Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Исследование грозовых облаков радиолокаторами различных диапазонов радиоволн

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Исследование грозовых облаков радиолокаторами различных диапазонов радиоволн"

КОМИТЕТ ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ МИНИСТЕРСТВО ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГЛАВНАЯ ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ ИМ. А.И.ВОЕЙКОВА

НА ПРЛВЛХ РУКОПИСИ

ФРОЛОВ ВАЛЕРИЙ ИВАНОВИЧ

УДК 551.50У.610:518—71

ИССЛЕДОВАНИЕ ГРОЗОВЫХ ОБЛАКОВ РАДИОЛОКАТОРАМИ РАЗЛИЧНЫХ ДИАПАЗОНОВ РАДИОВОЛН

П.ОО.ОЭ-МЕТЕОРОЛОГИЯ, КЛИМАТОЛОГИЯ, АГРОМЕТЕОРОЛОГИЯ

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ ЙА СОИСКАНИЕ УЧЕНОП СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1992

Работа выполнена в Главной геофизической обсерватории им.А.И.Воейкова.

Научный руководитель: кандидат технических наук ' С.М.Гальперин

»

Официальные оппоненты:

Доктор физико-математических наук, профессор А.Г.Горелик

Кандидат технических наук Д.Б.Канарейкин

Еедущая организация: Военный инженерно-космический институт

Защита состоится "Ж " 1592г. в /Г часов

на заседании специализированного ¿онета Д024.06.01 Главной геофизической обсерватории им.А.М.Воейкова: 194018, г.С.-Петербург, ул.Карбышева, дом 7. •

Автореферат разослан

/

Учений секретарь Специализированного Совета

доктор географических наук Н.В.Кобышева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Своевременное обнаружение грозовых облаков зедставляется весьма важным. В атом заинтересован ряд отраслей на-здного хозяйства, для которых грозовые процессы представляют больно опасность, приводящую н значительному экономическому ущербу, а 10гда к катастрофам. Грозовые разряды могут-вызвать пожары на боль-IX лесньк площадях, быть причиной повреждений линий электропередач, шопроизвольно вызывать срабатывания взрывных устройств при прове-гнии горных работ и т.п. Особенно опасными грозовые облака являют-I для летательных аппаратов (ЛА). Так, например, в ряду летных ?оисшествий, связанных с опасными метеорологическими явлениями, эоэа стоит на одном из первых мест наряду с обледенением и сдвигом ?тра. Для повышения безопасности полетов весьма важным является задание э<$4ективных средств обнаружения зон электрической активно-ги в облаках и определение путей их обхода.

В целях обнаружения молниевых разрядов находят применение как ясеивные радиотехнические средства (РТС), к которым относятся ав-5матические грозопеленгатори-дальномеры (АГГ1Д) и базовая сеть та-« АЩД, так и активные РТС - радиолокаторы, способные обнаруживать определять координаты разрядов молний.

В настоящее время иирокое применение в метеорологической прак-ше находят радиолокаторы МРЛ-1,2,5, позволяющие обнаруживать об-*ка и устанавливать параметры их радиоэхо, а также косвенным мето-эм распознавать грозовые облака с различной вероятностью. Для почтения такой вероятности необходимо определение параметров эхо-■»гналов конвективных облаков во время перехода их в грозовое состо-ше, в частности, установление при этом места и количества возника-цих в облаках грозовых разрядов. Это позволит более достоверно опре-злить параметры радиоэхо конвективных облаков в их предгрозовой, эозовой и послегрозовой стадиях. Используемые в настоящее время зсвенные радиолокационные критерии определены при сопоставлении шных наблюдений МРЛ о результатами неинструментальных обнаружений розовых облаков метеостанциями. Очевидным являетея необходимость »эработки методики определения косвенных критериев радиолокацион->го распознавания грозовых облаков, базирующейся на использовании >и этом РТС, способных достоверно устанавливать электрическое соседние облаков.

Цель работы. Создание комплекса радиотехнических средств, позволяющего с большой достоверностью определять переход облаков в грозовое состояние и завершение такого состояния. 11а основе зкспе^ ментальных данных определение особенностей грозовой активности вн^ римассовых и фронтальных облаков, а также одновременное определен параметров радиоэхо грозовых разрядов на А »10 см, А »35 см и А »200 см.

