第22卷第12期
2010年12月
强激光与粒子束H I G H P()W E R L A SE R A N D P A R TI C I 。E B E A M S V 01．22，N o ．12D ec ．。2010文章编号：1001—4322(2010)12—2799～04
+胡月宏，强希文，冯建伟，张志刚，韩燕，宗飞，李岩
(中国人民解放军63655部队，鸟鲁木齐841700)
摘要：提出一种适合戈壁沙漠地区的近地面大气湍流模型。通过测量近地面层不同高度处温度、湿
度、压强和风速等常规气象参数。结合模型可给出近地面层大气湍流强度。模型计算的近地面层大气湍流强度 集效应
通常白天值最大，中午前后出现较宽的最大值区间，在日出时段和日落时段出现较明显的最小值，夜间呈不规
则变化。该结果能够很好地反映近地面层大气湍流强度的变化特性。在影响大气湍流强度变化的参数中，大气
温度的变化趋势直接影响着大气湍流强度的变化：通常白天大气温差较高时，大气湍流强度较强；大气温差较
低时，大气湍流强度较弱；大气温差起伏较大的时刻，大气湍流强度的变化也会较大，大气温差起伏趋势与大气
郎咸白湍流强度变化趋势有相似之处。
关键词：大气光学；大气湍流；折射率结构常数；
建模技术中图分类号：0433．1
文献标志码：A doi ：10．3788／H P L PB 20102212．2799近地面层大气湍流受地理、气象等要素的影响较大，在整层大气湍流中起着重要作用，当激光束在其中传输时，会产生光束扩展、光斑抖动和相干性退化等效应，影响着在近地面完成的与大气传输相关的激光通讯、激光跟踪等激光工程的应用l l 。4]，因此需要掌握近地面层大气湍流的变化特性。虽然目前有多种方法测鼍大气折射率结构常数C ：，但由于种种条件限制，直接测鼍的结果很有限，因此通过建模的方法获得C ：，对光学工程
的实际应用有重要意义。国外在建模方面的研究开展得较早，其中美国和俄罗斯的研究最为突出与全面，处于世界领先地位，20世纪70年代以来已经建立了多种大气折射率结构常数模型。与已建模型相比¨6|，本文利用温度、湿度、压强和风速等常规气象参数，结合近地面层大气湍流模型川，建立相应的近地面层大气湍流数学模型，其计算结果能够很好地反映近地面层大气湍流变化特性。 l 近地面大气湍流数学模型的描述’
一氧化二氮大气折射率结构常数G 是表征大气湍流强弱的参数，可利用温度、湿度、压强和风速等常规气象参数计算C 。
热管技术对近地面大气湍流，基于Tat ar ski i 的结构函数公式，大气折射率结构常数为阳1
trac 沁，一6≥(笔)2
蝮蛇抗栓酶
㈩式中：6为O bukhov —C or r si n 常数，通常取值为0．86；2为距离地面的高度(m )；kH 为湍流导温率；e 是能量耗散率；3n ／3z 为折射率的垂直梯度。考虑到近地面层大气压力的空间变化可以忽略不计，折射率垂直梯度计算公
式为笔=舅dazO+a_dqn aaqz 一{一M l (A)毒一1．61[M 2(A)一M l(A)舞])芋篓×，o 。6+
1．61[／912(A )一M l (A )]睾翌×10—6
(2)式中：P 为大气压强(hPa)；T 为温度(K )；口为位温，计算公式为嘲
口一T(p 。／P)o 286
P 。=100kPa ，比湿q(g ／g)计算公式为m 1q ：。：“唑丝掣：0．62u q 粥枷彘q 2s 2“———■一2粥!i 010…
式中：P 砷为丁=273．15K 时的饱和水气压，其值为610．78Pa ；当丁≥273．15K 时，口=7．5，b=237．3，当丁<*收稿日期：2009—12—24；修订日期：2010—07—01
基金项目：国防科技基础研究基金项H
作者简介：胡月宏(1979一)，女，硕士研究生。主要从事大气光学技术研究；hh070512@si na ．c or n 。
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