Аномальное распространение

Аномальное распространение (иногда сокращается до anaprop или anoprop ) ^[1] включает в себя различные формы распространения радиоизлучения из-за необычного распределения температуры и влажности с высотой в атмосфере. ^[2] Хотя это включает распространение с большими потерями, чем в стандартной атмосфере, в практических приложениях чаще всего это относится к случаям, когда сигнал распространяется за пределы обычного радиогоризонта.

Аномальное распространение может вызвать помехи радиосвязи в диапазонах ОВЧ и УВЧ, если удаленные станции используют ту же частоту, что и местные службы. Например, эфирное аналоговое телевизионное вещание может прерываться удаленными станциями на том же канале или испытывать ореолы искажений передаваемых сигналов) . Радиолокационные системы могут давать неточные значения дальности или пеленга до удаленных целей, если «луч» радара искривляется из-за эффектов распространения. Однако радиолюбители пользуются этими эффектами на телевидении и в FM DX .

Причины

Профиль температуры воздуха

Первое предположение о предсказании распространения радиоволны состоит в том, что она распространяется в воздухе, температура которого в тропосфере падает со стандартной скоростью с высотой . Это приводит к небольшому изгибу (преломлению) траектории к Земле и обеспечивает эффективную дальность, немного превышающую геометрическое расстояние до горизонта. Любое изменение этой стратификации температур изменит путь, по которому движется волна. ^[2] Изменения пути можно разделить на сверхпреломленные и подрефракционные : ^[3]

Суперрефракция

Очень часто у земли образуются температурные инверсии , например, ночью воздух охлаждается, а наверху остается теплым. Это происходит в равной степени и наверху, когда теплая и сухая воздушная масса вытесняет более холодную, как при опускании наверху, вызванном усилением высокого давления. Показатель преломления воздуха увеличивается в обоих случаях, и ЭМ волна изгибается к земле, а не поднимается вверх.

При поверхностно-базовой инверсии луч в конечном итоге упадет на землю, и часть его может отразиться обратно к излучателю. При аэрологической инверсии изгиб будет ограничен затронутым слоем, но изгиб увеличит траекторию луча, возможно, за пределы обычного горизонта передачи.

Атмосферный канал

Когда инверсия очень сильная и неглубокая, ЭМ волна задерживается внутри инверсионного слоя. Луч будет многократно отражаться внутри слоя, как в волноводе . В наземных воздуховодах луч много раз ударяется о землю, вызывая возвратное эхо на регулярных расстояниях к излучателю. В надземных воздуховодах передача может осуществляться на очень большие расстояния.

Под рефракцией

С другой стороны, если воздух нестабилен и с высотой остывает быстрее, чем стандартная атмосфера, волна окажется выше ожидаемой и может не попасть в намеченный приемник.

Другие причины

Другими способами регистрации аномального распространения являются тропосферные рассеяния вызывающие неоднородности в тропосфере , рассеяние метеорами , , преломление в ионизированных областях и слоях ионосферы и отражение от ионосферы. ^[3]

Наконец, многолучевое распространение вблизи поверхности Земли имеет множество причин, включая атмосферные каналы, ионосферное отражение и преломление, а также отражение от водоемов и наземных объектов, таких как горы и здания.

На радио

Аномальное распространение может быть ограничивающим фактором для распространения радиоволн, особенно суперрефракция. Однако отражение от ионосферы является распространенным использованием этого явления для расширения дальности действия сигнала. Другие множественные отражения или преломления предсказать сложнее, но они все же могут быть полезны.

Радар

Положение радиолокационных эхо-сигналов сильно зависит от стандартной гипотезы понижения температуры. Однако реальная атмосфера может сильно отличаться от обычной. Аномальное распространение (AP) относится к ложным радиолокационным эхо-сигналам, обычно наблюдаемым, когда спокойные, стабильные атмосферные условия, часто связанные с суперрефракцией при температурной инверсии , направляют луч радара на землю. В этом случае программа обработки ошибочно разместит отраженные эхо-сигналы на той высоте и расстоянии, на которых они находились бы в нормальных условиях. ^[4]

Этот тип ложного возврата относительно легко обнаружить на временной петле, если он вызван ночным похолоданием или морской инверсией, поскольку можно увидеть очень сильные эхо-сигналы, развивающиеся по определенной территории, распространяющиеся по размеру в поперечном направлении, не перемещающиеся, но сильно меняющиеся по интенсивности со временем. После восхода солнца инверсия постепенно исчезает и площадь соответственно уменьшается. Инверсия температуры существует слишком впереди теплых фронтов и вокруг гроз холодного бассейна . Поскольку в таких обстоятельствах выпадают осадки, аномальные отраженные сигналы затем смешиваются с реальным дождем и/или объектами, представляющими интерес, что затрудняет их разделение.