Основкко задачи исследования;

1. Создание комплекса радиолокационных станций различных диапазонов радиоволн с антеннами, излучающими горизонтально и вертикально поляризованные волны, предназначенного для обнаружения каш лов молний различной ориентации в пространство. Усовершенствование имеющихся РТС ГГС им.Л.И.Воейкова.

2. Определение взаимного расположения в грозовых облаках зон осадков, повышенной отражаемости и молниевой активности, а также специфики молниевой активности в многоячеистых облаках*

3. Определение параметров радиоэхо молниевых разрядов, обнарз кенных РЛС метрового и дегдамотрового диапазонов радиоволн при вертикальной полириэащи и их отличие от аналогичных параметров, ранее установленных при горизонтальной поляризации волны указанных станций.

4. Оценка информативности вышеназванных РЛС обнаружения молний и пассивных РТС регистрации грозовых разрядов.

Решение перечисленных задач потребовало организации и провед* ния обширных радиолокационных наблюдений за грозовыми облаками по специально разработанной методике и анализа данных о пространстве! но-вреыенной изменчивости радиолокационных параметров радиоэхо гр< зовкх облаков, полученных в летние сезоны 1Ш6-1991 гг.

Ьаучная новизна. Показано, что использование в экспериментал: них наследованиях радиолокаторов, имеющих антенны с вертикально и горизонтально поляризованной волной, позволило увеличить количество обнаруживаемых молний на 15-17 %, что привело к более достоверному определению моментов времени перехода облаков в грозовое состояние.

¿л больвом объеме полученных данных установлено расположение радиоэхо грозовых разрядов относительно зон осадков различной интенсивности и отражаемости' облаков ка высотах выше уровня располо :яения кулевой изотермы, где имает место разделение зарядов в них.

Впервые получены радиолокационные параметры эхо-сигналов калов молний при вертикальной поляризации на двух длинах радиола ( Л «200 см и Л «35 см) и'проведено сравнение этих пара-трое с подобными, полученными при горизонтально поляризованной лне. Установлены радиолокационные параметры эхо-сигналов каналов лний на А »10 см. Исследована специфика электрической активно-и в многоячеистых грозовых облаках.

Практическая ценность. Созданный комплекс РЛС с различной по-[риэацией радиоволн позволяет использовать его в качестве инстру-:нта для проверки метеорологической эффективности, а также точно-'Ных характеристик существующих и разрабатываемых конструкций юзопзленгаторов-дальномеров (ГОД), счетчиков молний и других призов, используемых для обнаружения и определения местоположения »оэовых разрядов. В 1989 г. на созданном комплексе были проведены ''-'¿'Дарственные испытания автоматического ГПД "Орана". В летний

од 19Ш г. проводились испытания разработанного Томским поли-гкк;:ческим институтом счетчика молний типа СМ-6.

Методика наблюдений за греэовши облаками и экспериментальны© 'иные, полученные в процессе выполнения данной работы, исподьоо-1ны в восьми, НИР и ряде хоздоговорных тгм.

Результаты обнаружения молниевых разрядов в зонах осадков ¿зйичной интенсивности использованы ГОСНШГа для составления ме-здичеекмх указаний летному составу по обходу гроЕСвых облаков, а 1кжз при разработке рекомендаций по полетам в сложных метеорологи-зских условиях при проведении ыетеообеспеадния изделия "Буран".

Апробация работы. Основныз материалы работа докладывались и 5сукдались на:

- П,1У,У,УП Ленинградском симпозиуме "Радиолокационное исследование природных сред", Ленинград, 1984,1986,1987,1Ш9 гг.:

- 1У, У Всесоюзной научно-практической конференции по безопасности полетов, Ленинград, 1985, 1988 гг;

- Всесоюзной конференции по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы» Киев, 1Ш? г;

- Межведомственном семинаре "Пассивная радиолокация грозовых очагов", Рига, 1989 г;

- Ш,1У Всесоюзном симпозиуме по атмосферному электричеству, Тарту, 1986г., Налмзик 1990 г;

- ill Всесоюзной научно-технической конференции "Прием и анализ

сверхнизкочастотных колебаний естественного происхождения",

Львов, I9S0 г.

