解的火星电磁环境.火星电离层探测包括直接探测和间接探测.直接探测精度高,有较高的空间分辨率,但是观测时间短,无法提供长期稳定的探测结果.对火星电离层的间接探测结果主要来自无线电掩星探测和顶部雷达探测.无线电掩星探测可实现对火星电离层整个电子密度剖面的长期稳定探测,但其空间水平分辨率较低,且可探测的电离层太阳天顶角范围受到地球与火星轨道的限制.顶部雷达探测对火星电离层的探测具有很高的时间分辨率和空间分辨率,且同样可进行长期稳定探测,为火星电离层研究提供了最新的支持.通过对火星电离层探测的基本方法及典型观测结果的分析,提出通过几种探测方法适当结合的方式,同时对火星电离层进行观测,能够大大推进对火星电离层的研究.

利用COSMIC数据分析全球对流层顶温度和高度的变化特性

利用COSMIC卫星无线电掩星观测的温度数据分析了全球范围的对流层顶参量的变化特性. COSMIC多颗卫星连续观测的温度数据有很好的全球覆盖和很好的垂直分辨率,是分析全球范围对流层顶变化的重要探测数据.经过数据筛选,得到日平均温度的全年分布数据.采用大气温度递减率判据得到对流层顶温度和对流层顶高度的全球分布和变化.结果表明,全球范围内的对流层顶温度和对流层顶高度分布的基本结果与利用无线电探空资料和欧洲气象局再分析数据得到的结果基本一致;对流层顶温度和对流层顶高度呈现明显的季节变化,赤道附近和中纬度地区的对流层顶高度变化与高纬地区的对流层顶高度变化出现反相;对流层顶温度和高度的变化呈现明显的南北半球不对称性.

COSMIC掩星反演数据质量分析

利用2007-2010年的中国探空资料评估GPS掩星探测系统COSMIC（constellation observing system for meteorology,ionosphere，and climate）反演产品，对比数据在空间上限定掩星事件发生地和探空站的水平距离在100km以内，在时间上相差不超过1小时，对比高度范围为925～10hPa。对比结果表明，COSMIC反演大气温度略低于探空仪测量值，平均绝对偏差为-0．08K，标准差为1．67K。两者水汽资料在200hPa以上高度有系统性偏差；在200hPa以下，比湿的平均偏差约为＋0．080g／kg，标准差为0．692g／kg，水汽压平均相对误差约为＋69．6％，标准差为160．O％，水汽压存在极端低值的异常情况。通过对全球不同区域6种探空仪的对比，COSMIC反演产品在700hPa以下高度显著受背景场影响，由于背景场误差随区域改变，因此，只有在精度要求不高的情况下，COSMIC反演产品才适合用于评估其他资料。