GPSRO功能

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-70 -69 -68经度

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图5西南和苏在300 hPa在最接近的模拟时间步输出(a) S1和S2 (b)。驻波模式与Xh > 50公里在洛杉矶,在事件中发现这两个变量与高度,按比例的逆平方根指数减少空气密度。识别内波在大气中,有必要知道速度分量在时间和空间上变化。考虑地球自转的影响,线性波理论预测一个椭圆极化区域和子午速度扰动组件之间的关系。这意味着速度矢量旋转anticyclonically(逆时针在南半球)在空间,时间,因此也作为一个移动的方向相反的相速度(例如,吉尔1982)。旋转的影响是很重要的在波水平尺度大于100公里,他们没有影响较短的波,而线性波理论预测直系极化SU 8 V之间的关系。

空间的文献中,例子可以发现,从垂直偏振分析常规无线电探测,从平流层试探气球,等等。(如。,de la Torre et al . 1996;Zhang et al . 2004年)。然而,名人代表3 d结构没有首选的对称性,因此他们可以观察到在任何位置或方向。如果主波的来源是在地面和额外的波贡献从其他来源缺席,旋转的感觉永远不会改变。当一个源位于给定的高度,在这一层能量辐射。在这种情况下,

U, lat = 32.4年代04:00UTC 30 aug2001

U, lat = 32.4年代04:00UTC 30 aug2001

3 50

100 200 300 400

距离(公里)

V, lat = 32.4年代04:00UTC 30 aug2001

U, lat = 36.5年代04:00UTC 20 nqvg2001

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100 200 300距离(公里)

3 50

100 200 300距离(公里)

图6 Morlet CWT SU(上图)和SV(下图)S1(左)和S2(右),300 hPa和最近的时候一步输出每个事件。两个主要模式被发现苏和SV。水平轴的原点正值西方领域的限制(71°W)

旋转方向必须是不同的上方和下方。为了识别空间的主要来源,我们研究了扰动速度矢量的旋转方向(SU, S V)在不同压力水平,上下飞机,沿着不同的路径:恒定纬度(i)和(ii)平行于洛杉矶。我们应用两种不同的方法来识别振荡两种速度的主要模式组件:(1)一个非递归的带通滤波器和(2)一个类小波变换。波变换系数对应于一个特定的波长可以被解释为一个带通滤波器的波长。从过滤方法我们观察的速度矢量模式与波长大于100公里上下旋转在同样意义上飞机所有路径。从这些结果,我们得出这样的结论:IGWs并不源于地转调整和必须地形强迫的主要来源。

3.3的比较观察和模拟GW的活动

RO弯曲角是一个综合的衡量折射率(因此T)在大气中遍历的光学射线。贡献的山峰在近地点和衰减指数远离它。由于不确定性的决心近地点的确切位置,指数衰减的峰值并不总是符合每个TP。在某些情况下,洛离TP,遍历波包可能会揭开一个垂直Tprofile证明一个明显更大(或不存在)WA LTP的位置,因为它是在S2(图7 b)。我们必须小心解释给定RO事件预测的大气区域强烈的佤邦。如果我们只在均值T概要文件感兴趣,考虑一个长方体定义的第一个和最后一个TP就足够了。如果我们感兴趣的是佤邦与之关联的,正确的解释必须考虑该地区定义为一组光学射线。3 d轮廓对应±5 t = 3.0 K S1和S2±5 t = 2.0 K左面板图7所示。ltp和损失。正确的面板显示5 T沿垂直飞机损失的定义集。 Note the wave phase surfaces tilting westward, evidencing a downward-westward phase progression clearly corresponding to MWs. A first insight shows an intense WA in S1 close to the TP (as predicted by the corresponding RO); whereas for S2, there are only weak wave packets in the troposphere at approximately 100 km away from the tangent points. Note in Fig. 7b for S2, the a)

30 25

30 25

30 25日20

30 25日20

28日26日24

-200 -150 -100 -50 0 100 150 200切点的距离(公里)

-200 -150 -100 -50 0 100 150 200切点的距离(公里)