По теме диссертации опубликовано II статей. Одна разработка диссертации выполнена на уровне изобретения, внедренного на полевой экспериментальной базе ГГО им.А.И.Воейкова.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту

1. Комплекс радиолокационных станций, функционирующих в метровом и длинноволновой части дециметрового диапазона радиоволн, обеспечивающих одновременное обнаружение каналов молний при горизонтальной и вертикальной поляризации электро-магнитных волн.

2. Результаты сравнительного анализа радиолокационных параметров эхо-сигналов молний, одновременно установленных с помощью PJIG, функционирующих на А =10 см, Ъ =35 см и А =200 см, имеющих горизонтальные и вертикальнее поляризации радиоволн.

3. Результаты анализа метеорологической информативности PJIC различных диапазонов радиоволн, используемых.для обнаружения молний Методика определения точностных характеристик автоматических гро-зопеленгаторов-дальномеров.

4. Особенности взаимного расположения зон осадков различной интенсивности, зон повышенной отракаемости и молниевой активности.

5. Особенности пространственно-временной изменчивости радиолокационных характеристик радиоэхо грозовых облаков и параметров эхо-сигналов грозовых разрядов на стадиях роста, максимума и спада молниевой активности.

Структура к объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Работа изложена на 223 страницах, включая Ы рисунок и 23 таблицы. Список литературы содержит 106 наименований.

ОДЕВШИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы и сформулирована ее цель. Изложено краткое содержание диссертации, а также приведены основные результаты, выносимые на зациту. В частности, во введении перечисляются следующие задачи, решаемые с помощью созданного комплекса активных и пассивных радиотехнических средств (РТС):

- определение параметров радиоэхо облаков, осадков на А '=3,2 см и грозовых разрядов на \ =10 см, А =35 см, Л =200 см при двух поляризациях радиоволн;

- одновременное определение взаимного расположения в облаках различной отражаемости, интенсивности осадков, молниевой активности и турбулентное™;

- установление специфики молниевой активности в многоячеистых грозовых облаках;

- проведение одновременных наземных радиотехнических и самолетных исследований параметров облаков;

- оценка информативности существующих пассивных РТС обнаружения грозовых разрядов и др.

В первой главе рассматриваются особенности установления момеь-а времени перехода облаков в грозовое состояние и завершение такого остояпия. Проводится анализ, из которого следует, что с помощью ¡спользуемого метеостанциями визуально-слухового способа определе-1ия грозового состояния облаков, используемых в этих целях грозо-юленгаторов и радиолокаторов, обнаруживаниях молнии, результаты ■становления интервалов времени, когда в облаках имеют место гро-ювые разряды, будут отличаться. При этом указывается на то, что 1есмотря на высокую вероятность обнаружения молний с помощью РЛС, ^пользование таких РЛС пока не оптимально, так как они имеют то-!ько горизонтальную поляризацию радиоволн.,Учитывая различную ори-¡нтацию молний в пространстве, предлагается проводить радиолокаци-¡иное обнаружение грозовых разрядоз одновременно как при горизонтальной, так и вертикальной поляризациях радиоволн.

В этой главе основное внимание уделяется изложению решений технических вопросов, связанных с увеличением вероятности радиолокационного обнаружения молний. Б частности, впервые приводится опи-:ание разработанных и изготовленных при активном участии автора пакетов 2-х поляризационныхРЛС, работающих'на Л =35 см и Л =£00см. ¡олучено-авторское свидетельство № 1419332. Глава со-

церашт изложение результатов исследований диаграмм направленности штейн РЛС в указанных диапазонах радиоволн при изменении их поляризации.

В интересах проведения комплексных исследований грозовых об-пеков в работе изложены ссе доработки РТС полигона ГГО им.А.И.Воейкова, выполненные в процессе данной работы. Они сводятся к следующему :

- достигнута электромагнитная совместимость одновременно пр01 дящих наблюдения 8-ми РЛС различных диапазонов радиоволн счет изготовления блока "единого запуска всех станций;

- достигнута одновременная автоматическая регистрация электрс магнитного излучения (ЭМИ) грозовых разрядов и их эхо-сигм лов. Это обеспечивается блоком, разделяющим зондирующие импульсы радиолокаторов и отражения местных предметов от собс венного ЭМИ разрядов;

- на основе изменений схем индикаторов РЛС достигнута регистр ция охо-сигналов молний при проведении одновременных наблюл ний с помощью любых 4-х РЛС, имеющих различную поляризацию радиоволн;

- для проведения измерений величин отраженных сигналов в высо частотные узлы РЛС неметеорологического назначения вмонтиро иы аттенюаторы. Приводятся схемы калибровки приемных тракто

- этих радиолокаторов,

В конце главы для более широкого использования комплекса РТ при исследовании параметров грозовых облаков изложены методики п ведения наблюдений, обеспечивающие решение задач, перечисленных введении.