Аномальное распространение отличается от наземных помех , отражений в океане ( морских помех ), биологического воздействия птиц и насекомых, мусора, соломы , песчаных бурь , шлейфов извержений вулканов и других метеорологических явлений, не связанных с осадками. Наземные и морские помехи представляют собой постоянное отражение от фиксированных участков на поверхности со стабильными отражающими характеристиками. Биологический рассеиватель дает слабые эхосигналы на большой поверхности. Со временем они могут меняться по размеру, но не сильно по интенсивности. Мусор и солома временны и со временем перемещаются по высоте. Все они указывают на что-то, что действительно существует и либо имеет отношение к оператору радара, либо легко объяснимо и теоретически может быть воспроизведено. AP в смысле радара в просторечии известен как «мусор», а помехи от земли - как «мусор». ^{[ нужна ссылка ]}

Доплеровские радары и импульсно-доплеровские радары определяют скорость целей. Поскольку AP исходит от стабильных целей, можно вычесть данные об отражательной способности, имеющие нулевую скорость, и очистить радиолокационные изображения. Помехи на земле, на море и всплеск энергии от заходящего солнца можно различить таким же образом, но не другие артефакты . ^[4]^[5] Этот метод используется в большинстве современных радиолокаторов, включая авиадиспетчерские и метеорологические радары .

См. также

Примечания

^ Питер Мейшнер (редактор), Метеорологический радар: принципы и передовые приложения , Springer Science & Business Media, 2005, ISBN 3540003282 стр. 144
^ Jump up to: ^а ^б Всемирная метеорологическая организация . «Аномальное распространение» . Эуметкал. Архивировано из оригинала 24 сентября 2015 г. Проверено 10 сентября 2012 г.
^ Jump up to: ^а ^б WLPatterson, CPHattan, GELindem, RAPaulus, HVHitney, KDAnderson, AEBarrios. Технический документ 2648. Инженерная система прогнозирования рефракционных эффектов (EREPS), версия 3.0. Май 1994 года. Сан-Диего, Калифорния.
^ Jump up to: ^а ^б «Распространенные ошибки при интерпретации радара» . Окружающая среда Канады . Архивировано из оригинала 30 июня 2006 г. Проверено 23 июня 2007 г.
^ «Закаты от Миннесоты до Теннесси, обнаруженные радаром» . Национальная метеорологическая служба . Архивировано из оригинала 6 июля 2007 года . Проверено 23 июня 2007 г.

[1] Питер Мейшнер (редактор), Метеорологический радар: принципы и передовые приложения , Springer Science & Business Media, 2005, ISBN 3540003282 стр. 144

[WMO-2] Jump up to: ^а ^б Всемирная метеорологическая организация . «Аномальное распространение» . Эуметкал. Архивировано из оригинала 24 сентября 2015 г. Проверено 10 сентября 2012 г.

[Patterson-3] Jump up to: ^а ^б WLPatterson, CPHattan, GELindem, RAPaulus, HVHitney, KDAnderson, AEBarrios. Технический документ 2648. Инженерная система прогнозирования рефракционных эффектов (EREPS), версия 3.0. Май 1994 года. Сан-Диего, Калифорния.

[EC-4] Jump up to: ^а ^б «Распространенные ошибки при интерпретации радара» . Окружающая среда Канады . Архивировано из оригинала 30 июня 2006 г. Проверено 23 июня 2007 г.

[NOAA-5] «Закаты от Миннесоты до Теннесси, обнаруженные радаром» . Национальная метеорологическая служба . Архивировано из оригинала 6 июля 2007 года . Проверено 23 июня 2007 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]