基于Hough函数的大气潮汐建模研究

以多年国际卫星探测数据为基础提取大气潮汐信号。发展和改进Laplace潮汐方程求解方案,建立完备的Hough函数集合。从正交展开分析原理出发，利用Hough函数展开分析方法解析大气潮汐特征空间结构，并根据Hough函数所代表的动力学机制解释卫星探测分析结果。与此同时利用多年分析的结果建立描述大气潮汐特征结构时空特征的模型，提高对大气潮汐时空变化动力学规律的综合认识水平。

利用美国TIMED（热层、电离层、中间层能量学和动力学）卫星研究计划在2002-2012年期间获取的的中层大气状态监测数据提取了为期10年长度的多种中层大气热力潮汐信号。在矢量风分析方面，克服了由于卫星数据系统性缺失而造成的潮汐信号分解困难，创建了具有足够纬度覆盖性质从而可以利用Hough模开展正交分析的长时间序列。发展了有效的计算方案，创建了与矢量风潮汐相关的Hough函数, 形成了满足多种大气热力潮汐特征空间结构分析的完整的Hough函数集合。利用Hough函数集合，重点针对矢量风潮汐成分开展了空间结构分解和重建分析工作，在创建潮汐时空变化模型方面取得了初步进展。以迁移性周日潮（DW1成分，周期为24小时，沿纬圈方向呈一波结构并向西传播）为对象开展了矢量风潮汐建模工作。首先利用与DW1潮汐对应的Hough函数集合，通过正交分解计算分析那些从卫星数据中提取的潮汐信号；然后考察在上述为期10年的分析时段中各Hough函数表征的潮汐结构（Hough模）对潮汐整体结构的贡献。初步的结果表明，对于矢量风DW1潮汐，第一传播Hough模起着支配的作用，呈现显著的半年震荡特征；同时也可以看到多种跨年的变化形态。另外，分析结果还表明在卫星数据覆盖的高度范围中（80-105km）第一衰减模也对潮汐整体结构相当影响；这与观测分析中所显示的热带外强潮汐信号情况是一致的。以这些分析结果为基础，关于DW1潮汐矢量风场的时间-空间模型重建工作正在进行中。