Дифракционная теория радиозатменного зондирования атмосферы Земли

• Автор: Горбунов, Михаил Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 290 с. : ил.

Глава 1. Принципы интерпретации и численного моделирования

радиозатменных экспериментов

1Л. Введение

1.2. Принципы интерпретации данных радиозатменного зондирования атмосферы

1.2Л. Исходные уравнения теории дифракции и геометрической оптики

1.2.2. Обращение углов рефракции

1.2.3. Определение углов рефракции по измерениям фазы

1.2.4. Амплитуда радиозатменных сигналов

1.2.5. Определение углов рефракции по измерениям амплитуды

1.2.6. Определение поглощения по измерениям амплитуды и его обращение

1.3. Модель 3-мерного поля показателя преломления и его производных

1.4. Дифракционная модель радиозатменных экспериментов
1.4.1. Геометрия радиозахода
1.4.2. Определение области распространения радиоволн
1.4.3. Метод фазовых экранов
1.4.4. Модель распространения радиоволн
1.5. Геометрооптическая модель радиозатменных экспериментов
Глава 2. Дифракционная теория радиозатменного зондирования атмосферы Земли
2.1. Введение
2.2. Метод обратного распространения
2.3. Радиооптический метод
2.4. Определение углов рефракции по пространственным спектрам
волнового поля
^ 2.5. Метод канонических преобразований
^ 2.5.1. Интегральные операторы Фурье
2.5.2. Канонические преобразования
2.5.3. Каноническое преобразование 1-го типа к лучевым координатам
2.5.4. Каноническое преобразование 2-го типа к лучевым координатам
2.5.5. Разрешение
2.5.6. Численное моделирование
2.6. Асимптотическое прямое моделирование
2.6.1. Прямое моделирование с использованием оператора 1-го типа
2.6.2. Прямое моделирование с использованием оператора 2-го типа
2.6.3. Численное моделирование
Глава 3. Анализ и валидация данных экспериментов Microlab-1 и CHAMP
3.1. Введение
3.2. Ионосферная коррекция и фильтрация шумов
3.2.1. Стандартные схемы ионосферной коррекции и фильтрации шумов
3.2.2. Численная фильтрация и дифференцирование
3.2.3. Совмещенная схема ионосферной коррекции и фильтрации шумов182
3.2.4. Примеры обработки данных Microlab
3.3. Валидация нижнетропосферных данных Microlab-1 с использованием радиооптического метода и метода канонических преобразований
3.4. Статистическое сравнение данных Microlab-1 и CHAMP с данными реанализов ECMWF
3.4.1. Валидация данных Microlab
3.4.2. Валидация данных CHAMP
3.5. Анализ ионосферных неоднородностей радиоголографическим методом

Глава 4. Прямое вариационное усвоение данных радиозатменных
экспериментов в модели динамического прогноза погоды
к 4.1. Введение
4.2. Общие принципы прямого вариационного усвоения измеряемых величин в модели глобальной циркуляции атмосферы
4.3. Линеаризованная присоединенная модель угла рефракции
4.4. Линеаризованная присоединенная модель лучевой геометрии
4.5. Линеаризованная присоединенная модель поля показателя преломления
4.6. Численное моделирование с линейной присоединенной моделью угла рефракции
Заключение
^ Литература

аі=-}
//+1 /у | /у //'
(1.3.16)
чФу+1-фу Фу - Фу-1 В этом случае соответствующие четыре весовые функции будут выражаться формулами:
иу = ■
(ф-УгХф-Уз)
2(Фі-ф2Х<Р2-Фз)2
'2 = /Ф -ФЗо((3(Р2 - Уз - 2ф)(ф - Фз) +
(ф2 -фз)
+|(Ф-Ф2)
ф-ф2 +
(ф1-2ф2 + фз)(ф-ф3)

Ф2~ФЗ
у У
з = т—-|з((3фз - Ф2 - 2ф)(ф - Фг) ■ (Фз-Фг)
+|(Ф-Фз)
(ф4-2фз+ф2)(ф-ф2)
ф3-ф2
П,Ф_ (ф-ФзХф-Фг)"
4 2(ф4 -ФзХфз -ф2)2
ф-ф3+-2
(1.3.17)
Мы записали формулы для интервала индексов 1..4, интерполяционный полином строится между 2-м и 3-м узлами. На краях сетки широт (т.е. у полюсов) достаточно задать только одно значение производной и строить квадратичный полином. Таку Южного полюса весовые функции вычисляются по формулам:
.ф (фг-2Фз + ф)(ф-Фз)
2 ’
2(ф2“Фз)
Ф (ф-Уг)

(Фз-Фг)2
(ф-ф2)(ф-ф3)
2ф3-ф2-ф +
(2ф3-ф2-ф4)(ф-фз)
2(ф3-ф4)
,(1.3.18)
4 2(ф3 -ф2)(ф4 -ф3)
Аналогично у Северного полюса: