Розглянуто можливість використання радiосигналів геостаціонарних ШСЗ під більшим кутом місця для визначення параметрів гiдрометеоутворень (дощу, снігу, граду, хмар). Наприклад, за показниками ослаблення та розсіювання радіохвиль можна судити про середню вологість і концентрацію крапель у шарувато-купчастих хмарах, за показникам відбиття радіохвиль від кучево-дощовий хмар можна судити про їх інтенсивність та небезпеку зливових дощів тощо. Наведено опис функціональної схеми апаратури та результати експериментальних досліджень основних форм хмар нижнього, верхнього та середнього ярусів. Зроблено висновки про перспективність використання сигналів геостаціонарних ШСЗ, екологічної безпеки.

Рассмотрена возможность использования радиосигналов геостационарных ИСЗ под большим углом места для определения параметров гидрометеообразований (дождя, снега, града, облаков). Например, по ослаблению и рассеянию радиоволн можно судить о средней влажности и концентрации капель в слоисто-кучевых облаках, по отражениям радиоволн от кучево-дождевых облаков можно судить об их интенсивности и опасности ливневых дождей и т.д. Приведено описание функциональной схемы аппаратуры и результаты экспериментальных исследований основных форм облаков нижнего, верхнего и среднего ярусов. Сделаны выводы о перспективности использования сигналов геостационарных ИСЗ, экологической безопасности.

The possibility of using of geostationary satellites radiation at high elevation angles for determination of hydrometeors parameters (rain, snow, hail, cloud) is discussed. Description of the equipment structure diagram and results of the experimentalinvestigations of low-, medium- and high-level clouds main forms are shown. The apparatus for recognizing clouds is quite simple and cheap.

Наведено інформацію про методику вимірювань й обладнання. Наведено результати вимірів на морській і наземній трасах. Рефракційні властивості тропосфери оцінено за допомогою радіовипромінювання геостаціонарного супутника Землі Asiasat 3S. Проаналізовано помилки вимірів. Погрішності апаратури мінімізовано раціональною реалізацією інтерферометра. Встановлено, що основні помилки у визначенні рефракційних властивостей тропосфери пов'язані з квазіперіодичними флуктуаціями супутника на орбіті, які в основному обумовлені впливом Сонця й Місяця на положення супутника. Такі помилки можуть бути мінімізовані за використання даних про місце розташування супутника, наявних у мережі Інтернет. Результати вимірів рефракції зіставлено з даними, одержаними за результатами вимірів приземного коефіцієнта переломлення.

Приведена информация о методике измерений и оборудовании. Приведены результаты измерений на морской и наземной трассах. Рефракционные свойства тропосферы оценены с помощью радиоизлучения геостационарного спутника Земли Asiasat 3S. Проведен анализ ошибок измерений. Погрешности аппаратуры минимизированы рациональной реализацией интерферометра. Установлено, что основные ошибки в определении рефракционных свойств тропосферы связаны с квазипериодическими флуктуациями спутника на орбите, которые в основном обусловлены влиянием Солнца и Луны на положение спутника. Такие ошибки могут быть минимизированы при использовании данных о местоположении спутника, имеющихся в сети Интернет. Результаты измерений рефракции сопоставляются с данными, полученными по результатам измерений приземного коэффициента преломления.

The information about research method, equipment used and data obtained of full-scale measurements at sea and land paths. The refraction properties of troposphere are estimated with help of geostationary satellite radiation "Asiasat 3S". The analyses of measurement errors are performed and implementation errors are minimized because of rational interferometer development. The main error of troposphere refraction properties is due to quasi-periodical displacements of satellite on orbit, which are conditioned by the Moon and the Sun. Such errors can be minimized by using of data about satellite location in Internet network. The measured refraction data are compared with calculated data which are received with the help of surface refraction ratio.

Розглянуто вплив відбитків від поверхні поділу в зоні прямої видимості на питому ефективну площу розсіювання та загальний об'єм тропосфери, що бере участь у створенні розсіяного випромінювання. Для оцінки зміни питомої ефективної площі розсіювання використано теорію Вілларса-Вейскопфа. Одержано приблизне значення множника ослаблення для радіохвиль метрового та дециметрового діапазонів. Проведено порівняння результатів розрахунку та експерименту.

Рассмотрена возможность применения интерферометра, принимающего радиосигнал с геостационарного искусственного спутника Земли (ГИСЗ), для измерения интегрального по трассе градиента коэффициента преломления тропосферы в рамках экспоненциальной модели тропосферы. Приведены факторы, влияющие на точность измерений угла прихода, такие как шумы приемника, нестабильность положения фазового центра антенн, изменение свойств фидерного тракта, и проведена их оценка. Рассмотрены требования к различным характеристикам интерферометра.

