Система радиоакустического зондирования

Радарный профилометр ветра и RASS на участке Норт-Слоуп Аляски в Барроу, Аляска

Система радиоакустического зондирования ( РСАСС ) — система измерения скорости изменения атмосферы с использованием обратного рассеяния радиоволн на различных высотах над от фронта акустической волны для измерения скорости звука землей. Это возможно потому, что сжатие и разрежение воздуха акустической волной изменяют диэлектрические свойства, вызывая частичное отражение передаваемого радиолокационного сигнала. ^{[ 1 ]} температуру воздуха в пограничном слое планеты . По скорости звука можно вычислить ^{[ 2 ]} Максимальный диапазон высот систем RASS обычно составляет 750 метров (2460 футов), хотя сообщалось о наблюдениях на высоте до 1,2 км (3900 футов) во влажном воздухе. ^{[ 3 ]}

Принцип

Принцип работы RASS заключается в следующем: Брэгговское рассеяние происходит, когда акустическая энергия (т. е. звук) передается в вертикальный луч радара так , что длина волны акустического сигнала соответствует полуволне радара. Поскольку частота акустического сигнала варьируется, при совпадении по Брэггу происходит сильно усиленное рассеяние радиолокационного сигнала.

Когда это происходит, можно определить доплеровский сдвиг радиолокационного сигнала, вызванный брэгговским рассеянием, а также вертикальную скорость атмосферы. Таким образом, можно измерить скорость звука как функцию высоты, на основе чего виртуальной температуры можно рассчитать профили (TV) с соответствующими поправками на вертикальное движение воздуха. Виртуальная температура воздушного пакета — это температура, которую имел бы сухой воздух, если бы его давление и плотность были равны таковые для образца влажного воздуха. Как правило, вертикальная скорость атмосферы 1 м/с (3,3 фута/с) может изменить телевизионное наблюдение на 1,6 °C (2,9 °F).

Конфигурации

RASS можно добавить к радиолокационному профилометру ветра или к содарной системе. В первом случае к радиолокационному профилометру ветра необходимо добавить необходимые акустические подсистемы для генерации звуковых сигналов и выполнения их обработки. Когда RASS добавляется к радиолокационному профилометру, три или четыре вертикально направленных акустических источника (эквивалентных высококачественным стереодинамикам) размещаются вокруг антенны радарного профилометра ветра, а также добавляются электронные подсистемы, включающие усилитель акустической мощности и схему генерации сигнала. доски. Акустические источники используются только для передачи звука в вертикальный луч радара и обычно заключаются в кожухи шумоподавления, чтобы минимизировать мешающие эффекты, которые могут беспокоить ближайших соседей или других лиц, находящихся вблизи прибора.

Когда к содару добавляется RASS, добавляются необходимые радиолокационные подсистемы для передачи и приема радиолокационных сигналов, а также для обработки информации об отражательной способности радара. Поскольку данные о ветре получаются с помощью содара, радару необходимо производить выборку только по вертикальной оси. Содарные преобразователи используются для передачи акустических сигналов, которые вызывают брэгговское рассеяние радиолокационных сигналов, что позволяет измерять скорость звука с помощью радара.

Разрешение

Вертикальное разрешение данных RASS определяется длительностью импульсов, используемых радаром. Выборка RASS обычно выполняется с длиной импульса от 60 до 100 метров (от 200 до 330 футов). Из-за атмосферного затухания акустических сигналов на частотах RASS, используемых радиолокационными профилометрами ветра в пограничном слое, диапазон высот, на котором можно производить выборку, обычно составляет от 0,1 до 1,5 километров (от 330 до 4920 футов), в зависимости от атмосферных условий (например, высоких скоростей ветра). имеют тенденцию ограничивать высотную зону RASS несколькими сотнями метров, поскольку акустические сигналы выбиваются из луча радара). ^{[ 4 ]}

Ссылки

^ Авурис, Николас (1995). Экологическая информатика . Город: Клювер Академический. ISBN 0-7923-3445-0 .
^ Рагхаван, Саундарараджан (2003). Радарная метеорология . Библиотека атмосферных и океанографических наук. Том. 27. Спрингер. п. 442. ИСБН 978-1-4020-1604-2 .
^ Каймал, Дж. (1994). Течения в пограничном слое атмосферы . Оксфорд Оксфордшир: Издательство Оксфордского университета. п. 245. ИСБН 0-19-506239-6 .
^ Бейли, Десмонд Т.; Ирвин, Джон (февраль 2000 г.) [1987]. «Аэрологический мониторинг». Руководство по метеорологическому мониторингу для приложений нормативного моделирования (PDF) . Research Triangle Park, Северная Каролина: Агентство по охране окружающей среды США . стр. 9–13–9–14. ЭПА-454/Р-99-005.

В этой статье использованы общедоступные материалы из Руководство по метеорологическому мониторингу для приложений нормативного моделирования (PDF) . Правительство Соединенных Штатов .

[1] Авурис, Николас (1995). Экологическая информатика . Город: Клювер Академический. ISBN 0-7923-3445-0 .

[2] Рагхаван, Саундарараджан (2003). Радарная метеорология . Библиотека атмосферных и океанографических наук. Том. 27. Спрингер. п. 442. ИСБН 978-1-4020-1604-2 .

[3] Каймал, Дж. (1994). Течения в пограничном слое атмосферы . Оксфорд Оксфордшир: Издательство Оксфордского университета. п. 245. ИСБН 0-19-506239-6 .

[4] Бейли, Десмонд Т.; Ирвин, Джон (февраль 2000 г.) [1987]. «Аэрологический мониторинг». Руководство по метеорологическому мониторингу для приложений нормативного моделирования (PDF) . Research Triangle Park, Северная Каролина: Агентство по охране окружающей среды США . стр. 9–13–9–14. ЭПА-454/Р-99-005.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]