HWM07模式风场在高度60～100km的精度及建模初步研究

HWM07模式是一个应用广泛的国际标准参考大气风场模式,其在航天飞行器的设计阶段具有重要作用.因此,研究该模式风场精度具有重要意义,本文以廊坊中频雷达的风场资料(2014—2016年)为基准,利用偏差、绝对差、相关系数、相对偏差和Lomb-Scargle周期图方法,研究HWM07模式风场在高度60~100 km的精度,最后,对本文建立的60~100 km风场预报模型(UV DerM模型)精度进行分析.结果表明,在高度60~100 km范围内,(1)HWM07模式的纬向风偏差、绝对差、相关系数、相对偏差的平均值分别为14.0039 m·s^-1、34.4750 m·s^-1、0.1832、-75.4822%,经向风偏差、绝对差、相关系数、相对偏差的平均值分别为-2.0019 m·s^-1、25.3689 m·s^-1、0.1442、-88.9980%;经向风、纬向风的统计特征均与高度、季节有密切关系;(2)Lomb-Scargle周期图结果表明,中频雷达、HWM07模式风场在同一高度层显著(通过90%显著性检验)含有的波周期及功率谱存在较明显差异,不同高度、不同季节显著含有的波周期和功率谱也存在明显差异;(3)在高度86~92 km,准全日潮汐波、准半日潮汐波分别在冬季、夏季的HWM07模式风场变化特征中为主要作用,而对中频雷达风场变化特征起主要作用的大气波动特征与高度、季节有关;(4)相对于HWM07模式风场,由UV DerM模型得到的纬向风更接近实况资料,但经向风无改进效果.

中国廊坊中间层和低热层大气平均风观测模拟

利用中国廊坊站(39.4°N,116.7°E)流星雷达在2012年4月1日至2013年3月31日的水平风场观测数据,分析廊坊上空80~100 km的中间层与低热层(Mesospherc and Lower Thermosphere,MLT)大气平均纬向风和经向风的季节变化特征.结果表明平均纬向风和经向风都表现出明显的季节变化特征.平均纬向风在冬季MLT盛行西风,极大值位于中间层顶,随高度增加西风减弱;在夏季中间层为东风,低热层为强西风,风向转换高度约为82 km.平均经向风在冬季以南风为主,在夏季盛行北风.纬向风和经向风在春秋两季主要表现为过渡阶段.流星雷达观测结果与WACCM4模式和HWM93模式模拟的气候变化特点基本一致,但WACCM4模式纬向风和经向风风速偏大,而HWM93模式纬向风和经向风风速偏小.

利用掩星温度数据推算大气月平均纬向风场

为了弥补中高层大气风场探测数据的不足,对2007年COSMIC全球掩星在20~60km高度内的温度数据进行网格化插值,利用梯度风计算方法,计算得到20~60km高度内的月平均纬向风场,分别与ECMWF再分析数据和HWM07模式进行对比分析.结果表明,利用COSMIC温度数据计算得出的纬向风与ECMWF的纬向风十分接近,而与HWM07结果有一定差异,但总体变化趋势一致.与ECMWF再分析数据相比,利用COSMIC温度数据计算的月平均纬向风场平均偏差为-1.50^-0.08m·s^-1,标准差为1.50~11.95m·s^-1.与HWM07模式风场相比,利用COSMIC温度计算的月平均纬向风场平均偏差为-0.83~1.21m·s^-1,标准差为3.69~11.14m·s^-1.

武汉中间层和低热层大气风场的潮汐观测研究

为了归纳潮汐对中间层低热层(Mesosphere and Lower Thermosphere,MLT)大气平均风的影响,对比分析了HWM07、HWM14风场预测模型。本文利用武汉流星雷达36个月的观测数据(2014年1月至2016年12月)研究了武汉上空中间层低热层区风场的变化特征,得到了日平均风和周日潮汐、半日潮汐的初步气候学特征。结果表明:2014-2016年,水平风场的月平均经向风以北风为主,平均纬向风以西风为主。对于周日潮汐,HWM14模型和HWM07模型预测的经向风周日潮汐振幅小于流行雷达的实际观测值;HWM14模型和HWM07模型预测的经向风周日潮汐相位大于流行雷达的实际观测值。对于半日潮汐,2014-2016年实际观测值的振幅存在周期性变化,模型预测值较实际观测振幅略微偏大。