Радиолокационное исследование среднеширотной мезосферы в КВ диапазоне

• Автор: Шлюгаев, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 113 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
I. РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕЗОСФЕРЫ (обзор литературы)
1.1. Радиолокационные методы исследования мезосферы
1.2. Механизмы рассеяния радиоволн в мезосфере

1.3. Явление летнего мезосферного эхо (МЛЭ)
1.3.1. Наблюдаемые характеристики МЛЭ
1.3.2. Существующие теории МЛЭ
II. МЕТОДИКА НАБЛЮДЕНИЯ МЕЗОСФЕРНЫХ РАДИООТРАЖЕНИЙ
2.1. Задачи КВ зондирования мезосферы
2.2. Оценка чувствительности мезосферного КВ радара
2.3. Методика определения скорости движения рассеивающей среды
2.4. Обработка сигналов в МСТ радарах
2.5. Определение диаграммы рассеяния неоднородностей и углов прихода отраженных сигналов
2.6. Методика проведения экспериментов с КВ радаром СУРА
2.6.1. Определение пространственно-временных и частотных свойств отраженных сигналов
2.6.2. Методика определения аспектной чувствительности

III. КОРОТКОВОЛНОВЫЙ РАДАР ДЛЯ МЕЗОСФЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА БАЗЕ СТЕНДА СУРА
3.1. Радарные исследования на КВ радиокомплексе СУРА
3.2. Общая характеристика мезосферного КВ радара СУРА
3.3. Состав КВ радара СУРА
3.3.1. Передатчики радара СУРА
3.3.2. Антенна радара СУРА
3.3.3. Приемники радара СУРА
3.3.4. Система управления и сбора информации радара СУРА
3.4. Особенности радарного режима стенда СУРА
IV. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕЗОСФЕРНЫХ ЭХО
С ПОМОЩЬЮ КВ РАДАРА СУРА
4.1. Высотно-временные свойства мезосферных эхо
4.2. Суточный ход интенсивности мезосферных радио отражений
4.3. Сезонные изменения характеристик мезосферных КВ отражений
4.4. Спорадические летние отражения повышенной интенсивности от области мезопаузы
4.5. Сравнение результатов КВ зондирования мезосферы с результатами, полученными в УКВ и СВ диапазонах
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Изучение явлений, происходящих в мезосфере, является одной из наиболее сложных и важных задач физики земной атмосферы. Первоначально интерес к летней мезосфере был связан с наблюдением серебристых облаков. Серебристые облака являются самыми высокими облаками на Земле и образуются в области самой низкой на Земле температуры атмосферы - в летней мезопаузе. Развитие физики заряженных аэрозолей, из которых состоят серебристые облака, привело к появлению новой области исследований, которая может быть названа физикой ’’пылевой плазмы”.
Другой причиной для повышенного интереса к этой высотной области стало обнаружение аномально сильных отражений сигналов УКВ МСТ радаров на высотах мезопаузы в летние месяцы, которое было названо полярным мезосферным летним эхо (ПМЛЭ). Затем аналогичное явление было обнаружено и на более низких широтах и по аналогии названо мезосферным летним эхо (МЛЭ). Широкомасштабные исследования свойств и механизмов образования МЛЭ показали определяющее влияние заряженных аэрозолей на процесс его формирования.
Важным направлением является также исследование нейтральной и плазменной турбулентности в мезосфере с помощью мощных МСТ радаров.
Исследуемый в диссертации круг вопросов является частью интенсивно проводимых в России, США и Европе экспериментальных работ по изучению свойств мезосферных радиоотражений. В диссертации всесторонне проанализированы проведенные автором экспериментальные исследования мезосферных отражений в КВ диапа-

II. МЕТОДИКА НАБЛЮДЕНИЯ МЕЗОСФЕРНЫХ РАДИООТРАЖЕНИЙ
Проводившиеся до сих пор радиолокационные исследования мезосферы выполнялись в УКВ и СВ диапазонах длин волн. Брэгговская длина волны в этих случаях соответствовала либо вязкому интервалу (на УКВ), либо была порядка внешнего масштаба (для СВ) нейтральной турбулентности на высотах мезопаузы. Измерений в области инерционного интервала нейтральной турбулентности до сих пор не производилось.
Сопоставление данных, полученных атмосферными радиолокаторами СВ и УКВ диапазонов показывает существенную зависимость свойств мезосферных отражений от длины волны. Отсутствие данных КВ диапазона приводит к разрыву в спектре исследуемых пространственных масштабов и не позволяет достоверно определять соответствующие зависимости параметров мезосферных процессов. Это прежде всего относится к наблюдениям МЛЭ: в УКВ диапазоне они присутствуют, а в СВ диапазоне - отсутствуют. КВ диапазон предоставляет возможность исследования переходной области между масштабами неоднородностей, на которые оказывают влияние специфические условия летней мезосферы ( УКВ диапазон ) и масштабами, не подверженными такому влиянию ( СВ диапазон ).
Как уже говорилось, рассеяние радиоволн КВ диапазона происходит на неоднородностях показателя преломления с масштабами, соответствующими инерционному интервалу нейтральной турбулентности, который является наиболее существенной ее областью и обеспечивает более высокий, по сравнению с УКВ, уровень отраженного сигнала.