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远海海面大气光学湍流实验测量

王倩 梅海平 李玉剑 邵士勇 李学彬 饶瑞中

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远海海面大气光学湍流实验测量

王倩, 梅海平, 李玉剑, 邵士勇, 李学彬, 饶瑞中

Experimental investigation of open sea atmospheric optical turbulence

Wang Qian, Mei Hai-Ping, Li Yu-Jian, Shao Shi-Yong, Li Xue-Bin, Rao Rui-Zhong
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  • 将光纤湍流测量系统搭载于我国的远望号航天测量船, 首次实现了远海海面大气光学湍流的空间多点同步测量, 初步获得了远海海面大气光学湍流的基本特征和定量数据. 测量共进行了37天, 测量数据处理包括大气光学湍流强度的统计分析、采用Greenwood湍流空间相关函数模型对实测的光学湍流空间相关函数进行非线性拟合从而获得湍流的空间外尺度, 以及采用分段拟合算法获取光学湍流的功率谱标度指数. 结果表明: 海面大气光学湍流强度中等偏弱, 且无明显规律性的日变化趋势; 空间外尺度较小, 约为0.2-0.3 m; 湍流谱标度指数符合-5/3次方的概率均为25%左右, 低于相应的近地面概率.
    In this article, a high-quality fiber optical turbulence sensing array is arranged on the ocean-going instrumentation ship-Yuan Wang for 37 day continuous measurement. It is the first time that the spatial multipoint simultaneous measurement of maritime atmospheric optical turbulence has been realized. According to the measurement, the essential characteristics and quantitative data of the atmospheric optical turbulence on the open sea are obtained. Then the Greenwood spatial correlation function model is used for evaluating the outer scale of optical turbulence by a nonlinear fitting algorithm. Finally, the optical turbulence spectrum is divided into two sections, and the power spectrum scaling exponent is given by a section algorithm. Results show that the intensity of maritime atmospheric optical turbulence is a little smaller than that in the near ground layer and has no obvious diurnal variation characteristic. The value of outer scale is small and in a range of 0.2-0.3 m. It is easily found that the probability that the turbulence spectrum scaling exponent conforms to -5/3 is about 25% near the surface of open sea, which is smaller than that in the near ground layer.
      通信作者: 梅海平, hpmei@aiofm.ac.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 41205010)资助的课题.
      Corresponding author: Mei Hai-Ping, hpmei@aiofm.ac.cn
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 41205010).
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-10-29
  • 修回日期:  2015-12-04
  • 刊出日期:  2016-04-05

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