Описан комплексированный метод (активно-пассивный) для определения средней водности в гидрометеообразованиях, где ослабление сигнала измеряется по радиосигналам геостационарных искусственных спутников Земли, а его размеры и местоположение - с помощью радиолокационных станций. Проведено теоретическое обоснование метода и результаты его экспериментальной проверки. Этот метод представляет интерес особенно при определении водности в мощных ливневых образованиях, которые дают большое ослабление сигналов и опасны для человека.

Рассмотрено влияние флуктуаций в турбулентной тропосфере на точность измерения угла прихода радиоволн для оценки рефракционных свойств тропосферы с помощью радиоинтерферометра. Получены выражения, описывающие работу интерферометра, и проведено исследование его характеристик с помощью метода Монте-Карло. Показано, что даже в случае сильно турбулентной тропосферы флуктуации фазового фронта падающей на антенны интерферометра волны позволяют получить достаточную точность измерения угла прихода для расчета интегрального по трассе градиента коэффициента преломления тропосферы.

Індекс рубрикатора НБУВ: З841-019.2

Рубрики:

Теоретичні основи радіотехніки

Шифр НБУВ: Ж69398 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Приведены результаты полугодового цикла измерений градиента коэффициента преломления тропосферы за период зима - лето по результатам измерений угла прихода с помощью радиоинтерферометра, принимающего радиосигнал геостационарного спутника Земли Asiasat 3S. Проведен анализ и обоснование полученных результатов. Исследованы некоторые явления в тропосфере, приводящие к наблюдавшимся в процессе измерений аномально большим значениям градиента коэффициента преломления.

Висвітлено питання подальшого розвитку методу дослідження рефракційних властивостей тропосфери за допомогою радіоінтерферометра, що приймає сигнал геостаціонарного штучного супутника Землі, який знаходиться під малим кутом місця. Для вирішення цього завдання спроектовано вимірювальний комплекс, досліджено вплив різних чинників на роботу радіоінтерферометра у межах експоненціальної моделі висотного профілю коефіцієнта заломлення тропосфери, а також проведено чисельне моделювання проходження сигналу крізь турбулентні шари тропосфери за допомогою методу Монте-Карло. Наведено результати оцінювання впливу флуктуацій коефіцієнта заломлення тропосфери та багатопроменевого поширення на роботу радіоінтерферометра, що дозволило сформулювати вимоги до параметрів розробленої апаратури. Доведено, що аномальні значення ефективного градієнта коефіцієнта заломлення, які було одержано в ході натурного експерименту, пояснюються присутністю метеоутворень складної форми, характеристики яких відрізняються від експоненціального висотного профілю коефіцієнта заломлення. Проведено моделювання проходження сигналу крізь кулясті та клиноподібні метеоутворення, що підтвердило зроблений висновок.

Отмечено, что энергетика солнечных затмений существенно влияет на вариации всех геофизических полей и приводит к изменению параметров процессов в подсистемах системы Земля, нарушению сложившихся взаимодействий между ними. Наблюдения при каждом солнечном затмении позволяют уточнить сопутствующие физические процессы и их влияние на распространение радиоволн в тропосфере. Эффекты солнечного затмения широко обсуждаются в научном мире, однако описания исследований распространения радиоволн в тропосфере во время солнечного затмения практически отсутствуют. Приведены результаты наблюдений связи между солнечными затмениями и уровнями радиосигналов ВЧ-СВЧ-диапазонов в различных условиях, включая наземные и морские загоризонтные трассы дальнего тропосферного распространения, а также трассы геостационарный искусственный спутник Земли - Земля и др. Для анализа ситуаций, сопровождающих эти явления, применялся метод наложенных эпох, включающий в себя корреляционный, спектральный и дисперсионный анализ измеренных величин. Показано, что изменения сигналов в метровом и дециметровом диапазонах радиоволн происходят в сторону увеличения в большинстве случаев. Рассмотренные в работе исследования расширяют знания о влиянии Солнца на распространение радиоволн в атмосфере.

Зазначено, що енергетика сонячних затемнень суттєво впливає на варіації всіх геофізичних полів і призводить до зміни параметрів процесів в підсистемах системи Земля та порушенню взаємодій, що склалися, між ними. Спостереження за кожного сонячного затемнення дозволяють уточнити супутні фізичні процеси та їх вплив на поширення радіохвиль у тропосфері. Ефекти сонячного затемнення широко обговорюються в науковому світі, проте опису досліджень поширення радіохвиль у тропосфері під час сонячного затемнення практично відсутні. Наведено результати спостережень зв’язку між сонячними затемненнями й рівнями радіосигналів ВЧ-НВЧ-діапазонів за різних умов, у тому числі наземні й морські загоризонтні траси далекого тропосферного поширення, а також траси геостаціонарний штучний супутник Землі - Земля тощо. Для аналізу ситуацій, які супроводжують ці явища, застосовувався метод накладених епох, що включає кореляційний, спектральний і дисперсійний аналіз виміряних величин. Показано, що сигнали у метровому й дециметровому діапазонах радіохвиль в основному збільшуються. Розглянуті в роботі дослідження розширюють знання про вплив Сонця на поширення радіохвиль в атмосфері.