Во второй главе работы изложены результаты многолетних ради локационных исследований параметров радиоэхо молний, обнаружении РЛС на X'»10 см, А =35 см и А =200 см. В 2-х последних диапаз нах впервые получены параметры эхо-сигналов разрядов при горизсн тапьной ( г) и вертикальной ( А в) поляризациях радиоволн. В связи с тем, что радиолокационное обнаружение молний на ^ »10 см в нащей стране ранее не проводилось, большое внимание уделено определению следующих вараметров грозовых разрядов; •

- Э11Р каналов молний ( (Гад ). Установлено (Г.<л 76 ы^,

Р Мали

90 % случаев о до не превышает Зи м. При обзоре радиолока тором верхней части облака радиоэхо молнии превышает отраже^ иие самого облака на 6-1В дБ;

- длительность существования радиоэхо молнии ( ^до). В 60 % Случаев ^до « 300 мсек и в среднем составляет «= 150 мс;

- радиальная протяженность эхо-сигналов молний 20). На

• удалениях 160-1Ш км в Ь4 % случаев - л1 до < 5 км, в то вр< мя как на таком же удалении на ^ =200 см д1 ^ < 2 км. Блине 160 хы л1 до » &С ^идно, что на больших удал*

ниях РЛС, функционирующая на =10 см, позволяет получить

более достоверные данные о разменах зон и о'бльках, где протекают электрические процессы.

Сопоставление количества молний, одновременно обнаруженных С на X =10 см ( // и РЯС на А =¡¿00 см ( ^¡¿оо^» показа, что при поимпульсной регистрации эхо-сигналов молнии N ^ ставляет от ЬО % до ЬО % от А/ ¡¿од, а при ^оуорегистрации - толь-

20 1о.

Сравнение изменений но времени амплитуд эхо-сигналов. грозовых зрядои с данными ролее полученной регистрации ЭШ па =500 кГц У77 г., Гальперин С.М., Тугарин В.Г. и др.) показало, что колк-ство максимумов амплитуд радиоэхо молний на Л »10 см, коррели-ет с количеством интенсивных сигналов г.обст пенного излучения .иночной вспышки разрядов. Из этого следует, что РЛС на А «10 см юсобна обнаруживать слаботочные разряди в облаках.

на основе приведенных выше данных предложены рекомендации по пользованию МРЛ-Ь ь целях обнаружения молний {одновременное нападения на 2-х каналах станции выше расположения изотермы -30° С, ¡пользование многоконтурного изо-эхо, разработанного ВГИ).

Анализ данных, полученных при одновременной регистрации радио-;о молний, обнаруженных РЛ0 на )| р в=35 см и X в=*-00 см> по~ юлил получить следупцие величины:

1. ЭПР каналов молний ( б" ) и ее среднеквадратическое отклонение (X)

X г 200 см С = 23 ы2 _ X = 4,а, \ ы « ¿;00 см 6' = 18,3 м^ X в 4,1, \г » ЗЬ см В. 19,7 м2 X = 5,4,

дв « Зо см о" * 18,3 м ^ X я 2,6. _

Видно, что суцестьенных различий здесь не наблюдается. Несмот-=1 на ото при различных поляризациях радловолн РЛС фиксируют неоди-шовое количество молний:

X »200 см - одновременно ни А г и А в 68 %, ( //'оСч»Ю92) только на А гл15 %, только на А 17 %.

А «35 см - одновременно на А и ,А й л 62 %, ( /|/об11,-220) только на Л г ~ 25 %, только на Хв«13 %.

