近日，国家无线电监测中心指导下属北京东方波泰无线电频谱技术研究所(以下简称研究所)经过刻苦攻关，立足国际前沿视角，聚焦各行业难点痛点问题，成功研制了全球电波传播大气模型系统。该系统可实现对流层范围内全球不同时段、任意地点的大气温度、湿度和压力等气象因子的精确建模和准确预测，从而提升对流层散射、大气波导通信等超视距电波传播模式的总体效能。

大气对流层中的两种超视距电波传播——大气波导和对流层散射具有抗毁性强、作用距离远、应用成本低等一系列优势。然而，对流层的电波传播会受到大气折射率效应、大气湍流、水汽、气溶胶粒子等气象因子的影响，造成在时、频、空域呈现机理复杂、多域交织、随机快变等一系列问题，使得其传输特性的准确建模与参数预测极具挑战性。

该系统聚焦上述问题，构建了高分辨率的全球大气时空数值模型，提供包括精准大气湍流、大气逆温层和大气折射率梯度在内的三维空间结构模型及预测，进而实现了对大气波导和对流层散射传播的发射时段、最优频段及仰角等核心参数的定量分析和预测。

系统的研制成功将电波的超视距传播计算，由基于经验统计的粗略估算变革为基于理论数值的精确计算，可提供未来7天以上，精度达1公里内的准确预测，从而显著提升了大气对流层超视距传播的可靠性、传输效率和适用场景。

图1 核心气象参数全球三维分布计算及展示系统

图2 北京-河北易县大气折射率梯度垂直剖面

(下部蓝色近地面出现大气折射率逆变区，代表大气波导结构形成)

延伸阅读：

大气波导：当近地层存在显著的逆温和随高度减少越迅速的水汽压，则越容易形成无线电波的超折射现象。由于射线的曲率大于地球表面的曲率，射线传播路径会向地球一侧弯曲，经地面产生反射后继续向前传播，继而又弯向地面，一直重复这个过程，类似于电波在波导中进行传播，便形成大气波导。大气波导主要分为3种类型：蒸发波导、表面波导和抬升波导。

对流层散射：指利用大气层中传播媒介的介质不均匀性对无线电波的散射作用进行的超短波、微波频段超视距电波传播。与大气波导的突发特性不同，对流层散射现象长期存在，但其散射效果、传输损耗具有明显时、空、频特异性和随机性。

作者：唱亮
来源：中国无线电管理
时间：2021-01-06