确定湿C2nw折射率结构参数
空气的折射率之间的关系在无线电频率和大气变量在Eq。(1)从Ruieger(2002)其中N是总大气refrac-tivity Nd和西北,分别第一项和第二项(括号内)在Eq。(1)的贡献是干燥气体和水蒸气组件的气氛hPa Pd干燥分压,K, T是温度e是hPa的水蒸气分压和常量是“最佳平均”的情况。干组件的常数折射率假定二氧化碳混合比的375 ppm。
Pd e e
N =和+ y Nw = 77.6890 + (71.2952 - + 375463 j (1)
干湍流的影响文献中已获得了高度的关注由于特别是对天文学的影响。潮湿的折射性术语尚未引起足够的关注,只有关在微波频率缓慢足以应对永久的运动水分子的偶极子。因为闪烁ATOMMS频率是由湿而不是干燥的气流在对流层,我们开发出了一种参数化湿的动荡中描述Otarola (2008)。
在无线电频率,在温暖地区的对流层,波动的折射率倾向于更依赖湿度波动和减少对温度波动(例如,Coulman和Vernin 1991)。空气折射率结构常数的波动,C2n,折射率的差异的方差变化点相隔一米。C可以写成情商所示。(2)。这是可能的假设下的功率谱密度,干,湿,交叉项的波谱特性相近唯一的例外是功率。方程(2)类似的作品中发现韦斯利(1976)和Coulman(1985),除了它是书面的结构常数与干燥和潮湿组件的空气折射率,C1nA和C ^ w,分别和协方差的变化在干燥和潮湿的空气折射率的组件,Cnd,西北。
Cn = Cnd + 2 Cnd, nw +时间(2)
因此,湍流强度的C ^ L, L是通过大气路径长度取决于波动在干燥和潮湿的空气折射率的组件,C ^和C1nw。而文学包括一些经验公式的决心C1nA结构常数作为高度的函数(例如,芬et al . 1985年),信息几乎没有关于如何估算湍流强度的贡献在湿度波动。结合我们的分析飞机观测的温度、压力,和湿度大气中海拔地区各级理论框架,我们有派生的湿分量之间的关系折射率结构常数和平均湿了情商的折射率。(3)(Otarola 2008)。
C ?10 - 18 w = 8 x < Nw) 2 (3)
我们已经开发出的程序模型和湍流的影响占实际折射率的变化会对ATOMMS这里概述了检索系统的性能。弱湍流条件下(弱闪烁),相应的方程计算预期的振幅变化的信号传播通过湍流介质是由Eq。(4) (Frehlich和Ochs 1990),
那里是不同的振幅闪烁,A0是信号的平均幅度,k是信号波数,C2折射率结构参数,L是总距离从发射机到接收机,沿着传播方向和集成收益,在x方向上指定。为了利用这个方程,必须指定一个值沿传播路径C”2。正如上面提到的,对于微波信号,大气折射性取决于干燥的空气密度(干)和水蒸气密度(湿部)。动荡的这两个组件的变化将导致信号振幅闪烁。图4显示了一个代表的干燥和两个部分实现湿参数化的中纬度地区夏季(MLS)和北极冬季(ArW)条件下,分别。图4 b显示了湍流的模拟配置文件20 GHz振幅波动信号使用的C 2配置文件在图4 a和
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- 图4 (a)配置文件的例子,干燥和潮湿的湍流强度。(b)的平方根的对数振幅波动在20 GHz(没有振幅比值法)在LEO-LEO和aircraft-aircraft掩星的几何图形
Eq。(4)。如图4 b所示,我们估计,基于Eq。(4),过程中湍流闪烁的高海拔aircraft-to-aircraft掩星将的2 - 3倍小于LEO-LEO掩星由于aircraft-to-aircraft路径长度越短。振幅闪烁波动与振幅比值法将大大减小,显示在图2中。
因为ATOMMS利用校准音调来减轻不必要的仪器和大气的影响,一个关键的数量是光学深度测量的区别在两个(或更多)频率,定义为在= t (fi) - t (f2),而不是在一个单一的频率,光学深度t (fl)。的对数成正比的光学深度差异这两个信号振幅的比值。因此,适当的检索误差估计的数量是剩余不确定性振幅比率,而不是单个频率的振幅不确定性。
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