关于大气探测技术的研究理论

【摘要】 当今的探测技术以及探测仪器的研究已经成为了大气研究的重要方面。而今,我们需要明确的一点是单纯地利用单一探测技术已经无法完成整个大气状态参数的测量,为此,我们必需进一步采用多种探测手段综合得出某一区域的大气结构。本文便根据当前国际上对于大气探测技术发展的研究成果,主要通过雷达的地基遥感以及高层大气对于探测卫星以及对于无线电缆的探测技术的发展,结合反映大气参数的气球、火箭、飞船探测方面对我国近几年间的研究进展进行回顾与展望。

【关键词】 大气探测地基遥感神舟飞船探测

大气层的延伸很高,根据探测得知,自地球表面向上,一直到几千公里的高空,大气层一直有覆盖延伸。大气作为太阳同地球之间的大系统之中一个非常重要的环节存在着。目前大气层,特别是中高层的大气正吸引了无数的大气科学家和空间物理学家共同关心这一领域。尽管近年来,我们对于大气层的探测不断的加大投入,但是对于中高层大气情况的了解及其作用的研究仍旧处于比较薄弱的环节。究其原因无非是由于该层作为稀薄的中性大气,探测起来十分困难,因而探测技术的发展和探测仪器的研制一直是中高层大气研究的重要方面。本文便根据当前国际上对于大气探测技术发展的研究成果,重点对我国近几年在中高层大气探测研究方面所取得的新进展做出介绍。

1 地基遥感

我们知道,像典型的雷达具有从1到几千米长度的垂直分辨率,至于它对时间上的分辨率则可以从十分钟一直到一个小时的时间跨度。其中,中频雷达在用于测量中层和低热层高度在大气风场的应用中集合了电子密度的种种特点。它特别具备了具有设备简单、价格低廉以及运行方便和无人值守等特别突出的优点。我们知道,目前,国际上一共有多达二十多个中频雷达站运转,这些中频雷达运转站主要在北美、澳大利亚以及日本等国家和地区均有所分布。随着时间的推移,现如今,它已经成为这个区域风场和电子密度常规观测中所经常用到的主要手段。除此之外,中层大气风场参考模式的许多的重要的资料均来自与中频雷达对于数据的统计。我国的武汉中频雷达站最初是早在2000年年底的时候建成并开始成功正常的运转。经过了前后将近半年的运行,武汉中频雷达站获得了在这个高度范围的大气风场和电子密度剖面的颇为丰富的资料。由此,武汉的中频雷达的数据已被用于大气角谱、中层顶区域潮汐风、电子密度等的分析和研究。张冬娅等利用武汉中频雷达,日本的中频雷达的观测数据,分析了北纬30度地区上空60—98千米高度的中间层、低热层大气平均风的变化规律。潮汐是中层顶区域典型的大尺度扰动,潮汐、行星波和背景风场构成了中、高层大气的基本风场,并且会对中、小尺度重力波的传播产生显著的影响。张绍东等利用武汉ＭＦ雷达的观测数据,研究了中层顶(80——98KM)区域冬季潮汐振荡及其之间通过共振所引发的相互之间的作用。

2 卫星遥感探测

我们知道,中高层大气卫星遥感正向着多种大气微量成分同时测量和获得全球分布特性的方向发展,考虑到中高层大气的这一特点。我们日常的在卫星探测方面,除了常规的NOAA卫星对中层大气温度和臭氧含量进行测量外,还进一步针对中层大气的温度、臭氧等进行发射了SME、ERBS等卫星对中层大气的温度、臭氧、二氧化氮等大气微量成分和气溶胶等进行了广泛的测量。其中,较为突出的研究成果便是马瑞平等利用卫星传感技术得到的中层大气以及平流层所探究收集到的资料在1979至1981年对中层大气的温度,首次对我国上空20—80千米大气温度的分布特征做出了较为详细全面的分析。除此之外,沈长寿等更是通过利用AE—D卫星对于中性大气数密度的观测所得到的大量的值得研究地资料,通过实验探究与分析得出对中性大气加热的理论是符合实际情况的。

3 气球、火箭及飞船探测

为了能够对臭氧层得到进一步的认识和很好的保护,结合现如今的技术手段,人们通过卫星、激光雷达、气球等诸多手段对其进行着不断地探究。相比较其他方式而言,大气臭氧探空系统是最为直接、有效的手段之一。根据由中国科学院大气物理所以及中国气象局大气探测综合实验基地联合合作所研制出的数字化的大气臭氧探空系统属电化学式臭氧探空系统对于我们获得臭氧含量的信息做出了巨大的贡献。根据现金的技术发展,大气臭氧探测系统可以通过直接从地面一直到达30KM高度范围内对整个大气层各个高度上的臭氧含量值进行获得。不仅如此,我们还可以对这些高度上的温度、湿度以及起气压等进行获知,并可同时获得这些高度上的温度、湿度、气压和风等气象资料,这无疑是我们研究成果的一大进步。

4 结语

我们知道,中高层大气的变化有否密切影响着人类的生存和发展,除此之外还同全球的气候以及环境之间的变化密切相连着,由此可以得知,我们对于对中层大气的研究与探测正我们当今世界各航天大国所面临的一个共同的挑战。根据本文对当前国际上对于大气探测技术发展的研究成果,以及对我国近几年间的研究进展进行回顾可以看出,新一代的VHF雷达、MF雷达、激光雷达等一批新型观测设备的投入使用,对于我们人类对于中高层大气的探测能力产生极为有力的帮助;除此之外,我们对于无线电掩星技术的引入,高空探测卫星的探测资料的获得以及神舟系列飞船的成功发射也使得对中高层大气的温度、成分以及结构等方面有了更深入的了解。所有这些研究活动还正不断继续,我们相信,随着这些新设备、新技术的不断开发和应用到实际中,必将对我国中高层大气物理的研究发挥出更大地推动作用。

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