Численное моделирование деполяризации радиоволн

реклама
Численное моделирование деполяризации
радиоволн кристаллами льда различных форм
Нгуен Т.Т. маг., Алдошкина Е.С. асп., Вахнин А.В. маг.,
Канухина А.Ю. к.ф-м.н., Савина З.С. Инженер,
Чукин В.В. к.ф-м.н., доц. (каф. ЭФА)
Российский государственный гидрометеорологический университет
Итоговая сессия ученного совета РГГМУ по результатам научных
работ 2011 г.
Санкт-Петербург - 2012
Цель и задачи
В
данной
работе
рассматриваются
вопросы
использования радиоволн для обнаружения облаков и их
микрофизических свойств, путем анализа деполяризации
рассеянных радиосигналов кристаллами льда различных
форм.
Целью
данной
работы
является
определение
наиболее информативного диапазона частот радиоволн
для оценки возможности дистанционного исследования
структуры и микрофизических свойств облаков.
Кристаллы льда
В облаках кристаллы льда могут иметь сложную
форму. Для оценок можно свести все многообразие к двум
основным типам: столбчатые и пластинчатые кристаллы.
Толстые пластины (1)
Пульки (4)
Тонкие пластины (2)
Гексагональные пластины (3)
Иглы (5)
Сплошные столбики (6)
Кристаллы льда
Геометрические размеры кристаллов льда:
L
H =a⋅L
№
H
b
Типы кристаллов
a
b
1
Толстые пластины
0.1380
0.77800
2
Тонкие пластины
2.0200
0.44900
3
Гексагональные пластины
0.0141
0.47400
4
Пульки
0.0627
0.53000
5
Иглы
1.0990
0.61078
6
Сплошные столбики
0.2600
0.92700
Моделирование рассеяния
радиоволн на кристаллах льда
Деполяризяция радиоволн
 
h
ZDR=10⋅lg
v
Сечение рассеяния радиоволн на кристаллах в
предположении
сферичности
частицы,
ориентированной горизонтально
h
v
Распределение кристаллов по
ориентациям
1) Распределение, считающееся типичным для невозмущенного облака:
столбчатые кристаллы ориентированы длинной осью вдоль горизонта с
равномерным распределением по азимутальному углу, плоскости
пластинчатых кристаллов расположены горизонтально.
2) Распределение, устанавливающееся при выстраивании частиц вдоль
электрического поля в атмосфере: длинные оси и плоскости
ориентированы вертикально.
3) Распределение, которое можно считать переходным между (1) и (2):
2
функция распределения ориентаций длинных осей кристаллов cos q - q
угол отклонения большей оси сфероида от вертикали (в азимутальной
плоскости распределение равномерное).
4) Изотропное в пространстве распределение частиц по ориентациям.
Зависимость деполяризации радиоволн
от угла места антенны
L=1000мкм
Зависимость деполяризации радиоволн
от угла места антенны
Зависимость деполяризации радиоволн
от размера кристаллов
=3.2 см
=0.01 см
Зависимость деполяризации
радиоволн от частоты
Численное моделирование деполяризации
радиоволн кристаллическими облаками
Распределение облачных частиц по размерам
N
a=
−1
1

b 


b= 
rм
 
1
2

r =r    



    
м
1

−1
nr =ar exp  −br



Распределение облачных частиц по размерам для облаков Cs
−4
5
r=6⋅10 , м N =4⋅10 , м
−5
=1.0
=1.0
Зависимость деполяризации радиоволн единицей
объема облака от угла места антенны
Выводы
По результатам численного моделирования можно
сделать вывод, что наиболее информативными являются
два диапазона частот: до 1012 Гц и выше 1013 Гц, причем
во втором диапазоне интенсивность рассеяния намного
выше.
По
значению
деполяризяции
можно
определить
преимущественные размеры кристаллов в исследуемом
облаке.
По ориентациям кристаллов в облаке можно делать
вывод об оптических и радиационных свойствах облака.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
http://meteolab.ru
m.ttnguyen@mail.ru
Скачать