平流层

摘要： 基于WRF模式对2011年6月16—19日一次东移西南涡过程的模拟,开展了西南涡激发平流层重力波的特征研究。东移西南涡可以分为发展、强盛和减弱3个阶段,每个阶段均伴随着强降雨天气,但由于降水位置和强度的不同,平流层重力波的分布和强度也不同。西南涡发展阶段,平流层重力波主要位于低涡的东侧,并向东北传播;西南涡强盛阶段,伴随对流降水的强度和范围明显增大,平流层重力波的振幅和范围也显著增大,且围绕西南涡的东侧和南侧呈现出半环状的重力波分布特征可分为两支,东侧波动波列表现为东北西南向分布,南侧的波列表现为东—西向分布;西南涡减弱阶段,重力波的振幅和范围均减小。波谱分析表明,重力波的纬向波数频率谱关于零频率呈非对称分布,且随着西南涡的增强,波谱在小尺度范围显著增大,即强对流更容易激发出小尺度的高频波;经向波数频率谱在波数较小谱段关于零频率基本呈对称分布,但在波数较大谱段,也呈非对称分布,这说明受平流层东风气流的影响,重力波主要向东传播。

摘要： 当前,气候变化和极端天气事件已引起全世界的广泛关注,成为人类社会亟待解决的重大科学问题,也是我国合理利用能源、规范人民生产活动、实现可持续发展的关键依据。但由于人类活动空间主要是对流层,在过去的很长一段时间里人们对气候变化、灾害性天气过程等问题的研究也主要着眼于对流层。平流层及平流层以上的大气层次由于不是人类活动的主要区域,较少受到公众的关注。

摘要： 平流层发射公司目前正在建造高超声速飞机的原型机,并计划让它从全球最大的飞机上发射。从该公司分享在社交媒体上的图片中我们可以看到,这架可重复利用的高超声速飞机Talon-A在制造厂中被组装起来后,外形圆滚滚的、憨态可掬。透过原型机的上层皮肤及其铺设工具,你可以窥见这架飞机最终呈现在世人眼前的样子。

摘要： 本文以内蒙古高空风速为研究对象,通过1979—2019年再分析风速资料,运用线性回归等方法分析该地区高空风速变化趋势特征.结果表明,内蒙古接近地表等压面(1000～700 hPa)年平均风速有显著的微弱降低趋势.春秋两季变化趋势最明显,夏季的风速几乎没有变化,冬季变化主要集中在最低层和最高层.三个厚度层的年平均风速变化趋势均未通过90％信度检验.春季的对流层上层风速呈现上升趋势;秋季的对流层中下层、对流层上层和平流层下层的风速都呈现下降趋势.

摘要： 地球上某些微生物可在火星暂时存活美国国家航空航天局(NASA)和德国航空航天中心于2019年向平流层发射了几种真菌和细菌生物。平流层是位于臭氧层上方的地球大气层的第二主要层,其条件与红色星球极为相似。

摘要： 为解决低功耗电子设备在平流层低温低气压环境中的自主保温问题,本文通过试验测试和仿真计算方法,研究了典型低功耗设备在地面条件和平流层低温低气压条件下的温升特性、温度场分布特点和自主保温特性,详细对比分析了不同加热位置对设备温升的影响,得到了加热效果较优的自主保温设计方案,为平流层搭栽设备的低温低气压环境适应性提供了解决途径。

摘要： 平流层浮空器飞行试验要求在拟定空域范围内开展,通过寻找平流层准零风层来实现区域驻空飞行.本文利用探空仪获取了试验地区风速、风向、压力、温度要素随高度分布规律,同时进行该地区平流层准零风层判断分析,使用包含平流层浮空器动力学模型和热力学模型的计算软件进行飞行轨迹仿真,并结合实际地域进行飞行轨迹和落点预测.结果表明:在探测时间段内,该地区20km高度附近存在风速不大于5m/s的弱风层,18～22km存在风向变化超过180°的切变风;17～19km最低温度为-71°C,19～22km温度由-70°C上升至～59°C;19～22km压力由65.4hPa降低至40hPa;在19～20km区间,存在持续时间不小于12h的准零风层,基于气象要素规律仿真预测12h内飞行轨迹不超出拟定空域,落点在开阔地点,并通过飞行试验得到有效验证.

