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高层大气风场和温度场是研究太阳和地磁活动引起的热层暴和电离层暴、热层-电离层耦合、以及高层大气动力学非常重要的物理参数。高层大气既是近地空间环境预报的重点区域,又是大多数卫星轨道所在的区域,所以对高层大气风场和温度的探测和研究具有重要的科学意义和应用价值。由于探测的困难和数据的缺乏,对于高层大气风场和温度的认识还非常有限,是目前国际上空间天气研究的热点课题。 具有高分辨率和高灵敏度的Fabry-Perot干涉仪(FPI)被广泛的应用于中高层大气气辉的观测中,通过观测夜间所发生的OI630.0nm的微弱气辉辐射,光谱仪可以获取明暗相间的干涉圆环。所观测到的干涉圆环图样包含有气辉辐射层风速引起的波长多普勒频移信息和温度引起的多普勒热增宽的信息。通过对干涉条纹的处理,可反演出高层大气风速和温度。 本文主要是基于FPI干涉仪观测的气辉数据对反演大气风速和温度的方法进行研究和对比。利用半径法、完整的傅里叶级数描述法和非线性回归拟合方法分别对安装在河北省境内国家天文台兴隆园区(40.2°N,117.4°E)的FPI所获得的地基中高层大气气辉观测数据进行风速和温度的反演。反演结果表明,半径法只能反演出大气风速,完整的傅里叶级数描述法和非线性回归拟合法在反演出风速的同时也能反演出温度。在误差范围内,三种方法反演的风速结果存在很好的一致性。但半径法存在着时间和空间上不统一,其误差较大。把完整的傅里叶级数法和非线性回归拟合法的反演结果与FPI自带的结果作比较,在误差允许的范围内,风速的结果非常吻合,温度的反演结果存在着小于100K的误差,但其一天内的变化趋势相同!把反演的风速和温度的结果与hmw07模型和msise-00模拟相比较,发现反演的风场和温度结果与经验模型存在着一定的差异性。在反演的方法上,与完整的傅里叶级数描述法相比较,非线性回归拟合法更完整的利用了观测数据的信息,反演结果可信度较高。