Численное моделирование деполяризации радиоволн
advertisement
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 nr =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