Energy of solar eclipses significantly influences the variation of geophysical fields and leads to a change of processes in the subsystems of the Earth and to disturbance of the existing interactions between them. Observations of each solar eclipse allow to specify related physical processes and their impact on the radio waves propagation in the troposphere. The effects of the solar eclipse are widely discussed in the scientific world, but the studies of radio wave propagation in the troposphere during a solar eclipse are absent. The results of observations of the interaction between solar eclipses and levels of microwave radio signals in a variety of conditions, including land and sea transhorizon radio communication, as well as a geostationary satellite – Earth radio path and others are presented. In order to analyze conditions that accompany these phenomena, the method of superposed epochs comprising correlation, spectral and dispersion analysis of measured values is used. It is shown that thesignal level change occur in the direction of increasing in most cases. The study extends the knowledge about the influence of the Sun on the propagation of radio waves in the atmosphere.

Флуктуации радиолокационных сигналов, отраженных от облаков, связаны с турбулентными процессами, которые существенно влияют на безопасность полетов авиации. Эти сигналы содержат информацию о физических явлениях, протекающих в облаках. Поэтому дистанционное зондирование облачности с помощью метеорологических радаров представляет значительный интерес для диагностики и прогноза метеорологических явлений, происходящих в облаках. Однако, большинство подобных радаров основано на некогерентной обработке отраженных сигналов, спектральные характеристики которых в литературе практически не описаны, поэтому приведены результаты годичного цикла экспериментальных исследований спектров флуктуаций некогерентных сигналов 3-см диапазона радиоволн, отраженных от облаков, а также скорости диссипации турбулентной энергии. Показано, что наиболее вероятное значение ширины спектра флуктуаций скоростей составляет около λ / 2f приблизительно 45 см/с при среднеквадратическом значении 27 см/с (λ - рабочая длина волны, f - текущая частота в спектре флуктуаций отраженного сигнала). Обработка результатов измерений также показала, что максимумы радиолокационной отражаемости и скорости диссипации турбулентной энергии в основном не совпадают, причем наибольше количество турбулентных ячеек разных размеров сосредоточено в верхней части облаков.

Флуктуації радіолокаційних сигналів, відбитих від хмар, пов’язані з турбулентними процесами, які істотно впливають на безпеку польотів авіації. Ці сигнали містять інформацію про фізичні явища, що протікають в хмарах. Тому дистанційне зондування хмарності за допомогою метеорологічних радарів становить значний інтерес для діагностики та прогнозу метеорологічних явищ, що відбуваються в хмарах. Однак більшість подібних радарів заснована на некогерентній обробці відбитих сигналів, спектральні характеристики яких в літературі практично не описані, у зв’язку з чим наведено результати річного циклу експериментальних досліджень спектрів флуктуацій некогерентних сигналів 3-см діапазону радіохвиль, відбитих від хмар, а також швидкості дисипації турбулентної енергії. Показано, що найбільш імовірне значення ширини спектра флуктуацій швидкостей становить близько λ / 2f ≈ 45 см/с при середньоквадратичному значенні 27 см/с ( λ - робоча довжина хвилі, f - поточна частота в спектрі флуктуацій відбитого сигналу). Обробка результатів вимірювань також показала, що максимуми радіолокаційної відбиваності та швидкості дисипації турбулентної енергії в основному не збігаються, причому найбільшу кількість турбулентних осередків різних розмірів зосереджено у верхній частині хмар.

Fluctuations of signals scattered by clouds deal with turbulent processes, which strongly influence flight safety and contain information about physical phenomena in clouds. That is why remote sensing by weather radar is of great interest for diagnosis and forecast of meteorological phenomena that take place in clouds. But the majority of such radar use incoherent signal processing, spectral characteristics of which practically have not been described in literature, so in the paper we present the results of yearlong experimental study of incoherent signal fluctuations spectrums in 3 cm waveband reflected from clouds in 3 cm waveband as well as dissipation speed of turbulent energy. As it was shown the most probable velocity spectrum width is about λ / 2f ≈ 45 cm/s and mean square value is 27 cm/s, where λ is operating wavelength and f is current frequency in signal spectrum. Also the maximums of radar reflectivity and dissipation speed do not coincide, at that the most number of turbulent cells of different dimensions are concentrated in upper cloud parts because of maximal influence of solar energy.