摘要： 1全球变暖正在威胁北极的臭氧层近期,一个国际研究团队在一篇发表于《自然·通讯》的论文中表示,由于全球变暖,北极极涡(一个在北极平流层中形成的低压系统)在冬季正在出现频繁、极端的低温,这种改变会促使平流层中形成云,而这些云能为几十年前由人类排放的含氯氟烃、哈龙等化学物质提供合适的反应条件,促使其和平流层中的臭氧反应,消耗臭氧。

摘要： 采用1980-2000年的ERA-Interim再分析资料,计算北半球冬季各月(12月、1月、2月)行星波的Eliassen-Palm(EP)通量及其散度,并按冬季不同月份分析平流层整层温度和纬向风场的十年际变化特征与行星波活动变化的关系.结果 表明,温度的十年际变化在高纬度中下平流层12月呈明显增温趋势,1月转为较弱的冷却趋势,2月为明显的冷却趋势.纬向风在中高纬平流层12月呈明显的减速变化,1月减速区与加速区相间分布但强度均较弱,而2月为明显的加速趋势.12月行星波沿低纬度波导向热带对流层顶的传播减弱,沿极地波导向平流层整层的传播明显加强;1月沿两支波导的传播趋势未变但均较弱;而2月行星波沿低纬度波导的传播转为加强趋势,沿极地波导的传播转为减弱趋势.相应地,EP通量散度场的十年际变化形势沿两支波导在12月与2月相反,1月为过渡阶段.因此,北极平流层温度、纬向风、EP通量及其散度场的十年际变化在冬季内呈现一个从北半球环状模(Northern Hemisphere Annular Mode,NAM)的负极趋势向正极趋势逐月演变的过程.

摘要： 次季节预测是无缝隙天气预报气候预测业务的重要环节和难点所在,丰富次季节尺度预报因子、提高次季节尺度预测水平对防灾减灾工作的决策部署具有重要意义和显著价值.本文着重介绍了北半球冬季大陆尺度寒潮低温事件的次季节尺度预测新因子——平流层大气质量环流脉冲事件.平流层大气质量环流脉冲指数具有一定的次季节尺度可预测性,与逐个大范围极端温度事件存在物理联系,实时计算可行,可搭建以平流层大气质量环流变率为基础、以北半球中纬度地区冬季低温灾害次季节尺度预测为目标的动力-统计预测模型.

摘要： 利用1979-2015年ERA-interim月平均再分析资料,分析了夏季南亚高压(SAH)与邻近上对流层下平流层(UTLS)区水汽空间分布特征,讨论了二者的相关关系和因果联系.结果表明:1)在对流层上层,水汽大值区位于SAH的东南侧,并随高度增加向西北倾斜到100hPa,水汽大值中心基本位于SAH中心附近.2)SAH偏强(弱)时,SAH东部UTLS区水汽显著偏多(少),而SAH西北部水汽异常不显著.3)SAH偏强(弱)时SAH中部UTLS区水汽偏多(少)可能与SAH对水汽的抽吸和对水汽输送屏障有关.4)而AH偏强(弱)时SAH东南侧UTLS区水汽偏多(少)可能与深对流输送的水汽潜热释放有关.

摘要： 武汉中间层-平流层-对流层(MST)雷达能够探测对流层及下平流层区域(2-25km)和中间层(60-90km)区域的大气三维风场,产出三维风速、大气折射指数结构常数、回波信噪比、回波谱宽等探测数据,是子午工程中监测中高层大气环境的重要设备之一.本文利用这一特性研究在冷锋期间平流层的回波特征变化。探测结果表明，在冷锋来临时，平流层回波结构发生改变，不再保持明显的角谱特性，并且在对流层顶以上的16-17km高度出现了持续的强回波带。通过风场数据的分析发现，在相同高度的径向风和纬向风出现较大的剪切值，出现了剪切不稳定性。在对探空气球的数据进行进一步分析之后发现，在冷锋过境时，该区域存在传播方向向上的重力波。由此推断，可能是冷锋过境期问在锋面附近产生的重力波向上传播到平流层，调制了大气风场，使得在强回波高度产生了较强的风剪切，从而激发了KHI不稳定性，导致湍流的生成和发展。高能量湍流的形成使得以布拉格散射为主的斜向散射回波具有较宽的谱宽值以及较大的信噪比，因而在回波图上表现为强带状回波。

