Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 1 - 1976 г. (1151800), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Не вполне ясно, в какой степени применима формула (29) к трассам, распо. ложенным существенно выше поверхностного слоя атмосферы Земли. Если предположить, что эта формула пригодна для расчета ослабления радиоволн при их распространении вне поверхностного слоя атмосферы, то становится необходимым определять пространственное, а не поверхностное распределение интенсивности дождя >с в пределах рассматриваемой грозовой зоны.
Представляется, что определенную закономерность в вертикальном распределении интенсивности дождя, которая относительно величины, измеренной у земной поверхности, уменьшается с высотой, можно наблюдать только в длительных дождях обложного характера [42!. Обложной дождь является обычно результатом крупномасштабных метеорологических процессов, таких как прохождение метеорологических фронтов нли наступление сезона муссонов. Вертикальное распределение интенсивности дождя в таких длительных обложных дождях можно, по-видимому, достаточно хорошо описать экспоненциальной зависимостью [42, 43] — сь' (30) В соотношении (30) )се — интенсивность дождя у поверхности земли; й— высота над поверхностью земли; с — постоянный коэффициент, приблизительно равный 0,2. Однако осадки конвекционного происхождения имеют весьма разнообразную структуру, Наличие отдельных приподнятых над земной поверхностью полос осадков, обусловленных очаговым характером ливневой облачности, указывает на то, что соотношение (30) непригодно для характеристики дождей ливневого (очагового) типа.
Это связано с тем, что соотношение (30) предусматривает уменьн>ение интенсивности осадков с высотой относительно ее величины у поверхности земли, которая для случая приподнятых зон осадков равна нулю. Деннис [44! выполнил большой объем исследований, направленных на определение интенсивности осадков ливневого типа. Его наблюдения показали, что отражательная способность (множитель отражения) 7 [мме>мз] элемента вертикального слоя дождя, выделенного из сферичесиой ливневой зоны, хорошо описывается линией регрессии в виде 2 = сг (ге — г)", (3!) где г — расстояние*> от центра ливневой зоны радиусом г,; с, и сз — положитель.
ные постоянные коэффициенты, Результаты более ранних наблюдений Хартеля, Кларка и Майера [45) также подтверждают справедливость соотношения (31). Соотношение (31) показывает, что распределение отражательных свойств ливневой зоны как для небольших ливней, так н для мощных гроз можно приближенно представить в виде сферической модели с центром, совпадающим с центром соответствующей зоны. Если такой подход действительно правилен, то для расчетов необходимо, зная положение центра ливневой зоны относительно траектории распространения луча, определить интенсивность дождя вдоль трассы по соответствующим значениям 2 и затем рассчитать величину суммарного ослабления. *' Не смешнва>ь с радиусом капли, который также обозначался через г. 243 б.!4. Ослабление, вносимое дождем На рис. !3 приведены зависимости ослабления радиоволн с частотой ! О ГГц (при горизонтальном начальном угле выхода луча) от расстояния цевтра ливне.
вой воны до передатчика для различных размеров ливневой зоны; здесь же приведены максимально ожидаемые значении ослабления радиоволн частотой 10 ГГц(эта частота одна из немногих, для которых определены фактические и максимально ожидаемые значения ослабления). Эти значения получены из результатов исследований Даттона (28) для единичной ливневой зоны (грозовая область састоиг из одной или нескольких ливневых зон), центр которой распо. ложен на высоте ! км над поверхностью земли и находится на различных рас. стояниях ог передзгчика (расстояние ошч>пывается вдоль земной поверхности). 70 Ог а а! дог г о Гд го оо гоо гоо ооо оооо Расстояние дзитра яибкойай зоны от передатгики Одопа земкой пойоркяоотд км Рнс.
13. Зависимость ослаеленив, вносмыого единичной сФерической лмвмевой заной ври расиэостраненин радиоволн частотой !О Гтц с гормзонтальным начальным углом выхода луча, от расстовнив центра лмвиевой зоны от иередатчика. При этом предполагается, что траектория луча и центр ливневой зоны находятся в одной вертикальной плоскости. Принято, что эффективный радиус Земли равен 4!3 ее действительного радиуса. На рис. !3 приведены величины ослабления для трех значений радиусов ливневой зоны.
Из рассмотрения этого рисунка следует сделать два вывода. Во-первых, при удалении центра ливневой зоны на расстояние свыше ЗОО км от передатчика такая зона не вносит ослабления, даже если она относится к наиболее мощным грозам. Во-вторых, и это явлиется важнейшей особенностью, вносимое ослабление резко уменьшается при уменьшении размеров ливневой зоны. В предыдущих параграфах рассмотрены теоретические и технические основы определения потерь энергии, вызванных ослаблением радиоволн в дожде и атмосферных газах.