Из этого следует, что близкая к вертикальной или горизонталь-эй ориентация молний в пространстве оказывает существенное влияние а их радиолокационное обнаружение. Наблюдались случаи, когда про-ент обнаружения молниевых каналов с помощью РЛС с вертикальной по-яризащ.ей доходил до 70-90 % от общего числа возникших в облаках

разрядов. На какой стадии эволюции облаков это имеет место пока не установлено,

<¡. Геометрические (радиальные) размеры радиоэхо молний (

Усгановлено, что aL г > л1,в примерио в 1,4 раза на удалениях (К )"до 140 км. Здесь на h =200 см aL р и с увели пнем R изменяется от Ь,9 км до 3,2 км и от 5,1 км до <¿,4 км соответственно. Iipn обнаружении молний на ^ =ЗЬ ем &L г в пределах указанного радиуса поменялась от 4,6 км до 3,1 км, a aL - о 3,4 км до ¿,3 км. Ьсли молнии возникали lia R > 140 км, указанных различий àL не обнаружено.

3. Время существования радиоэхо разрядов ( ). В радиусе до 1<;0 км í'^ODr f кООв" Да1ЖЫМ фоторегистрации 200гс мс' п '¿ООв**Mü' ^ указанном радиусе X '¿ 35ц =200 мс. Эти данные на X =ЗЬ см отличаются от

ранее получипних в связи с использованием в эксперименте 1\ДС с большим коэффициентом усиления антенн.

Б общем, обнаружение молний с помощью PJ1L, функционирующих одновременно на 2-х поляризациях радиоволн, привело к увеличений регистрируемого количества молний, возникающих в облаках, и позволило получить более объективные- данные о размерах в них зон, где протекают электрические процессы, ибо наблюдалось несовпадение рас положений в облаках н что рассматривается в 3-й глаз

Рассмотрена возможность радиолокационного определения направления и скорости распространения капали молнии ( V к). lio результатам наблюдений PJíO на h =200 см, Ук-З-Ю4 - 1,;М0Ь км/сек ( ^ 0бщ =27 молний). Эти данные близки к полученным ранее фотокамерой Бойса, а также к результатам, установленным пассивной много-пунктпой РТС, где получена величина Vjt«= км/сек.

Ьо ьторой главе также изложены результаты проиерки метеорологической эффективности выпускаемых промышленностью грозопелонгато-ров-дальномеров (ГЦд) типа "Очаг-2". Определено, ч-.о они фиксируют 25 % грозовых разрядов относительно количества, обнаруживаемого с помощью PJ1C ( Д г«200 см). Такой же процент обнаружения молний получен при использовании сети ГИД. Последние данные послужили причиной доработки современных П1д.

. b третьей главе представлены результаты комплексных радиотехнических исследований облькоа с помощью MPJ1-I ( А »3,2 см) и рассмотренных аьме РЛС, обнаруживающих каналы молний.

У

Проведен анализ экспериментальных данных, характеризующих взаимное расположение зон радиоэхо осадков различной интенсивности и зон возникновения в облаках грозовых разрядов. Этому разделу работы 1редшествует обзор прозедешшх ранее исследований и изложена новая методика постановки ¡эксперимента. На основе статистической обработки полученных данных приведены результаты, перечисленные в пункте 5 заключения. На отдельных примерах показано, что установленные закономерности взаимного расположения зон осадков и молний могут не со-краняться, что, по-видимому, связано со стадией эволюции, в которой находится грозовое облако. Приведены рекомендации по более безопасному обходу самолетами зон осадков грозовых облаков.

Большое внимание в этой главе уделено результатам'исследований особенностей грозовой активности на фронтальных разделах воздушньж пасс. Проведено сопоставление координат отдельных разрядов с зона-пи облаков, имеющими.различную отражаемость на высотах, превышающих уровень расположения нулевой изотермы (II ^ -0* с ). Во время наблюдений молниевая активность облаков в широком азимутальном секторе контролировалась РЛС, имеющими горизонтальную и вертикальную поляризации радиоволн. Анализ полученных результатов позволил установить следующее:

- рассмотрение расположения основных электрических зарядов в облаках в местах радиолокационного обнаружения молний показало, что такие заряды находятся как вблизи зон ? м на высотах Н* -£-0° с км, так и в зонах относительно низких градиентов отражаемости /</,? ). в этих экспериментах координаты молний в облаках определялись в основном с по-моцьв РЛС, имеющей вертикальную поляризацию радиоволн;

- при обнаружении высокой отражаемости облаков на высотах Ь* радиальные размеры зон, где возникали молнии, не превышали 0-10 км. По мере уменьшения отражаемости на этих высотах размеры грозоакгивных зон увеличивались в 2 раза.

