基于Rayleigh激光雷达实验观测的中层大气温度反演与重力波事件识别

作     者：龚少华 陈伟鹏 杨国韬 过建春 徐寄遥 李发泉 王钰茹 张宇豪 符运良 沈振江 刘汉军 王映品 孙书娟 吴伟 刘俊 吕思琪 程学武 Gong Shaohua;Chen Weipeng;Yang Guotao;Guo Jianchun;Xu Jiyao;Li Faquan;Wang Yuru;Zhang Yuhao;Fu Yunliang;Shen Zhenjiang;Liu Hanjun;Wang Yingpin;Sun Shujuan;Wu Wei;Liu Jun;LüSiqi;Cheng Xuewu

作者机构：海南师范大学物理与电子工程学院海南海口571158 中国科学院国家空间科学中心空间天气国家重点实验室北京100190 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院湖北武汉430071 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2023年第43卷第24期

页      面：303-313页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家自然科学基金(41864005) 海南省科技项目(ZDYF2021GXJS040) 海南省高层次人才项目(2019RC202) 创新创业榕树基金(S202211658010X) 海南省生态文明与陆海统筹发展重点实验室专项 空间天气国家重点实验室专项 

主　　题：遥感 激光雷达 中层大气 Rayleigh散射 温度结构 大气重力波 

摘      要：基于子午工程激光雷达的大气Rayleigh散射实验观测数据,开展了中层(30~65 km)大气温度结构反演计算和大气重力波事件识别的研究工作。在Chanin-Hauchecorne大气温度反演方法的基础上,采用SABER/TIMED、COSMIC卫星测量数据的对照分析方法,提高了中层大气温度结构反演的准确性;采用小波分析方法提取温度扰动的主要波动成分,并计算重力波活动的垂直波数谱F_(a)(m)和时间频率谱F_(a)(ω),增强了重力波事件识别以及特征参数提取的可靠性。基于设计的数据分析流程,完成了2011—2013年海南激光雷达站观测数据的分析工作,提取202个中层大气重力波事件的特征垂直波长λ_(z)^(*)和特征周期T_(ob)^(*)。统计分析结果显示,海口上空中层大气常见重力波的特征垂直波长为5~9 km,特征周期为5~13 h。该数据分析方法能满足Rayleigh激光雷达对中层大气温度结构精确探测以及重力波活动特性观测研究的需要,可为子午工程激光雷达观测数据的广泛应用提供服务。