利用中壢特高頻雷達測量中層大氣潮汐之三維風場觀測研究

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研究生：	陳凱胤 Kai-yin,Chen
論文名稱：	利用中壢特高頻雷達測量中層大氣潮汐之三維風場觀測研究 Observation of Atmospheric Tides of Three Dimensional Wind Field in Mesosphere Using Chungli VHF Radar
指導教授：	朱延祥 Yen-Hsyang Chu
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	地球科學學院 - 太空科學研究所 Graduate Institute of Space Science
論文出版年：	2016
畢業學年度：	104
語文別：	中文
論文頁數：	103
中文關鍵詞：	流星尾、風場、中層大氣、背景雜訊
外文關鍵詞：	back ground noise
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本研究係利用中壢特高頻雷達站於民國101年增設的一組干涉天線陣列，該陣列由5座八木天線排列成非等間距之十字型，提供干涉定位所需5路接收信號。此論文改動了以往低密度流星尾篩選機制，舊有篩選條件在於人為給一定數值做為篩選門檻，本次研究則是根據不斷隨時間變化的背景雜訊值制定篩選條件，更能符合實際情況，且篩選出更多流星尾事件。
研究過程中對背景雜訊和大氣參數的關聯性進行分析，發現背景雜訊值和相對濕度呈現正相關，但在降雨時則沒有此特性。利用動窗法計算中氣層三維風場，和HWM模型比較水平風場之後得到正相關的結果，且HWM14比HWM07更符合實際風場。

The antenna array which consists of five Yagi antenna was used in this research.Five Yagi antenna was placed in a cross shape and the distances of each Yagi were different.
The position of the target in three dimensional space can be derived by different phases.The targets may fail to locate because of different phases during operating in radar system and phase confusion.
By using IGRF model, different phases during operating in radar system can be solved and geometric logic can deal with the phase confusion.
Positions of the meteor tails can be located successfully and the three dimensional wind field of the mesosphere can be estimated with sliding window method.After surveying the HWM wind field observed, they are consist with my results and the Diurnal Tide features are quite obvious.

摘要 ................................................................................................................................................... i
abstract ........................................................................................................................................... ii
致謝 ................................................................................................................................................. iii
第一章 前言 ............................................................................................................................. 1
1.1 研究背景與動機 ................................................................................................................ 1
1.2 中壢VHF雷達簡介 ............................................................................................................ 2
第二章 流星尾相關基礎 ........................................................................................................ 5
2.1 流星現象 ............................................................................................................................. 5
2.2 低密度流星尾散射雷達方程式 ....................................................................................... 5
2.3 流星尾回波的基本處理與分類 ..................................................................................... 12
第三章 雷達干涉法與相關函數 ......................................................................................... 15
3.1 相關函數分析 .................................................................................................................. 15
3.1.1 自相關函數 .................................................................................................................. 15
3.1.2 互相關函數 .................................................................................................................. 16
3.2 目標物三維定位 .............................................................................................................. 17
3.2.1 干涉天線陣列干涉方程式推導 ............................................................................... 17
3.2.2 利用IGRF model 校正系統相位差 .......................................................................... 23
3.2.3 相位混淆處理 .............................................................................................................. 28
第四章 低密度流星尾回波自動篩選方法 ......................................................................... 32
4.1 雷達參數設定 .................................................................................................................. 32
4.2 流星尾資料自動篩選 ...................................................................................................... 34
4.3 背景雜訊值之影響 .......................................................................................................... 40
第五章 低密度流星尾回波分析 ......................................................................................... 59
5.1 流星尾回波三維空間定位 .............................................................................................. 59
5.2 風場計算 ........................................................................................................................... 71
5.3 流星尾回波風場與HWM比較 ......................................................................................... 81
6.1 結論 ................................................................................................................................... 87
6.2 未來展望 ........................................................................................................................... 88
參考文獻 ....................................................................................................................................... 89
                                

(1) Baggaley, W. J. and E. M. Poulter, ‘‘The radio meteor wind facility at Christchurch’’, New Zealand, Journal of Atmospheric and terrestrial Physics Vol. 40, pp. 941-943, 1978.
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90
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(12) 鍾明哲，利用中壢特高頻雷達新干涉天線陣列觀測中氣層之風場，國立中央大學太空科學研究所，碩士論文，2012。
(13) 國立中央大學─大氣科學系─大氣邊界層暨空氣污染實驗室，觀測資料，2014。

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