摘要： 近年来,国内外在平流层开展的活动日益增多,对于平流层环境的监测与预报已成为重大需求.为了研究新疆地区平流层风场环境特征与规律,本文利用2003年～2012年的NCEP再分析风场资料,对新疆地区平流层底层不同高度风场的季节变化、纬向风转换时间进行了分析研究,然后利用博斯腾湖地区某站点2004年～2012年实测高空风资料,对历年东西风转换层形成和消亡时间进行了统计分析,重点对2012年准零风层的起始高度、稳定高度及厚度等空间变化特征进行了分析研究,对4月～10月的准零风层的风向及风速等级概率分布进行了拟合分析.结果表明,新疆地区平流层底层风场环境具有明显的季节变化和空间变化特征,准零风层风向、风速存在明显的季节变化特征.这些结论使我们对平流层底层风场结构和变化特征有了更充分的认识,为平流层气象保障提供了技术支撑.

摘要： 本文利用ERA-Interim逐日再分析资料,结合多种统计方法,分析了低纬地区平流层准零风层(Quasi-Zero Wind Layer,QZWL)的时空分布特征.低纬地区QZWL主要受到热带平流层大气环流季节性变化和平流层准两年振荡(Quasi-Biennial Oscillation,QBO)的影响.在二者共同作用下,低纬地区QZWL高概率带可分为南北两支:“北支”出现在10月至次年4月间,QBO东风位相中心纬度基本维持在20°N附近,西风位相中心纬度随高度降低南移明显;“南支”仅发生在QBO西风位相期间,5～11月出现在5°N附近,其余时段与“北支”合并,可以认为是“北支”向南延伸.通过对比高概率带两站Weibull概率密度函数与风速资料的拟合结果,表明Weibull分布可以很好拟合不同QBO位相下平流层逐月风速频率分布.

摘要： 本文使用1958-2013年的NCEP/NCAR和JRA55再分析数据分析了平流层极涡的主模态.对10hPa位势高度的EOF分析表明,EOF1代表了极涡强度的年际变化而EOF2和EOF3则描述了极涡偏离极点的特征,均为行星波1波分布而位相存在偏差.

摘要： 本文针对平流层飞艇螺旋桨的低密度、低来流速度下的效率问题,利用3m×2m结冰风洞在高空环境模拟上的优势,分析提出了在结冰风洞开展高空螺旋桨效率考核的试验方案.该方案的提出,为平流层飞艇螺旋桨低雷诺数气动试验研究的开展奠定了基础.

摘要： 利用COSMIC掩星观测数据研究了从2007年到2014年全球范围内在平流层高度上重力波势能的分布及变化.发现随着纬度增加,对流激发的重力波作用越来越弱,而地形诱发的重力波作用越来越明显.而在地势明显而未被引起足够重视的青藏高原地区,观测到了多年较强的地形诱发的重力波活动.从全球范围来看,地形诱发的重力波强度与地势高度也有一定关系,并在向上传播的过程中受到显著的风场过滤作用.

摘要： 平流层气球吊篮系统在现代科学观测试验以及无线通信领域拥有广阔的应用前景.吊篮姿态通常由相应的姿态控制系统来调整和控制,其中基于PID控制的反作用惯性轮主要用于调整吊篮方位姿态,抑制球体扰动对姿态的干扰影响,使仪器稳定地达到跟踪性能并指向地面目标.在PID控制的基础上结合遗传算法对姿态控制系统中的控制参数按某些性能指标最优来进行整定并得到参数优化值,避免了单独使用PID控制所得到的局部最优参数值.最后使用MATLAB/Simulink对吊篮姿态控制系统进行仿真试验.结果表明,相比于传统工程整定方法,使用遗传算法优化后的PID参数能够改善吊篮姿态控制系统的性能,可以实现某些性能的最优化,缩减系统开发时间.

摘要： 利用NCEP月平均再分析资料,用相关分析的方法研究了齐齐哈尔春季气温与前期环流场之间的联系.结果表明,齐齐哈尔春季气温与3月份北极涛动存在显著的正相关,3月北极涛动指数又与前期2月的50hPa高度场相关最显著.进一步分析表明春季气温与2月平流层50hPa高度场有显著关联,得到了春季气温预测的平流层指示信号,并对异常高低温年该信号的表现进行了检验评价与分析.