50 -150 -100 -50 0 100 150 200切点的距离(公里)

50 -150 -100 -50 0 100 150 200切点的距离(公里)

图7套洛杉矶相应切点(TP) (a) S1和S2 (b)。贡献的相对权重上升与下降距离洛杉矶中心(TP)。T扰动在3 d轮廓对应±圣= 3.0 K S1和S2±圣= 2.0 K。正确的面板显示圣沿垂直飞机损失的定义集

部分穿透损耗到高波振幅大气区域。考虑到这两个例子,除了上面提到的系统GPS-RO不确定性,看来GPS-RO T数据并不足以量化和定位准确佤邦在单一事件。最多,他们会提供一个有用的定性指标。这应该是补充与独立的观察或中尺度模拟。另一方面,它似乎是合理的统计得出结论从全球WA分布来源于GPS-RO单独测量。

4结论

先前的全球分析波势能使用GPS-RO Tprofiles在2001 - 2006年期间显示相当强烈的佤邦在门多萨(阿根廷)地区,与其他非相比赤道地区。在检查WRF和MM5结果两个选定的情况下附近的RO ltp,我们发现强烈的活动只有附近的山上。小波分析使我们确定主要模式有两个主要横向波长,明确相应的山。bandpassed的执行速度图分析结果和小波系数的证据,IGWs并不源于地转适应在飞机水平,但源似乎地形强迫。的一个模拟不会显示强烈的佤邦附近的切线点,即使GPS-RO T轮廓检测它。GPS-RO技术本身并不足够可靠准确量化和定位佤邦的单一事件,但它可能被认为是一个有用的工具来衡量佤邦的全球分布。

确认下手稿准备资助非洲联合银行X021 CONICET PIP 5932。a . de la Torre和p .亚历山大成员和p . Llamedo持有国家奖学金。地球科学的贡献是通过脱硫项目部分资助GW-CODE (WI 2634/2-1), DFG优先项目caws SPP 1176。我们承认NOAA-CIRES /气候诊断中心提供的数据,博尔德(CO),从他们的网站raybet雷竞技最新http://www.cdc.noaa.gov德国波茨坦和喷气推进实验室提供冠军和SAC-C GPS RO我们的研究数据。

引用

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新的应用程序和GPS无线电掩星技术的进步恢复了FORMOSAT-3 /宇宙和冠军数据库的分析

A.G. Pavelyev, Y.A. Liou, j . Wickert V.N. Gubenko, Pavelyev,和S.S. Matyugov

摘要比较分析GPS相位和振幅变化的radio-holograms允许一个单独的层状和不规则结构的影响。可能存在内波的测量重要参数:内在相速度、水平风扰动,而且,一些假设下,固有频率随着大气中高度的函数。提供在具有挑战性的新技术应用于测量Minisatellite载荷(冠军)和福尔摩沙Satellite-3 /星座气象观测系统,电离层和气候(FORMOSAT-3 /宇宙)无线电掩星(RO)任务。raybet雷竞技最新作为这种方法的一个例子,我们建立了大气起源RO信号振幅和相位变化的海拔选手公里。我们第一次观察到RO实践的例子内部波打破海拔38公里,45公里。我们获得的地理分布和季节性大气波活动的依赖与全球范围内2001 - 2003年。

1介绍

大气重力波(GW)一直是一个热门的研究主题活动近年来因为他们的不同影响及其对大气环流主要贡献,结构,和可变性(Fritts和亚历山大•2003)。无线电探空仪和气象火箭GW测量,气球试探,雷达观测,激光雷达的研究一直局限于地面站点(Fritts et al . 1988;威尔逊et al . 1991;全译本et al . 1995;施泰纳和Kirchengast 2000;津田et al . 2004;王et al . 2005年)主要在北半球和南半球的特定土地部分。

无线电电子工程学院的俄罗斯科学院(RAS)愤怒,

俄罗斯,莫斯科电子邮件:(电子邮件保护)

