Исследование влияния метеорологических факторов на видимость наземных объектов в аэрозольной атмосфере

• Автор: Пигарев, Андрей Евгеньевич
• Шифр специальности: 25.00.30
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 160 с.

Содержание
Введение
1. Анализ современных исследований влияния атмосферного аэрозоля на видимость
1.1. Атмосферный аэрозоль как фактор замутненности атмосферы
1.2. Влияние относительной влажности на микрофизические и оптические характеристики атмосферного аэрозоля
1.2.1. Основные микрофизические и оптические характеристики атмосферного аэрозоля
1.2.2. Влияние влажности воздуха на микрофизические и оптические характеристики аэрозоля
1.3. Модели микрофизических и оптических характеристик аэрозольной атмосферы и их недостатки
1.3.1. Основные принципы моделирования микрофизических и оптических свойств атмосферного аэрозоля
1.3.2. Блочная радиационная модель Л.С. Ивлева
1.3.3. Региональная полуэмпирическая модель оптических характеристик атмосферы
1.4. Постановка задачи по обнаружению наземных объектов с летательного аппарата в аэрозольной атмосфере
2. Построение оптико-метеорологических моделей атмосферы
2.1.Учет влияния влажности воздуха в оптических моделях аэрозольной атмосферы
2.2. Оптическая модель аэрозольной безоблачной атмосферы
2.3. Оптическая модель аэрозольной атмосферы при наличии сплошной облачности
3. Обнаружение наземных плоскостных объектов с летательного аппарата в аэрозольной атмосфере
3.1. Алгоритмы обнаружения объектов по наклонным трассам
3.1.1. Обнаружение объектов в безоблачной аэрозольной атмосфере
3.1.2. Обнаружение объектов при наличии сплошной облачности
3.2. Алгоритм учета реальных характеристик отражающего фона в задачах по обнаружению объектов
3.3.Дальность приборного обнаружения плоскостного объекта в аэрозольной атмосфере
4. Моделирование оптических характеристик аэрозольной атмосферы, наклонной дальности и высоты обнаружения наземных плоскостных объектов
4.1.Характеристика исходных данных
4.2.Алгоритм расчета наклонной дальности и высоты обнаружения наземных плоскостных объектов с учетом относительной влажности воздуха
4.3.Оценка достоверности полученных результатов
4.4. Анализ влияния метеорологических и других факторов на оптические характеристики аэрозольной атмосферы и обнаружение наземных объектов
Заключение
Литература
Приложение 1. Оптические характеристики и параметры обнаружения наземных объектов при безоблачной атмосфере
Приложение 2. Оптические характеристики и параметры обнаружения наземных объектов при наличии сплошной облачности
Приложение 3. Влияние угла визирования на оптические характеристики и
параметры обнаружения наземных объектов
Приложение 4. Влияние зенитного угла на оптические характеристики и параметры обнаружения наземных объектов
Приложение 5. Влияние угловых размеров объекта на высоту его обнаружения
Приложение 6. Влияние неортотропности отражающей поверхности на высоту обнаружения наземных объектов
Введение
Одной из основных практических задач теории видимости в рассеивающих средах является априорная оценка потенциальных возможностей систем инструментального и визуального наблюдения, и, в частности, количественная оценка предельных дальностей обнаружения и распознавания наземных объектов при проведении воздушной разведки оптико-локационными средствами, выполнении авиацией различных боевых задач (нанесение ударов по наземным целям, десантирование и др.), при расчете эффективности применения высокоточного оружия. В этой связи возникает проблема определения (прогноза) высоты обнаружения и наклонной дальности видимости (НДВ) различных наземных объектов в разнообразных аэрозольных средах, особенно при их закрытии туманами, густыми дымками и низкой облачностью.
Если для горизонтальных направлений определение видимости не представляет особых сложностей, то решение такой задачи для наклонных направлений даже в простейших случаях (определение видимости одиночных точечных и плоскостных наземных объектов на однородном фоне) вызывает серьезные трудности.
Основная причина такого положения связана с необходимостью учета изменений показателя ослабления и яркости дымки в наклонных направлениях. В отличие от горизонтальных направлений, где помутнение атмосферы можно условно считать однородным, изменение свойств аэрозольной атмосферы с высотой, а, следовательно, и на наклонных трассах, может быть самым разнообразным. Кроме того, яркость дымки в наклонных направлениях зависит от азимутального положения и высоты Солнца, вида подстилающей поверхности, а также от угла визирования и характера изменения прозрачности атмосферы в направлении на объект визирования. Все это приводит к тому, что исходные положения теории горизонтальной видимости не могут быть применены для определения видимости в наклонных направлениях. Сведения об оптических характеристиках аэрозолей приземного

Z. км
Рис. 1.5. Вертикальные профили счетной концентрации для разных типов аэрозолей: 1 - городские, 2 - морские, 3 - почвенные, 4 - внутриатмо-сферные, 5, 6, 7 - стратосферные (5 - N ■ 109 при r0 = 1 мкм, 6 - при г0 = 0,125 мкм, 7 - при г0 = 0,02 мкм, 6,1 - сглаженные N(z)).
Вертикальный профиль счетной концентрации частиц этой моды определяется как N(z) = 370(-0 )exp[- (z - Zq )], где N0(z0)~ 30 см~3 вблизи источника, а высота однородной атмосферы Я= 1 км. Это сильное упрощение. Над большими промышленными центрами убывание счетной концентрации может быть с большей высотой однородной атмосферы (Н=2км) или неэкспоненциальным (дымовые шапки). Предполагается, что средняя влажность воздуха около 60 %. Для стратосферных аэрозолей предполагается существование трех мод с постоянными модальными радиусами: 0,02; 0,125; 1,0 мкм. В области спектра 0,35-1,0 мкм в первых двух модах нет поглощения радиации.
Дисперсность морских аэрозолей описывается четырьмя модами с модальными радиусами 0,0015-0,002; 0,025-0,03; 0,15; 1,8 мкм.
Характеристики почвенных аэрозолей, в основном, соответствуют характеристикам дисперсионных аэрозолей, приведенным в [30, 64].