Размеры зон облаков, в которых фиксировались молнии, изменяются тагоце в зависимости от стадии электрической активности грозового облака (числа регистрируемых разрядов в мин -^ ). В стадии увеличения ^р они минимальны и увеличиваются при ослаблении молниевой активности. В поле радиоэхо облаков ( Л =3,2 см), где наблюдается относительно слабая интенсивность осадков, зафиксированы наиболее протяженные проекции эхо-сигналов молний. Полеты самолетов через такие зоны далеко не безопасны;

- в миогоячеистых грозовых облаках (классификация по количеству зон с В ...„_) обнаружен временной сдвиг ( ¿t ) между момен-

Muliv f»

тами регистрации максимальной интенсивности осадков ( I шкс) и tip макс. При этом I макс опережает макс, a At макс достигает 15 мин. На высотах H -при одновременном измерении 5 мак'с отдельных ячеек такое явление не было обнаружено. Б таких многоячеистых облаках появление новых зон грозовых разрядов обнаружено тогда, когда отражаемость возникшей ячейки на высоте И14 становится максимальной, fia этих же высотах количество зон повышенной отражаемости соответствует числу зон молниевой активности.

Сопоставление бортовых измерений напряженности поля ( Ег ), проьеденные во время 34 пролетов самолетов над кучево-дождевыми облаками и одновременных измерений £ облаков на высотах 11* с помощью МРД-1 показало, что в 60 % случаев количество зафиксированных k/макс такке соответствует количеству зон шкс> что дает основание для продолжения поиска связи между отими параметрами.

Рассмотрена специфика молниевой активности а тех случаях, когда на фронтальном раздели воздушных масс одновременно обнаружены несколько зон молниевой активности, расстояние между которыми не превышало 20 км. Установлено, что возникновение разрядов в каждой из отдельных зон не исключает появления разрядов одновременно в 2-3 зонах. В таких случаях зафиксированы проекции радиоэхо молний, радиальные размеры которых достигают 40-40 км. Количество одновременно возникающих грозовых разрядов, например, между 2-мя зонами молниевой активности зависит от расстояния между ними (пункт 9 заключения).

В процессе выполнения работы разработаны методика и аппаратура автоматической регистрации ЭМИ молний. Проведенная в 19о4 г., регистрация ЭМИ на f -ISO мГц одновременно с радиолокационным обнаружением грозовых разрядов позволила установить, что РЛС, работающая только на X «200 см, обнаруживает не все р-зряды в облаках. Это послужило причиной оснащения полигона РЛС ( Ji »200 см,

А »35 см), имеющими наряду с горизонтальной вертикальную поляризацию радиоволн.

Результаты регистрации ЭММ на f »150 мГц показали, что с помощью существующей аппаратуры возможен прием излучений молний, возникающихна удалении Î&0-3QQ км. Из этого следует необходимость контроля грозовой обстановки при определении параметров предгроэо-ього излучения облаков.

В конце 3-й главы приведены методика'наблюдений и результаты проверки достоверности одного из косвенных радиолокационных критериев Y *И0Г . ¿j i определяющего принадлежность радиоэхо облаков к грозовым, ранее установленного при сопоставлении данных МРЛ-1 с неинструментальным способом обнаружения гроз метеостанциями.

В работе информация МРЛ-I впервые сопоставлялась с результатами радиолокационных обнаружений каналов молний. Основной целью экспериментов являлось опробирование разработанной методики комплексных наблюдений, приемлемой не только для уточнений косвенных критериев распознавания гроз, но и при радиолокационном обнаружении параметров турбулентности и водности на 3-х известных стадиях эволюции грозовых облаков, когда их переход от одной стадии к другой контролируется с помощью РТС, способных достоверно обнаруживать аервые и последние грозовые разряды в облаках.

Обработка данных наблюдений позволила установить следующее:

- критерий Y ие позволяет достоверно в данный момент времени утверждать о принадлежности радиоэхо облака к грозовому в тех случаях, когда его значения изменяются от Ib до 32;

- установленная значительная временная изменчивость критерия

Y , особенно на стадии развития облаков (до 3,6 за мин), требует оперативной обработки радиолокационной информации с помощью ЭВМ.

