Радіолокація в метеорології
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Радіолокація в метеорології

Радіолокація в метеорології , вживання радіолокації для метеорологічних спостережень і вимірів, засноване на розсіянні радіохвиль гідрометеорами, діелектричними неоднородностямі повітря, супутніми атмосферними явищам, частками аерозоля і ін. Окрім того, користуються штучними відбивачами (рассєївателямі), що викидаються в атмосферу, типа металізірованних голок розміром ~ l/2, де l довжина хвилі, а також спеціальними відбивачами радіолокацій або активними відповідачами — мініатюрними радіопередавачами, що піднімаються на кулях-зондах.

  Віддзеркалення радіоімпульсів від турбулентних і інверсійних шарів в тропосфері вперше відмічені в 1936 Р. Колвеллом і А. Френдом (США) на середніх і коротких хвилях. Перші повідомлення про виявлення опадів за допомогою радіолокаторів сантиметрового (СМ) діапазону відносяться до початку 1941 (Великобританія). У 1943 в США А. Бентом і ін. були організовані перші оперативні спостереження за зливами і грозами. У СРСР В. В. Костаревим в 1943 початі виміри швидкості і напряму вітру у високих шарах атмосфери шляхом дослідження руху куль-зондів з пасивними відбивачами.

  При допомозі радіолокаторів виявляються хмари, осідання, області підвищених градієнтів температури і вологості, іонізовані сліди блискавичних розрядів і ін. Із спостережень радіолокацій отримують інформацію про просторове положення, переміщення, структуру, форму і розміри об'єктів, що виявляються, а також їх фізичні властивості. При розсіянні радіохвиль на частках хмар і опадів у разі, коли розміри r цих часток малі в порівнянні з довжиною хвилі l (релєєвськоє розсіяння), величина сигналу радіолокації ~ r 6 /l 4 . Настільки сильна залежність величини відбитого сигналу від розміру часток приводить до того, що при спостереженні радіолокації за хмарами і осіданнями виділяються найбільш крупнокапельниє області, тому зображення радіолокацій не завжди збігаються з візуальними розмірами об'єкту. Інтенсивність розсіяних сигналів різко убуває із збільшенням l, крім того, на міліметрових (ММ) і коротших хвилях сигнал сильно ослабляється, що обмежує діапазон частот метеорологічних радіолокаторів, які тому, як правило, працюють в СМ і ММ діапазонах хвиль.

  Між середньою потужністю відбитих сигналів і інтенсивністю опадів встановлені емпіричні співвідношення, на підставі яких визначають розподіл інтенсивності і кількості випадних опадів на площі огляду радіолокації. Вища точність виміру інтенсивності опадів і водності хмар досягається при вимірі ослабіння радіохвиль. Для визначення ослабіння радіохвиль використовують двоххвилеві радіолокатори. Якщо l порівнянна з розміром частки, закон розсіяння істотно відрізняється від релєєвського, і при відомій частотній залежності ослабіння радіохвиль виміру відбитих сигналів на декількох довжинах хвиль дозволяють оцінити розміри часток опадів. Для несферичних часток вірогідність розсіяння залежить від їх форми і орієнтації. По мірі деполяризації відбитих сигналів можна судити про форму часток хмар і опадів і, отже, про їх агрегатний стан. Рух рассєївателей приводить до зсуву частоти відбитих сигналів унаслідок ефекту Доплера. Вимір доплеровського зсуву частоти, а також ін. параметрів спектру сигналів радіолокацій, відбитих від хмар і опадів, крупних часток аерозоля, штучних рассєївателей, дозволяє досліджувати структуру різних рухів в атмосфері (вітер, турбулентність, впорядковані вертикальні потоки). За допомогою високочутливих станцій радіолокацій виявляються області підвищених градієнтів показника заломлення, пов'язані з утворенням стійких шарів в приземному і пограничному шарах атмосфери, а також із зонами інтенсивної турбулентності при «ясному» піднебінні на висотах до 10—15 км. Інтенсивність турбулентності в «ясному» піднебінні оцінюється по величині відбитих сигналів, а також по ширині їх спектру, обумовленого доплеровським зсувом.

  Завдяки вживанню Р. в м. оперативні дані про вітер на різних висотах отримують за будь-яких умов погоду. Швидкість і напрям вітру обчислюються по виміряних координатах радіопілота. Визначення вітру часто виробляється одночасно з виміром температури, тиску, вологості і ін. параметрів атмосфери, тому створені станції радіолокацій для комплексного зондування атмосфери, які дозволяють визначати координати радіозонда по сигналах його передавача-відповідача і приймати телеметричну інформацію про метеорологічних елементах .

 

  Літ.: Атлас Д., Успіхи радарної метеорології, пер.(переведення) з англ.(англійський), Л., 1967; Степаненко Ст Д., Радіолокація в метеорології, Л., 1966; Виміри радіолокацій опадів, Л., 1967; Каліновський А. Б., Пінус Н. З., Аерологія, ч. 1, Л., 1961.

  А. А. Черников.