摘要： 为实现临近空间浮空器的区域持久驻空和运行操作简便,本文提出了一种具有对环境综合利用的新型临近空间浮空器.本文介绍了该新型浮空器的总体构成、工作原理和主要特点,分析了其在20km处的推阻、能源、浮重三大平衡,通过建模与仿真,得到了相应的参数结果.最后对驻空高度、抗风速度、浮空器囊体密度和储能电池能量密度等参数分别进行了敏感性分析.分析表明,参数的选取对浮空器总质量和体积有着至关重要的影响.

摘要： 本发明公开了一种平流层臭氧侵入对流层中低层的卫星遥感识别方法及系统，该方法及系统中利用紫外和热红外高光谱卫星遥感数据反演大尺度空间范围的臭氧垂直廓线，同时利用热红外高光谱数据同时反演获取一氧化碳和相对湿度垂直廓线数据，考虑一致性问题，利用热红外高光谱数据同时反演臭氧、一氧化碳和相对湿度垂直廓线，再结合地面监测站点数据和位涡垂直分布情况，精准判别平流层臭氧侵入对流层中低层事件，为近地面臭氧成因分析和污染治理提供数据支撑。

摘要： 本发明公开了一种反演上对流层与下平流层风场的方法及装置，利用无线电掩星探测到的温度廓线信息进行风场反演，计算获得所述风场的物理特征参数；结合5度水平分辨率的对流层顶层数据对风场进行匹配，得到风场的对流层顶信息；结合0.1度水平分辨率的地形数据对所述风场进行匹配，得到风场的海陆和地形高度信息；结合0.5度水平分辨率的地表和海表温度数据对风场进行匹配，得到所述风场的下垫面温度信息；将计算得到的风场物理特征参数与风场的对流层顶信息、海陆和地形高度信息以及下垫面温度信息进行匹配，构建风场特征参数数据集。上述方法及装置能提供全天候的高时空分辨率的大气风场数据。

摘要： 本发明公开了一种软式平流层飞艇的浮力压力质心一体化调节系统，涉及浮空飞行器技术，包括主气囊、氦气囊、热力循环装置、前调节气囊、后调节气囊、前储液囊体、后储液囊体、压力计、鼓风机、姿态传感器、前气管、后气管、前液管、后液管；主气囊为飞艇低阻外形，内充空气，为超压结构，提供飞艇气动外形和结构刚度；氦气囊≥2个，分舱设置于主气囊的内部，内充氦气，为飞艇提供主浮力；热力循环装置设置于主气囊的底部，实现浮力调节工质气液相变热力循环；前调节气囊设置于主气囊前端，后调节气囊设置于主气囊后端；前储液囊体设置于前调节气囊的下部；后储液囊体设置于后调节气囊的下部。本发明可实现飞艇的高度保持、压力控制和姿态稳定。

摘要： 本发明涉及飞艇技术领域，提供一种平流层飞艇返场降落方法及控制平流层飞艇返场降落的系统，该方法包括以下步骤：将平流层飞艇下降至中低空空域；将拖拽飞艇行驶至平流层飞艇的前方并高于平流层飞艇；该拖拽飞艇包括拖拽绳、套环，该套环设置在拖拽绳的末端；该平流层飞艇的前部设有可与套环锁紧或解除连接的闭锁器；调整拖拽飞艇和平流层飞艇的速率和高度，将拖拽绳垂直向下释放，使套环与闭锁器锁紧，停止释放拖拽绳；控制拖拽飞艇牵引平流层飞艇向预定回收区域飞行；到达预定回收区域后，解除套环和闭锁器的连接，回收平流层飞艇。本方案能够保证平流层飞艇安全、完整地返场。

摘要： 本发明涉及飞艇技术领域，提供一种平流层飞艇返场降落方法及控制平流层飞艇返场降落的系统，该方法包括以下步骤：将平流层飞艇下降至中低空空域；将拖拽飞艇行驶至平流层飞艇的前方并高于平流层飞艇；该拖拽飞艇包括拖拽绳、套环，该套环设置在拖拽绳的末端；该平流层飞艇的前部设有可与套环锁紧或解除连接的闭锁器；调整拖拽飞艇和平流层飞艇的速率和高度，将拖拽绳垂直向下释放，使套环与闭锁器锁紧，停止释放拖拽绳；控制拖拽飞艇牵引平流层飞艇向预定回收区域飞行；到达预定回收区域后，解除套环和闭锁器的连接，回收平流层飞艇。本方案能够保证平流层飞艇安全、完整地返场。

