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非Kolmogorov大氣湍流的光學(xué)特性非Kolmogorov大氣湍流的光學(xué)特性Kolmogorov湍流理論描述的是一種理想狀態(tài)的大氣湍流：局地均勻各向同性湍流。任何偏離局地均勻各向同性的湍流都可稱為非Kolmogorov湍流。非Kolmogorov湍流的產(chǎn)生有兩種可能：一是初始大氣湍流的特征符合Kolmogorov理論，但有某種機(jī)制改變了湍流狀態(tài)，如大能量激光束加熱空氣形成非Kolmogorov大氣湍流；二是自然狀態(tài)的大氣湍流本身就常常偏離Kolmogorov理論，其一般狀態(tài)更多的情況下是非Kolmogorov湍流。  h 為距離地面的高度，H1、H2分別為特征高度，b1、b2為擬合系數(shù)。圖 2 繪出了 H1=2 km、H2=8 k、b1 = 8 、b2=10(實(shí)線)和 b1=15、b2=20(虛線)兩種情況下的冪指數(shù)廓線分布。這種模型僅供參考
在光傳播研究應(yīng)用中，進(jìn)行理論分析時(shí)，各種傳播效應(yīng)都通過對湍流功率譜的某種路徑以及空間頻率雙重積分表達(dá)出來。因此湍流功率譜的準(zhǔn)確表達(dá)是保證分析結(jié)果可靠的前提，而功率譜解析表達(dá)式的復(fù)雜程度決定了數(shù)學(xué)推導(dǎo)的難易程度。局地均勻各向同性湍流功率譜只在慣性區(qū)呈現(xiàn)冪律，理想的 Kolmogorov 湍流功率譜在全頻率空間都用冪律描述，而考慮湍流內(nèi)外特征尺度的 Tatarskii功率譜模型、von Karman功率譜模型等使功率譜數(shù)學(xué)解析形式進(jìn)一步復(fù)雜化，既為理論分析光傳播效應(yīng)帶來了困難，也為研究工作者提供了研究題目。
 對各向同性的非 Kolmogorov 湍流，湍流介質(zhì)的折射率結(jié)構(gòu)函數(shù)或功率譜的函數(shù)表達(dá)式進(jìn)一步復(fù)雜化，結(jié)構(gòu)常數(shù)的量綱與冪律相關(guān)，成為一個(gè)量綱不固定的參數(shù)，顯然不適合作一個(gè)描述湍流強(qiáng)度的參量。全面準(zhǔn)確地描述湍流特性需要使用折射率起伏方差、功率譜冪指數(shù)和湍流外尺度三個(gè)獨(dú)立的參量，其中的關(guān)鍵是采用無量綱的折射率起伏方差，它不受任何其他因素影響、不依賴于理論假設(shè)。在這種描述下，光傳播效應(yīng)可以非常直觀地表示為幾個(gè)物理意義明確的相位起伏參量的函數(shù)。
然而，上述這種正確的湍流特性描述方法在光傳播理論和實(shí)驗(yàn)研究中并沒有得到廣泛采用。實(shí)驗(yàn)上可能源于測量技術(shù)的缺乏，而理論研究上則可能是研究傳統(tǒng)的慣性作用。而后的大量理論研究工作還在探討一個(gè)量綱依賴于功率譜冪律的等效折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)。相應(yīng)地，包含這樣一個(gè)等效折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)的功率譜解析表達(dá)式也被多次探討并用于光傳播理論研究。在這樣的等效處理下，竟然得出湍流內(nèi)尺度依賴于功率譜冪指數(shù)的結(jié)果。
更為復(fù)雜的是各向異性的非 Kolmogorov 湍流，對于這種情況，除了一個(gè)變化的功率譜冪律，還需要引入描述各個(gè)方向相對權(quán)重的參量。對于旋轉(zhuǎn)對稱的各向異性非 Kolmogorov 湍流，利用功率譜冪律和各向異性參量也可以建立其結(jié)構(gòu)函數(shù)和功率譜模型。
實(shí)際大氣湍流可能比前面幾種情況更為復(fù)雜，功率譜并不是具有一個(gè)單一冪值的函數(shù)，可能是幾種冪律的混合。此外，大氣混濁介質(zhì)的吸收和散射的起伏也會(huì)引起功率譜型的復(fù)雜變化。
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