單多普勒激光雷達(dá)的低空風(fēng)切變預(yù)報(bào)算法研究.pdf

1、機(jī)場(chǎng)上空的低空風(fēng)切變是嚴(yán)重影響飛機(jī)在起飛和降落階段飛行安全的氣象因素，因此研究對(duì)低空風(fēng)切變的探測(cè)和預(yù)報(bào)技術(shù)顯得非常必要。由于低空風(fēng)切變發(fā)生突然、時(shí)間短、尺度小、強(qiáng)度大等特點(diǎn)，要提高低空風(fēng)切變的預(yù)報(bào)能力，需要足夠準(zhǔn)確的高精度風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)和對(duì)這些數(shù)據(jù)能進(jìn)行有效處理的預(yù)報(bào)方法。 本文以研究低空風(fēng)切變預(yù)報(bào)方法為目的，基于由單多普勒激光雷達(dá)得到的較高精度數(shù)據(jù)的硬件環(huán)境和假定的背景風(fēng)場(chǎng)，驗(yàn)證了進(jìn)行低空風(fēng)切變預(yù)報(bào)的可行性，并仿真實(shí)現(xiàn)了低空風(fēng)切變的

2、預(yù)報(bào)。首先分析了小尺度風(fēng)場(chǎng)系統(tǒng)和低空風(fēng)切變的模型和特點(diǎn)，比較了多種風(fēng)切變的探測(cè)方法。其次比較了線性外推法和數(shù)值預(yù)報(bào)方法等多種風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)方法，并通過(guò)分析各個(gè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)以及適用范圍，選取變分同化為本文的預(yù)報(bào)算法，并對(duì)算法進(jìn)行了改進(jìn)。再根據(jù)仿真的背景風(fēng)場(chǎng)和選定的預(yù)報(bào)方法，分析了VAD(Velocity Azimuth Display)技術(shù)、VAP(Velocity Azimuth Processing)技術(shù)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)同化技術(shù)等單多普勒激光雷

3、達(dá)的風(fēng)場(chǎng)反演方法，通過(guò)比較各個(gè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)以及適用范圍，選取渦度一散度為本文采用的反演算法，并對(duì)算法進(jìn)行了改進(jìn)。最后選取有效的探測(cè)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)低空風(fēng)切變的實(shí)時(shí)探測(cè)。 在算法仿真中，本文基于VC++環(huán)境仿真了以下四個(gè)實(shí)驗(yàn)：首先仿真實(shí)現(xiàn)了低空大氣背景風(fēng)場(chǎng)，其次基于變分同化方法實(shí)現(xiàn)了低空風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)，再基于渦度一散度方法仿真了低空風(fēng)場(chǎng)反演實(shí)驗(yàn)，最后對(duì)反演得到的三維風(fēng)場(chǎng)成功實(shí)現(xiàn)低空風(fēng)切變的實(shí)時(shí)探測(cè)。本文成功仿真實(shí)現(xiàn)了低空風(fēng)切變的預(yù)報(bào)，并在