无线电掩星技术集成了高精度GPS无线电信号在两个频率(f1 = 1575.42兆赫和f2 = 1227.6 MHz)内波的调查。它允许相位和振幅的分析无线电波在大气中传播。温度变化分析发现从RO阶段数据提供一个机会来测量大气中的GW的统计特征(施泰纳和Kirchengast 2000;津田et al . 2000;津田和Hocke 2002;津田et al . 2004年)。特别重要的是分层的新方法来调查地点在等离子体结构电离层。广播全息RO信号的分析方法有潜力和能力研究和同步观测的大气和电离层电波(Igarashi et al . 2000, 2001;Pavelyev et al . 2002、2003、2004;Liou et al . 2002、2003、2006)。然而,到目前为止全球球面对称的假设大气和电离层的基石在分析GPS RO测量(朝圣et al . 2002;Wickert et al . 2004年)。

本文的目的是介绍内波的估计参数的一种新技术,来演示的例子直接观察和位置的拟正则内波,和分析季节和地理分布的内部各级波活动在大气中使用GPS掩星信号振幅和相位变化。

2无线电掩星方法

RO几何的计划是图1所示。O是全球球面的中心对称的地球大气层、电离层。GPS卫星发出的无线电波(G)到达接收器上的LEO卫星沿射线GTL (L),其中T是大气中切点。登记是一维的结果radio-holographic阶段路径的传播介质的图像是由过度@1 (t)和@2 (t)的振幅A1 (t)和A2 (t)的无线电领域在两个GPS频率作为时间的函数。这些差异主要是由于介质引起的影响在切点T,折射率梯度是垂直于雷GTL。对于球形对称点T恰逢射线GTL的近地点,球面对称点的距离中心O是最小的

图1反渗透的关键几何参数测量

图1反渗透的关键几何参数测量

O

等于r0。雷近地点的地理坐标可以评估使用GPS和LEO卫星的轨道数据。RO数据的分析提供的垂直剖面折射率N (h)在大气中,然后垂直压力p (h)和温度T的概要文件(h)。

T点的投影在地球表面决定了罗地区的地理坐标。掩星的垂直速度光束路径v±2 km / s。这个值v的±大很多倍比相应的运动层大气中和电离层。因此,RO radio-holograms记录几乎同时RO信号上的内波的影响,因为一波结构的垂直位移是可以忽略不计的运动梁跨越它。然而,大气中的水平梯度和电离层可以打扰的球形对称大气和电离层(Wickert et al . 2004年)。实际上当地球对称可以存在倾斜分层结构的传播媒介。在本地球面对称的情况可以使用相同的关系,之前已获得全球的情况下球形对称(2004年Pavelyev et al . 2002年)变化的影响参数的名称从p p”(图1)。不为简单起见,我们将使用下面的素数p和O。

当地球对称中心的点O(图1)有基本关系阶段路径过剩@ (p) (m)和无线电波X的折射衰减(p)(无量纲),这是减少/无线电波强度的增加,因为大气折射效应的影响(Pavelyev et al . 2002, 2004;Liou et al . 2006年)

^ (p) = L (p) + k (p)——中移动,L (p) = di + d2 + pf (p), (1)

R1 R2d1d2罪6

de dp

L (p) = (r2 - p2) 1/2 + 1/2 (Ri - p2) + pf (p), (4)

Ro = di + d2, di, 2 = (R2 2 - p2) 1 ' 2 (5)

k (p)是主要的折射性过剩阶段路径的一部分,f (p) = dk (p) / dp折射角,0 (p)是中央角,p, p是射线轨迹GTL的影响参数,和视线GQL分别R0, R1, R2 GL的距离,噩,和OL,相应地,L (p)是GABL的距离。L (p)是两个短的长度之和GA (d1)、提单(d2)和弧AB,等于产品pf (p),因为小气的折射影响的距离d1, d2是约等于《GQ》和QL。根据情商。(1)相位路径过剩@ (p)只包含一项k (p),直接取决于折射率。这证明了k的称号“主要部分折射性”(p)。折射角f (p)与中央角0(图1):