В качестве попытки преодолеть трудности изложенных выше методов расчета ожидаемого ослабления представляется важным испробовать климатологический подход к решению проблемы. Однако результаты такого исследования могут оказаться разочаровывающими, поскольку имеется множество разнообразных нерешенных вопросов, связанных с систематизацией оценки ослабленна радиоволн в дожде в различных климатических районах, 249 Гл. 5. Влияние метеоусловий на работу РЛС Для решения проблемы необходимо получить ответы на вопросы' как часто наблюдаются дожди различной интенсивности и капли различного размера в разных географических районах? В пределах каких аон полученные статистические данные применимы? До каких высот атмосферы справедливы эти данные? Пока же можно сделать только общие инженерные оценки суммарного ослабления радиоволн, обусловленного дождями и атмосферными газами.
Используя такой подход, Басси показал [40), что на частотах около 6 ГГц составляющая суммарного ослабления, обусловленная дождями, превышает 5П Поп гп 000 гпппп 10 ПОП 5 000 5 000 ~ гппп 1000 =ш 500 200 100 001 005 41 05 1 5 ГП 50 100 500 1000 Сутнарное оолаоленио на пути риспроотааненин, 05 Рнс. 14. Стныврнвв вслвалвннв радиоволн, вывввннвв двмдвн н втмвсвврныын гвввнн, ввгв- рвв нрввышвсгсн в течение 1гъ врвнвнн. составляющую поглощения, обусловленную атмосферными газами, в течение приблизительно 6% времени. Эта цифра получена на основе изучения распределения интенсивности дождей в различных районах США. На рис.
14 приведены кривые, харзктеризующие суммлрное ослабление радиоволн различных частот, вызванное дождями н атмосферными газами, которое превышается только в ге. чение!% времени. 6.15. Оспвбленке, вносимое градом В работе Райда сделаны выводы о том, что ослабление, вносимое градом, составляет лишь 1% от ослабления, вносимого дождем, и что облака, состоящие из кристаллов льда, вообще не вносят заметного ослабления, а снег вызывает очень малое ослабление радиоволн даже при весьма интенсивных снегопадах, достигающих 126 мм?ч. Однако ослабление сферическими частицами, покрытыми пленкой с другой диэлектрической проинцаемостью, оказывается иным, чем зто следует из работ Райда [46, 47), в которых рассматриваются сухие частицы.
Так, например, если ледяная сферическая частица радиусом 0,2 см при таянии по. крывается пленкой воды толщиной в одну десятую радиуса, то рассеяние радиоволн диапазона !О см такой сферой составляет приблизительно 90% от рассеяния водяной каплей такого же размера. В работе [47) показано, что на волнах длиной 1 и 3 см при у = 0,126 [у= = 2а1д; а — радиус капли) полная эффективная площадь ослабления частиц льда равна эффективной плошади ослабления частиц воды такого же размера, если объем растаявшей части ледяной сферы составляет несколько меньше 10вй ее объема.
Если объем растаявшей части составляет приблизительно от 10 до 20% всего объема частицы льда, то вызываемое ею ослабление почти в два раза больше чем ослаблепве, вносимое полностью растаявшей частицей. 260 6.17 Радиолокаикоккые огранегннл от метеорологических образоиакйй Эти данные показывают, что ослабление, вносимое тающими частицами льда, находящимися в зоне температур непосредственно под областью нулевой изотермы (48), может быть значительно больше ослабления в зоне снега (над областью нулевой изотермы или уровня таяния), а при некоторых условиях — превышать ослабление в зоне дождя (ниже области нулевой изотермы).
Дальнейшее таяние частиц льда не может, по-видимому, привести к существенному повышению ослабления, а может вызвать уменьшение коэффициента отражения частицы вследствие того, что оиа нрнмет форму, более близкую к сферической, или вследствие распада частицы на более мелкие.
Это явление в сочетании с более высокими конечными скоростями падения градин по сравнению с каплями дождя вызывает возникновение так называемой «яркой полосыэ вблизи области нулевой изотермы. 5.1Ь. Ослабление, вносимое туманом Основным свойством, которое характеризует туман, является уменьшение видимости Видимость определяется как максимальная дальность в данном на- правлении, на которой еще возможно распознать невооруженным глазом в днев- ное время рельефный темный объект на фоне неба, а в ночное время — из- вестный, желательно несфокусированный, источник света умеренной интенсив- ности Н9). Хотя видвмость зависит от размера капелек, их числа и, в меньшей степени, от содержания воды в жидкой фазе, на практике в настоящее время видимость приближенно соотносится именно с содержанием в тумане воды в жидкой фазе, и поэтому ее величину можно использовать для оценки ослабления радиоволн, вносимого туманом (48). В табл.
12, взятой из (50), приведены величины Таблица 12 ослабления, вносимого туманом нли Ослаблемне, вносимое т маном нлн поскольку диэлектрическая прони. цаемость воды является функцией температуры. Поэтому для определения ослаб. лення, вносимого туманом или обла. ками при температуре 15 и 25' С, данные табл. 12 необходимо умножить на коэффициенты 0,5 и 0,4 со- Ослабление, дп !им Видимость, м Х=з,т си л=!о с х- с,эз см 0,02 0,004 0,001 1,25 0,25 0,045 0,20 0,04 0,007 80 90 300 ответственно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