В заключении сформулированы основные результаты работы:

1. Анализ применения пассивных (грозопеленгаторов) и активных (РЛС) радиотехнических средств при определении, моментов времени перехода облаков в грозовое состояние и завершения такого состояния показал, что радиолокационный способ обнаружения молний в настоящее время является наиболее информативным. Он позволяет устанавливать

в радиусе до 150 км координаты как мехоблачных разрядов, так и разрядов типа облако-эемля. Существующие в настоящее время грозопе-ленгаторы-дальномеры относительно радиолокационного метода обнаруживают не более 25 % грозовых разрядов в облаках.

2. В интересах развития радиолокационного метода обнаружения каналов молний разработан комплекс радиолокационных станций в диапазоне радиоволн 200 см и 35 см, способный проводить определение местоположения каналов молний одновременно с антеннами с горизонтально и вертикально поляризованными волнами. Разработка защищена авторским свидетельством. Впервые получены параметры эхо-сигналов

молний, обнаруженных при работе указанных РЛС на 2-х поляризациях електро-магнитных волн.

3. Впервые в нашей стране проведено радиолокационное обнаружена каналов молний на А =10 см и установлены параметры радиоэхо молний в этом диапазоне. Осуществлено сравнение параметров радиоэхо каналов молний, обнаруженных на -А =200 см и =35 см при двух поляризациях радиоволн, а также на Л =10 см.

4. Разработана методика комплексных радиотехнических исследований грозовых облаков, позволяющая проводить одновременное сопоставление взаимного расположения в таких облаках радиоэхо осадков различной интенсивности, отражаемости на высотах, устанавливаемых на А «3,2 см, эхо-сигналов молний, обнаруживаемых PJ10, работающих в различных диапазона* радиоволн. Такия методика также обеспечивает проведение сопоставления указанных выше данных с результатами радиолокационного определения турбулентности и водности облаков. достигнута электромагнитная совместимость многодиапазонных активных и пассивных PTU, одновременно осуществляющих исследование грозовых облаков.

Ь. Проведен анализ взаимного расположения ь грозовых облаках зон осадков различной интенсивности и зон молниевой активности, .lia основе данных 4-х летних наблюдений установлено, что молнии могут возникать как в зоне осадков, так и за их пределами. Относительно направления смещения осидков <¿0 % молний возникает в тыловой зоне радиоэхо осадков п только 10$ впереди их. В осадках-относительно слабой интенсивности молнии возникают чаще, чем в зонах интенсивных осадков. По радиолокационным данным оО % грозовых разрядов обнаружены в осадках с интенсивностью ( I •) менее Ь мм/час и только 20 % в осадках с I > 5 ми/час. Приведенные данные следует учитывать при метеообеспечении авиации во время грозовой обстановки,-особенно при взлете и посадке летательных аппаратов.

6. Сопоставление местоположения в многоячеистых грозовых облаках зон повышенной отражаемости ( £ макс) 11 зон молниевой активности показало, что один из электрических зарядов, вызывающих молнии, располагается в непосредственной близости or зоны 2 макс' другой же находится в поле радиоэхо с относительно малым значением градиента отражаемости.

7. Появление зон молниевой активности й многоячеистом облаке в первую очередь связано с образованием новых ячеек повышенной отражаемости. При этом во вновь образовавшейся ячейке первые разряды

появляются тогда, когда отражаемость этой ячейки на высоте, превышающей нулевую изотерму на 2-3 км, достигает максимального значения. Через 4-6 мин после появления первых разрядов интенсивность осадков достигает максимального значения.

Й. Яа стадии увеличения количества молниевых разрядов в единицу времени ( /V /мин) в грозовой ячейке их местоположение в большинстве случаев совладает с зоной наиболее интенсивных осадков и зоной повышенной отражаемости такой ячейки на высоте выше уровня нулевой изотермы на 2-3 км.

В стадии, когда в грозовом облаке наблюдается максимальнее значение М /мин, молниевые разряды, как правило, возникают в тыловой зоне осадков относительно направления смещения облака и распространяются в сторону минимальных значений градиента отражаемости.

9. В грозовом облаке в зависимости от количества обнаруженных разрядов в минуту (рост, максимальное число, спад) изменяются геометрические размеры зон, в которых сосредоточены каналы молний.

