Особенности радиотеплового излучения дождя и их использование в задачах дистанционного зондирования со спутников

• Автор: Смирнов, Михаил Тимофеевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 c. : ил

1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СВЧ РАДИОМЕТРИЧЕСКОГО ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ С ОСАДКАМИ

1.1. Особенности дождя как объекта СВЧ радиометрического зондирования

1.2. Перенос излучения в атмосфере с жидкими осадками

1.3. Ослабление и рассеяние радиоволн сферическими каплями

1.4. Поляризационные особенности ослабления радиоволн деформированными каплями

1.5. Обратные задачи СВЧ радиометрического зондирования

Выводы
2. МЕТОД И РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА РАДИОТЕШЮВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНО ОДНОРОДНОЙ АТМОСФЕРЫ С ДОЖДЕМ

2.1. Постановка задачи

2.2. Применение метода Монте-Карло для расчета радиотеплового излучения осадков

2.3. Результаты расчетов интенсивности и степени поляризации излучения слоя дождя

2.4. Приближенное описание излучения плоского рассеивающего слоя . . . .
Выводы
3. РЕЗУЛЬТАТЫ НАЗЕМНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ РАДИОТЕШЮВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДОЩД И ВОЗМОЖНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОСАДКОВ ПО НИМ
3.1. Методика наземных измерений характеристик излучения дождя
3.2. Спектральные и пространственно-временные характеристики излучения дождя
3.3. Результаты измерений поляризационных характеристик излучения дождя на волне 2,25 см
3.4. Возможности наземных СВЧ радиометрических измерений параметров дождя
Выводы
4. РАДИОИЗЛУЧЕНИЕ ОБЛАКОВ И ДОЖДЯ С УЧЕТОМ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ МЕТЕОПАРАМЕТРОВ В ПРЕДЕЛАХ ПОЛЯ ЗРЕНИЯ РАДИОМЕТРОВ
4.1. Постановка задачи
4.2. Влияние вариаций водозапаса облаков в пределах поля зрения радиометра на измеряемые радиояркостные температуры
4.3. Применение метода Монте-Карло для расчета излучения с учетом пространственной неоднородности
4.4. Результаты расчетов излучения горизонтально неоднородного слоя дождя
4.5. Модель излучения системы "атмосфера -поверхность океана" с учетом пространственной неоднородности облачности и осадков
Выводы
5. ВОЗМОЖНОСТИ И НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДОЖДЯ ПО СВЧ РАДИОМЕТРИЧЕСКИМ ИЗМЕРЕНИЯМ СО СПУТНИКОВ
5.1. Особенности спутниковых экспериментов по
СВЧ радиометрическому зондированию дождя
5.2. Методика экспериментов и характеристики аппаратуры на спутниках "Интеркосмос-20,21"
5.3. Методика и результаты выделения зон осадков по поляризационным измерениям со спутников "Интеркосмос-20,21"
5.4. Методика и результаты оценки параметров дождя по измерениям со спутника "Космос-1151"
5.5. Точность и перспективы определения характеристик дождя по СВЧ радиометрическим измерениям со спутников
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Дистанционные радиофизические методы исследования Земли приобретают в последнее время все более важное значение для изучения окружающей среды. Получаемые при помощи этих методов данные существенно расширяют наши знания о процессах, происходящих в атмосфере и океане, а также возможности предсказания опасных явлений (ураганов, тайфунов). Одним из важных объектов дистанционного зондирования является дождь. Благодаря значительным запасам энергии, выделяющейся во время выпадения, он вносит большой вклад во взаимодействие океана и атмосферы, особенно в энергоактивных зонах /I/. Знание его статистических характеристик необходимо также для проектирования линий связи на трассах Земля - спутник в миллиметровом и сантиметровом диапазонах радиоволн.
Принципы дистанционного радиофизического зондирования атмосферы основаны на спектральных и поляризационных особенностях взаимодействия электромагнитных волн с атмосферными газами и гид-рометеообразованиями. Радиофизические методы принято подразделять на активные (радиолокационные) и пассивные (СВЧ радиометрические). Как показала практика, они не дублируют, а дополняют друг друга. Сочетание их наряду с использованием различных участков спектра от оптического и инфракрсного до дециметрового диапазона является эффективным средством получения информации об атмосфере и океане.
В настоящее время для определения характеристик дождя в наземных условиях успешно используются радиолокационные методы.
Они позволяют оперативно определять геометрическую структуру осадков и их интенсивность на расстояниях от радиолокатора до 100*150 км /2-5/.
Особенно эффективно применение радиофизических методов при

мы рассеивающий слой - подстилающая поверхность получается путем подстановки в (2.4) весов фотонов с учетом изложенных преобразований.
В случаях, когда требуется оценка излучения слоя только под определенным углом наблюдения, выгоднее использовать метод, основанный на теореме взаимности или обобщенном методе Кирхгофа /109, 112/. Идея его состоит в моделировании траекторий фотонов, начинающихся в точке приема в направлении, противоположном направлению наблюдения, а затем подсчета потерь в среде. Поскольку потери в среде при облучении ее внешним направленным источником равны ее собственному излучению в этом направлении, то оценка поглощения будет соответствовать собственному излучению среды.
Алгоритмы моделирования излучения при этом изменяются не значительно по сравнению с изложенным выше. Построение траекторий производится по тому же принципу. Отличия заключаются в следующем.
Начальные веса всех фотонов пакета, соответствующих компонентам /> , полагаются равными I. Обрыв траектории за счет поглощения или вылета из рассеивающей среды означает, что вес фотона для первой компоненты 5 становится равным:
!_> , М - число актов рассеяния и отражения от поверхности до обрыва траектории соответственно. Во многих случаях при поглощении на подстилающей поверхности удобнее моделировать не обрыв траектории, а эквивалентное увеличение веса фотонов в

(2.9)
(2.10)
раз. При этом обрыв траекторий происходит