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HWM07模式风场在高度60~100 km的精度及建模初步研究

本站小编 Free考研考试/2022-01-03

程胡华1,,
武帅2,
宿兴涛3,
赵亮4
1. 63729部队, 太原 030027
2. 32021部队, 北京 100094
3. 61540部队, 北京 100029
4. 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG), 北京 100029

基金项目: 国家重点研发计划"全球变化与应对"专项(2018YFA0606203), 中国科学院战略性先导科技专项(A类)(XDA17010105)和国家自然科学基金项目(41574178、41305131)资助


详细信息
作者简介: 程胡华, 男, 1983年生, 博士, 主要从事空间大气环境、气象保障等研究.E-mail:397849854@qq.com
中图分类号: P351

收稿日期:2018-11-16
修回日期:2019-06-17
上线日期:2020-01-05



Preliminary study on precision of HWM07 and modeling at an altitude of 60~100 km

CHENG HuHua1,,
WU Shuai2,
XIU XingTao3,
ZHAO Liang4
1. 63729 Troops of Chinese People's Liberation Army, Taiyuan 030027, China
2. 32021 Troops of Chinese People's Liberation Army, Beijing 100094, China
3. 61540 Troops of Chinese People's Liberation Army, Beijing 100029, China
4. State Key Laboratory of Numerical Modeling for Atmosphere Sciences and Geophysical Fluid Dynamics, Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China


MSC: P351

--> Received Date: 16 November 2018
Revised Date: 17 June 2019
Available Online: 05 January 2020


摘要
HWM07模式是一个应用广泛的国际标准参考大气风场模式,其在航天飞行器的设计阶段具有重要作用.因此,研究该模式风场精度具有重要意义,本文以廊坊中频雷达的风场资料(2014-2016年)为基准,利用偏差、绝对差、相关系数、相对偏差和Lomb-Scargle周期图方法,研究HWM07模式风场在高度60~100 km的精度,最后,对本文建立的60~100 km风场预报模型(UVDerM模型)精度进行分析.结果表明,在高度60~100 km范围内,(1)HWM07模式的纬向风偏差、绝对差、相关系数、相对偏差的平均值分别为14.0039 m·s-1、34.4750 m·s-1、0.1832、-75.4822%,经向风偏差、绝对差、相关系数、相对偏差的平均值分别为-2.0019 m·s-1、25.3689 m·s-1、0.1442、-88.9980%;经向风、纬向风的统计特征均与高度、季节有密切关系;(2)Lomb-Scargle周期图结果表明,中频雷达、HWM07模式风场在同一高度层显著(通过90%显著性检验)含有的波周期及功率谱存在较明显差异,不同高度、不同季节显著含有的波周期和功率谱也存在明显差异;(3)在高度86~92 km,准全日潮汐波、准半日潮汐波分别在冬季、夏季的HWM07模式风场变化特征中为主要作用,而对中频雷达风场变化特征起主要作用的大气波动特征与高度、季节有关;(4)相对于HWM07模式风场,由UVDerM模型得到的纬向风更接近实况资料,但经向风无改进效果.
HWM07模式/
中频雷达/
风场/
精度/
60~100 km

HWM07 is a widely used international standard reference atmospheric wind field model, and play an important role in the spacecraft designed stage. Therefore, it is important to analyze the precision of HWM07 model. Based on wind field data (2014-2016) provided by medium-frequency (MF) radar in Langfang, the precision of wind field of HWM07 model at an altitude of 60~100 km was quantitatively analyzed using deviation, absolute difference, correlation coefficient, relative deviation and Lomb-Scargle periodogram. At last, the precision of the 60~100 km wind field forecasting model (UVDerM model) established in the paper was analyzed. The results showed that at the altitude of 60~100 km, (1) The average of zonal wind deviation, absolute difference, correlation coefficient and relative deviation of HWM07 model was 14.0039 m·s-1, 34.4750 m·s-1, 0.1832 and -75.4822%, respectively. And the corresponding meridional wind was -2.0019 m·s-1, 25.3689 m·s-1, 0.1442 and -88.9980%, respectively. The statistical characteristics of meridional wind, zonal wind was all closely related to altitude and season. (2) The results of Lomb-Scargle periodogram showed that the period and the power spectrum of wind field from MF radar and HWM07 model were significantly different at the same altitude level. There were also significant differences in period and power spectrum in terms of different altitudes and seasons. (3) At an altitude of 86~92 km, quasi-diurnal and quasi-semidiurnal tidal waves played a major role in the wind field variation characteristics of HWM07 model in winter and summer respectively, while the atmospheric fluctuation characteristics that played a major role in the wind field variation characteristics of MF radar were related to altitude and season. (4) Compared with HWM07 model, the zonal wind obtained from the UVDerM model was closer to the real data, but the meridional wind had no improvement effect.
HWM07 model/
MF radar/
Wind field/
Precision/
60~100 km



PDF全文下载地址:

http://www.geophy.cn/data/article/export-pdf?id=dqwlxb_15290
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