В стадии роста молниевой активности размеры - минимальные и обнаруживаются, как правило, вблизи максимальных значений ? Мскс" мере спада грозовой активности область сосредоточения каналов молний по своим размерам увеличивается. С возникновением новых ячеек и диссипации основной грозовой ячейки увеличиваются линейные размеры молниевых каналов, которые могут охватывать несколько ячеек одновременно.

На фронтальных грозовых облаках наблюдается возникновение разрядов между двумя зон шли молниевой активности в зависимости от расстояния между ними . При лЛ-^ • 20 км грозовые разряды одновременно охватывают две зоны в 52 % случаев от общего количества обнаруженных разрядов в рассматриваемых зонах. При 20-30 км это имеет место в 12 % случаев.

10. Разработана методика и аппаратура автоматизированной регистрации дШ грозовых разрядов одновременно с обнаружением каналов молний и поступлением данных грозопеленгагоров-дальномеров. Установлено, что ЭМй грозовых разрядов в метровом диапазоне радиоволн может быть зарегистрировано с помощью существующей аппаратуры даже в тех случаях, когда источник излучения - молния находится на удалении 260-300 км. Обнаруженное явление необходимо учитывать при определение параметров ЭММ предгрозовой стадии облаков, находящихся в ближней зоне.

11. Разработаны предложения по уточнению косвенных радиолокационных критериев грозоопасности облаков, основанные на сопостав-

лени/ параметров их радиоэхо с данными обнаружения молний с помощы' радиолокаторов.

Но теме диссертации опубликованы работы:

1. Гальперин С.11., Фролов В.И. Особенности радиотехнических исследований грозовых очагов. Материалы методцентра по радиолокационной метеорологии соц.стран. Гидрометеоиздат, Л.,1907,с.46-49.

2. Банников В.И..Гальперин С.М., Стасенко В.Н., Фролов В.И. , Обнаружение! грозовых разрядов с помощью PJIC дециметрового диапазон радиоволн, типа.ПРВ-10. Труды Ш Всесоюзного симпозиума по атмосферному олектричеству. Гидрометеоиздат, Л.,1988, с.176-180.

3. Фролов В.П., Гальперин С.М. Устройство обнаружения и классификации молниевых каналов. Автор.свидетельство № I4I9332

с приорит. от 10.06.86.

' 4. Фролов В.И., Банников B.W., Гальперин С.М..Никитин В.П. Обнаружение молний радиолокаторами метрового диапазона с различной поляризацией. Тр.ГГО, выл.508, Л., I9B7, с.12-14.''

Ь. Гальперин Ü.M., БанниковВ.И.,Фролов В.И. и др. Исследование

гроз в метровом диапазоне. Тр.ГГО, вып.508, 1987, с. 16-21.

6. Фролов В.И. .БаншЙсов В.И. .Гальперин С.И. .Степаненко В.Д. Радиолокационное сопоставление местоположения молний и зон осадков. Тр. ГГО, вып.503, с.3-11. .

7. Банников В.И. .Гальперин С.М..Михайловский Ю.П., Фролов В.Я Регистрация ЭМИ облаков наземными РТС одновременно с измерением . напряженности поля на борту самолета. Тр.ГГО, вып.535, I99l,c.I9-2(

■ 8. Фролов В.И. .Банников В.И. »Галыхерин С.М. /Никитин В.II. Обнаружение молний и их ЭМЙ радиолокаторами метрового диапазона с различной поляризацией антенн. Тр.III Всесоюзного сим. по атмосферному электричеству. Гидрометеоиздат, Л.,1988, с.180-183.

9. Фролов В.Л.»Гальперин С.М.,Банников В.И..СтасенкЪ В'.Н. Обнаружение каналов молний одновременно пятью РЛС.'Тр.ГГО, вып.526, 1989, с.35-39.

10. Фролов В.И..Гальперин С.М. и др. Совместное исследование облаков с помощью наземных радиотехнических средств. Тр.ГГО, вып.526, 1989, с.30-34.

11. Гальперин С.М.,Банников В.И.»Стасенко В.Н.,Фролов В.И. и др. Наземный радиотехнический комплекс исследована.*; гроз совместно с самолетами-лабораториями. Труды 7-го Всесоюзного совещания по радиометеорологии. Д., Госкомгидрометео'издат, 1939,

с. 96-100 .•

Ртп.ГГО. 16.09,92.SaK. 467.Т ЛОО.Беогиатно. //"Ч//-