Трехчастотное зондирование жидких осадков

Abstract

Исследование интегральных и микроструктурных параметров жидких осадков имеет важное практическое значение для решения многих проблем народного хозяйства. Мониторинг интенсивности дождя необходим для проектирования канализационных систем и многих инженерных сооружений, а также оказывает существенное влияние на производительность сельского хозяйства. Радиолокационные методы исследования жидких осадков позволяют измерять параметры дождей на больших площадях в реальном масштабе времени, что более предпочтительно по сравнению с контактными методами на основе дождемеров и плювиографов. В статье предложен и исследован трехчастотный метод радиолокационного зондирования жидких осадков, позволяющий восстанавливать пространственный профиль параметров дождей. Приведены результаты численного моделирования трехчастотного зондирования жидких осадков, полученные для разных наборов рабочих длин волн радара в диапазоне интенсивности 0…30 мм/ч. Показано, что использование миллиметрового диапазона длин волн нецелесообразно в связи с сильным ослаблением мощности сигнала на больших расстояниях и для больших значений интенсивности. Применение более длинноволнового диапазона позволяет снизить влияние ослабления и уменьшить ошибки восстановления параметров дождя (максимальная ошибка восстановления интенсивности не превышает 7 %).

Дослідження інтегральних та мікроструктурних параметрів рідких опадів має важливе практичне значення для вирішення багатьох проблем народного господарства. Моніторинг інтенсивності дощу необхідний для проектування каналізаційних систем і багатьох інженерних споруд, а також істотно впливає на продуктивність сільського господарства. Радіолокаційні методи дослідження рідких опадів дозволяють вимірювати параметри дощів на великих площах в реальному масштабі часу, що є переважним в порівнянні з контактними методами на основі дощомірів і плювіографів. У статті запропоновано і досліджено тричастотний метод радіолокаційного зондування рідких опадів, що дозволяє відновлювати просторовий профіль параметрів дощів. Наведено результати числового моделювання тричастотного зондування рідких опадів, отримані для різних наборів робочих довжин хвиль радара в діапазоні інтенсивності 0…30 мм/год. Показано, що використання міліметрового діапазону довжин хвиль недоцільно у зв’язку з сильним ослабленням потужності сигналу на великих відстанях і для великих значень інтенсивності. Застосування більш довгих довжин хвиль дозволяє знизити вплив ослаблення і зменшити помилки відновлення параметрів дощу (максимальна похибка відновлення інтенсивності не перевищує 7 %).

The study of integral and microstructure characteristics of liquid precipitation is of great practical interest for solution of many problems of national economy. Particularly, monitoring rain intensity is important for design of collecting systems and engineering structures, as well as it essentially influences productivity of agriculture. Radar methods for study of liquid precipitation permit to measure rain parameters over the large areas in real time. That is why they are more preferable in comparison with contact methods based on raingauges and disdrometers. A three-frequency method for radar remote sensing of liquid precipitation is proposed and studied in this paper, which allows restoring spatial profile of rain parameters. The results of numerical simulation of three-frequency radar remote sensing of liquid precipitation are presented; they were obtained for different sets of operating wave-lengths of radar for the range of rain intensity 0…30 mm/h. It is shown that the usage of millimeter wavelengths is not reasonable due to strong attenuation of signal power at large distances and for large rain intensities. However, application of longer wavelengths permits to reduce influence of attenuation and to decrease measurement errors of rain parameters. The maximal measurement error of rain intensity is not more than 7 %.