РАДИОЛОКАЦИЯ В МЕТЕОРОЛОГИИ
применение
радиолокации
для
метеорологич. наблюдений и измерений, основанное на рассеянии радиоволн
гидрометеорами,
диэлектрич. неоднородностями воздуха, сопутствующими атм. явлениям,
частицами аэрозоля и др. Кроме того, пользуются искусственными отражателями
(рассеивателями), выбрасываемыми в атмосферу, типа метализированных иголок
размером Л/2, где Л - длина волны, а также спец. радиолокационными отражателями
или активными ответчиками - миниатюрными радиопередатчиками, поднимаемыми
на шарахзондах.
Отражения радиоимпульсов от турбулентных
и инверсионных слоев в тропосфере впервые отмечены в 1936 Р. Колвеллом
и А. Фрейдом (США) на средних и коротких волнах. Первые сообщения об обнаружении
осадков с помощью радиолокаторов сантиметрового (СМ) диапазона относятся
к нач. 1941 (Великобритания). В 1943 в США А. Бентом и др. были организованы
первые оперативные наблюдения за ливнями и грозами. В СССР В. В. Костаревым
в 1943 начаты измерения скорости и направления ветра в высоких слоях атмосферы
путём прослеживания движения шаров-зондов с пассивными отражателями.
При помощи радиолокаторов обнаруживаются
облака, осадки, области повышенных градиентов тсмп-ры и влажности, ионизированные
следы молниевых разрядов и др. Из радиолокац. наблюдений получают информацию
о пространственном положении, перемещении, структуре, форме и размерах
обнаруживаемых объектов, а также их физич. свойствах. При рассеянии радиоволн
на частицах облаков и осадков в случае, когда размеры r этих частиц
малы по сравнению с длиной волны X (рэлеевское рассеяние), величина радиолокац.
сигнала r6/Л4. Столь сильная зависимость величины
отражённого сигнала от размера частиц приводит к тому, что при радиолокац.
наблюдении за облаками и осадками выделяются наиболее крупнокапельные области,
поэтому радиолокац. изображения не всегда совпадают с визуальными размерами
объекта. Интенсивность рассеянных сигналов резко убывает с увеличением
Л, кроме того, на миллиметровых (ММ) и более коротких волнах сигнал сильно
ослабляется, что ограничивает диапазон частот метеорологич. радиолокаторов,
к-рые поэтому, как правило, работают в СМ и ММ диапазонах волн.
Между средней мощностью отражённых сигналов
и интенсивностью осадков установлены эмпирич. соотношения, на основании
к-рых определяют распределение интенсивности и количества выпадающих осадков
на площади радиолокац. обзора. Более высокая точность измерения интенсивности
осадков и водности облаков достигается при измерении ослабления радиоволн.
Для определения ослабления радиоволн используют двухволновые радиолокаторы.
Если X сравнима с размером частицы, закон рассеяния существенно отличается
от рэлеевского, и при известной частотной зависимости ослабления радиоволн
измерения отражённых сигналов на нескольких длинах волн позволяют оценить
размеры частиц осадков. Для несферич. частиц вероятность рассеяния зависит
от их формы и ориентации. По степени деполяризации отражённых сигналов
можно судить о форме частиц облаков и осадков и, следовательно, об их агрегатном
состоянии. Движение рассеивателей приводит к смещению частоты отражённых
сигналов вследствие эффекта Доплера. Измерение доплеровского смещения частоты,
а также др. параметров спектра радиолокац. сигналов, отражённых от облаков
и осадков, крупных частиц аэрозоля, искусств. рассеивателей, позволяет
исследовать структуру различных движений в атмосфере (ветер, турбулентность,
упорядоченные вертик. потоки). С помощью высокочувствит. радиолокац. станций
обнаруживаются области повышенных градиентов показателя преломления, связанные
с образованием устойчивых слоев в приземном и пограничном слоях атмосферы,
а также с зонами интенсивной турбулентности при "ясном" небе па высотах
до 10-15 км. Интенсивность турбулентности в "ясном" небе оценивается
по величине отражённых сигналов, а также по ширине их спектра, обусловленного
доплсровским смещением.
Благодаря применению Р. в м. оперативные
данные о ветре на различных высотах получают при любых условиях погоды.
Скорость и направление ветра вычисляются по измеренным координатам радиопилота.
Определение ветра часто производится одновременно с измерением темп-ры,
давления, влажности и др. параметров атмосферы, поэтому созданы радиолокац.
станции для комплексного зондирования атмосферы, к-рые позволяют определять
координаты радиозонда по сигналам его передатчика-ответчика и принимать
телеметрич. информацию о метеорологических элементах.
Лит.: Атлас Д., Успехи радарной
метеорологии, пер. с англ.. Л., 1967; С т е-паненко В. Д., Радиолокация
в метеорологии, Л., 1966; Радиолокационные измерения осадков, Л., 1967;
Калиновскии А. Б., П и н у с Н. 3., Аэрология, ч. 1, Л., 1961. А. А.
Черников.
А Б В Г Д Е Ё 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