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武汉MST雷达简介
发布时间:[2023-02-28] 来源:[数据中心] 点击量:[84]


武汉MST雷达坐落在湖北省崇阳县(29.51°N,114.13°E),海拔高度约为73m,总占地约10000平方米,由国家重大科技基础设施建设项目 ——东半球空间环境地基综合监测子午链项目(简称“子午工程”)以及国家“211工程”武汉大学空间物理学重点学科建设项目共同投资建设,2012年完成建设开始运行至今。

MST雷达是一种大气层观测专用的大型相控阵雷达,主要用于观测中间层(Mesosphere)-平流层(Stratosphere) -对流层 (Troposphere) 的风场矢量和湍流,必要时也可扩展功能至低热层大气状态的监测,是目前对流层、平流层和中间层中性大气三维风场探测能力最强大的无线电设备。武汉MST雷达工作频率为53.8 MHz,其天线阵列由576根八木天线单元构成,总峰值功率为172.8kW。MST雷达的主要设备包括天线系统、馈线系统、全固态发射系统、数字接收系统、波束控制系统、信号处理系统、数据处理及产品生成系统、用户终端等。

与其他高空测风系统相比,MST雷达具有时间及空间分辨率高、不间断持续观测时间长、探测高度范围大、时效性强等特点。与再分析数据相比,受益于更高的时间分辨率,MST雷达为研究对流层顶高度的短周期变化提供了可能性。众所周知,大气潮汐是受太阳辐射能量激发的全球振荡波,潮汐波是调制对流层顶进行日或半日周期变化的重要机制。在没有高分辨率大气压、温度数据的情况下,雷达反演的风场数据是观测潮汐波的重要途径。MST雷达的持续观测运行对于深入研究中高层大气风场的空间结构和时间变化、弄清中高层大气风场与电离层以及低层大气的耦合机制、探究中高层大气中关键的动力学过程、建立我国中低纬上空中高层大气风场模式、提供空间环境监测和预报服务等具有重要的科学意义和工程应用价值。

 

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图1 武汉MST雷达全景

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图2 武汉MST雷达机房

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图3武汉MST雷达天线阵列

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图4武汉MST雷达系统框图

近年来利用武汉MST雷达发表的部分科研论文:

[1]   QING H Y, ZHOU C, ZHAO Z Y, et al. A statistical study of inertia gravity waves in the troposphere based on the measurements of Wuhan Atmosphere Radio Exploration (WARE) radar [J]. JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-ATMOSPHERES, 2014, 119(7):3701-3714.

[2]   青海银, 张援农, 周晨, . 基于MST雷达垂直风速的大气温度剖面反演[J]. 物理学报, 2014, 63(09): 202-208.

[3]   HUANG C M, ZHAO S D, ZHOU Q H, et al. WHU VHF radar observations of the diurnal tide and its variability in the lower atmosphere over Chongyang (114.14° E, 29.53° N), China[J]. Annales Geophysicae, 2015, 33(7), 865-874.

[4]   CHEN G, CUI X, CHEN F L, et al. MST Radars of Chinese Meridian Project: System Description and Atmospheric Wind Measurement [J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2016, 54(8): 4513-4523.

[5]   HUANG C M, ZHAO S D, CHEN G, et al. Planetary Wave Characteristics in the Lower Atmosphere Over Xianghe (117.00 degrees E, 39.77 degrees N), China, Revealed by the Beijing MST Radar and MERRA Data[J]. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 2017,122(18): 9745-9758.

[6]   CHEN F L, CHEN G, SHI C H, et al. Strong downdrafts preceding rapid tropopause ascent and their potential to identify cross-tropopause stratospheric intrusions[J]. Annals of Geophysics, 2018, 36(5): 1403-1417.

[7]   青海银, 赵正予, 周晨. 基于武汉MST雷达的对流层顶观测研究[J]. 地球物理学进展, 2018, 33(04): 1395-1402.

[8]   潘震豪, 周晓明, 陈罡, . 冷锋期间武汉MST雷达低平流层回波异常现象[J]. 空间科学学报, 2018, 38(04): 492-501.

[9]   QING H Y, ZHAO Z Y, XU Y H, et al. Observation and Study of the Aspect Sensitivity and Echo Mechanism Based on the Wuhan MST Radar [J]. IEEE GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING LETTERS, 2019, 16(2):211-215.

[10] ZHANG W F, CHEN G, ZHANG S D, et al. Statistical study of the midlatitude mesospheric vertical winds observed by the Wuhan and Beijing MST radars in China. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2020, 125(18). DOI: 10.1029/2020JD032776.

[11]龚晚林,周晓明,陈罡,张维帆.20122020年武汉崇阳站MST雷达回波数据集[J].中国科学数据(中英文网络版),2021,6(02):41-56.

[12]曾荒原,龚晚林,周晓明,陈罡.基于武汉MST雷达的对流层异常强反射回波观测[J].太赫兹科学与电子信息学报,2022,20(08):824-829.

 

部分科研展示:

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u  武汉MST雷达观测到的复合年的中间层平均纬向风(上图)和经向风(下图),分别以东向风和北向风为正。(数据来自武汉MST雷达2012-2017年观测结果)

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u  武汉MST雷达记录的低模式(左)和中模式(右)风场矢量,20141130日到121日。箭头的大小表示风速的大小,向上箭头表示北向,风的强度由等高线表示。

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u  2015710号到12号武汉MST雷达在台风灿鸿期间经向风场强度图(负值为北风)。绿色粗箭头表示台风灿鸿在浙江舟山登陆的时间(UT)。

 

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u  201514-5日,雷达观测到的冷锋锋区案例