摘要： 本发明公开一种半硬式平流层飞艇骨架及半硬式平流层飞艇，半硬式平流层飞艇骨架包括：大加劲环、小加劲环、纵拉杆、中心轴、头锥和尾锥，其中多个大加劲环分布于飞艇艇身，艇头和艇尾各自分布有一或多个小加劲环，多组纵拉杆均匀分布在大加劲环和小加劲环的圆周上将大、小加劲环依次连接起来，其中纵拉杆和大、小加劲环围绕并保护飞艇蒙皮；以及中心轴位于飞艇蒙皮内，其中中心轴的一端与纵拉杆的一端通过头锥连接起来，中心轴的另一端与纵拉杆的另一端通过尾锥连接起来。通过飞艇蒙皮外面的大、小加劲环和纵拉杆组成的整体骨架为飞艇囊体提供了刚性保护，有利于在超压失压时艇体形状的保持。

摘要： 本发明涉及典型城市地区平流层臭氧侵入对流层中低层的综合监测识别方法。本发明的方法包括以下的步骤：S1：判定侵入发生时空；S2：臭氧垂直浓度变化判定；S3：光化学反应及其他污染传输排除：S4：区域确认和近地面影响判定。本发明综合气象条件和环境要素，大气现场监测、模式模拟与再分析有效结合，以长时间序列历史数据和近时段短期数据的应用结合，利用七大类数据的协同分析，包含高分辨率大气再分析数据、卫星遥感反演廓线数据、后向轨迹模型模拟、雷达监测数据、地面污染物监测数据、边界层数据、近地面气象数据，充分发挥各类数据的应用优势，弥补单类型数据的时空连贯性和验证性不足，建立了平流层臭氧深层侵入四步综合监测识别方法。

摘要： 本发明公开了一种平流层臭氧侵入对流层中低层的卫星遥感识别方法及系统，该方法及系统中利用紫外和热红外高光谱卫星遥感数据反演大尺度空间范围的臭氧垂直廓线，同时利用热红外高光谱数据同时反演获取一氧化碳和相对湿度垂直廓线数据，考虑一致性问题，利用热红外高光谱数据同时反演臭氧、一氧化碳和相对湿度垂直廓线，再结合地面监测站点数据和位涡垂直分布情况，精准判别平流层臭氧侵入对流层中低层事件，为近地面臭氧成因分析和污染治理提供数据支撑。

摘要： 本发明公开了一种反演上对流层与下平流层风场的方法及装置，利用无线电掩星探测到的温度廓线信息进行风场反演，计算获得所述风场的物理特征参数；结合5度水平分辨率的对流层顶层数据对风场进行匹配，得到风场的对流层顶信息；结合0.1度水平分辨率的地形数据对所述风场进行匹配，得到风场的海陆和地形高度信息；结合0.5度水平分辨率的地表和海表温度数据对风场进行匹配，得到所述风场的下垫面温度信息；将计算得到的风场物理特征参数与风场的对流层顶信息、海陆和地形高度信息以及下垫面温度信息进行匹配，构建风场特征参数数据集。上述方法及装置能提供全天候的高时空分辨率的大气风场数据。

摘要： 本实用新型公开一种半硬式平流层飞艇骨架及半硬式平流层飞艇，半硬式平流层飞艇骨架包括：大加劲环、小加劲环、纵拉杆、中心轴、头锥和尾锥，其中多个大加劲环分布于飞艇艇身，艇头和艇尾各自分布有一或多个小加劲环，多组纵拉杆均匀分布在大加劲环和小加劲环的圆周上将大、小加劲环依次连接起来，其中纵拉杆和大、小加劲环围绕并保护飞艇蒙皮；以及中心轴位于飞艇蒙皮内，其中中心轴的一端与纵拉杆的一端通过头锥连接起来，中心轴的另一端与纵拉杆的另一端通过尾锥连接起来。通过飞艇蒙皮外面的大、小加劲环和纵拉杆组成的整体骨架为飞艇囊体提供了刚性保护，有利于在超压失压时艇体形状的保持。