摘要本文简要介绍中间层顶的大气区域的相关特性以及研究的意义，分析USTC激光雷达系统探测系统的探测原理，着重分析钠原子精细结构以及激光雷达探测方程。精确描述激光雷达系统的各个部分，包括窄带激光发射部分，自准直控制系统，接受部分以及时序控制部分。学习IDL软件使用方法，利用12月份观测到的风场数据，通过IDL软件绘制出风场图，着重分析中间层顶的风切变，其与中间层顶的潮汐波有关。风切变的峰值与Brunt-Vaisala频率的平方有关。65271

毕业论文关键词 钠测温测风激光雷达；IDL；风切变；潮汐波

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title    The Temperature and Wind shears in the Mesopause Region observed by Na Wind-temperature Lidar      

Abstract

This article briefly describes the characteristics of the mesopause region and the significance of the study of the region,analyses the detection principles for the USTC lidar detection system，especially analyses the fine structure of sodium atoms and detecting equation of the lidar system.It describes the various parts of the laser radar system precisely , including the narrow laser emitting portion , autocollimating control system , the receiving portion and a timing control portion.We can draw the wind pictures by using the data sets observed by the lidar system during November and December in 2011 through IDL software.The wind shears in mesopause region are relevant to tidal waves，the maxium of wind shears is relevant to the square of Brunt-Vaisala frequency. 

Keywords  Na wind-temperature lidar  IDL  Wind shears  Tidal waves

目次

1 引言 1

2 激光雷达大气探测的工作原理 3

2.1 钠测风雷达基本方程 3

2.2 钠原子的精细结构 5

2.3 钠原子的荧光光谱 5

2.4 荧光光谱与温度、风场的关系 7

2.5 温度比和风速比 7

3 激光雷达的组成 8

3.1激光雷达发射机 8

3.1.1 CW环形激光器的动态锁定 9

3.1.2 三频激光发生器 11

3.1.3 脉冲染料放大器 13

3.2 激光雷达光束控制系统 15

3.2.1 人工准直方法 15

3.2.2 高光谱分辨率钠测风测温激光雷达系统的自动准直系统 16

3.3 激光雷达接收部分 17

3.3.1 将望远镜精确指向所需方向的方法 17

3.3.2 接收通道设置 18

3.4时序控制 18

4 中间层顶区域的风场观测结果 21

4.1 中间层的风切变 21

4.2 观测结果 22

总结 25

致谢 26

参考文献 27

1 引言

地球的外层是空气，称为大气层或大气圈。大气层所包围的是由海洋、江河和湖泊等组成的水圈，和由土壤及岩石所组成的岩石圈以及生活在这三圈之中的动植物和各种形态的生命，即所谓的生物圈。如果按照热态分布的特征来对地球大气进行分层，可分为对流层、平流层 、中间层 、热层和 外层，其中外层又称外溢层或者逃逸层。对流层最接近地面，是对流运动最显著的大气区域。对流层上边界线称为对流层顶，在赤道地区高度约17～18千米，在极地约8千米。平流层的范围为对流层顶至约50千米的大气层，该层内大气多作水平运动，对流十分微弱，臭氧层即位于这一区域内。中间层又称中层，范围是平流层顶至约80千米的大气区域。热层是中间层顶至300～500千米的大气层，热层顶以上的大气层称外层大气。气温的垂直分布见图1.1。