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激光在大气中传播时,大气与激光的相互作用产生一系列的线性与非线性效应,这些效应对激光传输效果有很大的影响。水汽、风和大气湍流对激光传输效果的影响不容忽视。而且利用气象数据和湍流模式进行大气湍流强度的计算,可以大大减小由于实地测量所需的人力和物力。利用1998-2007年无线电仪探空资料,对五个区域10年各等压面的年和季节平均温度、水汽、风速、风向的分布特征进行了分析。同时还研究了利用常规气象参数和NOAA模式进行湍流强度计算的可行性。主要研究成果如下:
1.五个区域高空年平均和季节平均温度随高度增加而减小,在100hPa附近降到最低值后随高度增加开始增温。春、秋季各区域温度的起伏相似,夏季温度起伏最小。
2.五个区域高空年平均和季节平均绝对湿度随高度增加呈近似指数衰减,300hPa以上水汽密度几乎趋于零;从南向北,由夏季到冬季,各区域绝对湿度逐渐减小。四季东北和华北、西北地区绝对湿度的起伏均较小,尤其冬季最小。因此,我国北方地区水汽含量最小,水汽分子的吸收最小,水汽分子对激光传输产生的影响最小。
3.五个区域高空年平均风速随高度增加而增大,200hPa达到最大值,而后平均风速随高度增加逐渐降低,50-20hPa之间,风速随高度增加再呈增加趋势。各区域高空风向随高度的增加逐渐集中于西风,并且只有东北和华北、西北地区一直为西风。春、秋、冬季平均风随高度的变化趋势与年平均相似;夏季的变化趋势与年平均有一定的差异,尤其华南、西南地区。西北地区四季风速不是最大,但是差别很小,并且主导风向的一致性最好,因此该地区热晕效应的影响可能会小于其他区域。
4.利用NOAA模式和我国常规气象参数得到的C2n廓线,符合一般高空湍流变化规律。