Применение аэрологического радиолокатора для определения профиля ветра в приземной атмосфере

И. В. Букрин, А. В. Гусев, С. И. Кудинов, В. Э. Иванов, О. В. Плохих, С. Н. Шабунин

Аннотация


В настоящее время для обеспечения оперативных прогнозов погоды и климата широко используются радиолокационные и радионавигационные системы аэрологического зондирования атмосферы с помощью запускаемых в атмосферу аэрологических радиозондов. Для получение оперативных данных о свободной атмосфере разработаны и эксплуатируются метеорологические радиолокационные системы различного назначения, обеспечивающие измерение метеорологических параметров неконтактными методами Одним из важнейших метеорологических параметров, является вертикальный профиль ветра. Для определения распределения направления и скорости ветра по высоте созданы специализированные радиолокаторы, позволяющие измерять динамические параметры ветра в реальном масштабе времени. В статье рассматривается возможность создания радиолокатора параметров ветра приземной атмосферы на основе модернизации серийного отечественного аэрологического радиолокатора. Технические характеристики радиолокатора – импульсная мощность передающего устройства, чувствительность приемного устройства, возможность точного управления диаграммой направленности антенны по угловым координатам позволяют принципиально обеспечить измерение ветра в приземном слое атмосферы. Основные вопросы модернизации связаны с необходимостью реализации когерентного режима работы приемопередающей системы радиолокатора и обеспечение когерентного накопления энергии отраженного сигнала в течение интервала статистической устойчивости атмосферы. Информация о ветре на измеряемой высоте оценивается по доплеровскому спектру отраженного сигнала от метеорологических неоднородностей. Возможность точного наведения антенны в течение сеанса зондировании позволяет определять вертикальный профиль ветра в диапазоне высот даже в условиях ясного неба.

 

Букрин И. В., Гусев А. В., Кудинов С. И., Иванов В. Э., Плохих О. В., Шабунин С. Н. Применение аэрологического радиолокатора для определения профиля ветра в приземной атмосфере. Ural Radio Engineering Journal. 2021;5(1):32–48. DOI: 10.15826/urej.2021.5.1.003.

 


Ключевые слова


радиолокатор; зондирование атмосферы; метеорологические параметры атмосферы; профиль ветра; когерентное накопление; зондирующие радиоимпульсы; фазовый шум; спектр доплеровского сигнала; коэффициент шума приемника

Полный текст:

Без имени

Литература


Dibbern J., Engelbart D. A. M., Goersdorf U. et al. Operational aspects of wind profiler radars. Instruments and observing methods. World meteorological organization, report. No. 79. WMO/TD No. 1196. Geneva, Switzerland: World Meteorological Organization, 2003. Available at: https://pdfslide.net/documents/operational-aspects-of-wind-profiler-radars.html

Doviak R. J., Zrnic D. S., Sirmans D. S. Doppler weather radar. Proceedings of the IEEE. 1979;67(11):1522–1553. DOI: 10.1109/PROC.1979.11511.

Kashcheev B. L., Proshkin E. G., Lagutin M. F. (ed.) Remote methods and means of studying processes in the Earth’s atmosphere. Kharkov: Kharkiv National University of Radio Electronics; Biznes Inform; 2002. 426 p. (In Russ.)

Efremov V. S ., Vovshin B. M., Vylegzhanin I. S. Lavrukevich V. V., Sedletsky R. M. Polarizing Doppler meteorological radar of the C-band with pulse compression. Zhurnal radioelektroniki = Journal of Radio Electronics. 2009;(10):321–325. (In Russ.)

Lytvyn-Popovych A. I., Shchekin S. R. Apriori information usage in meteo radar signal processing. Technology Audit and Production Reserves. (In Russ.) DOI: 10.15587/2312-8372.2013.14895.

Sterlyadkin V. V., Kononov M. A. Calculation of potential and estimation of possibilities of a wind millimeter-wave meteorological radar. Nauchnyi Vestnik MGTU GA = Civil Aviation High Technologies. 2010;(158):52–59. (In Russ.)

Gorelik A. G., Kolomiets S. F., Shchukin G. G. Information capabilities of wind profilers in atmospheric sounding. Uchenye zapiski Rossiiskogo gosudarstvennogo gidrometeorologicheskogo universiteta. 2011;(18):70–89. (In Russ.)

Litvin-Popovich A. I., Oleinikov V. N. Improving the efficiency of digital signal processing of a radar for vertical atmospheric sounding. Prikladnaia elektronika = Applied Radio Electronics. 2008;7(4):400–403. (In Russ.) Available at: https://openarchive.nure.ua/bitstream/document/5967/1/Prikladnaja_radioelektronika-2008-4-68-71.pdf

Ivanov V. E., Fridzon M. B., Essyak S. P. Radio sounding of the tmosphere: technical and metrological aspects of the development and application of radiosonde measuring instruments. Ekaterinburg: Ural State Technical University; 2004. 606 p. (In Russ.)

Ivanov V. E. Multi-mode aerological complex. RU patent No. 2710965. Published on 2020.01.14. (In Russ.)


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


URAL RADIO ENGINEERING JOURNAL

2020