СВЧ-радиометрические исследования влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков

Караваев, Дмитрий Михайлович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
СВЧ-радиометрические исследования влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков
ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "СВЧ-радиометрические исследования влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков"

00461

1542

На правах рукописи УДК 551.051

Караваев Дмитрий Михайлович

СВЧ-радиометрические исследования влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков

25.00.30 - метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2010

2 8 ОНТ 2010

004611542

Работа выполнена в государственном учреждении «Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова»

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор Георгий Георгиевич Щукин

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Анатолий Дмитриевич Кузнецов,

доктор технических наук Андрей Александрович Синькевич

Ведущая организация:

Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского

Защита состоится "10" ноября 2010 г. в 10 час. на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 327.005.01 при государственном учреждении «Главная геофизическая обсерватория им. А.И.Воейкова» по адресу: 194021, С-Петербург, ул. Карбышева, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного учреждения «Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова»

Автореферат разослан

2010 г.

Ученый секретарь

совета по защите докторских и кандидатских диссертаций, доктор географических наук

А.В. Мещерская

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы и состояние вопроса. Радиофизические методы дистанционного зондирования занимают важное место при исследовании атмосферных процессов для решения различных задач метеорологии, физики облаков, астрономии. Методы пассивного зондирования атмосферы в СВЧ-диапазоне позволяют получать информацию о температуре, влажности атмосферы, водности облаков и осадках, что важно для решения таких проблем как взаимодействие атмосферы и океана, общая циркуляция атмосферы и изменение климата, моделирование процессов облакообразования и осадкообразования, распространение микрорадиоволн в атмосфере. СВЧ-радиометрический метод, основанный на регистрации собственного радиотеплового излучения является одним из немногих эффективных методов определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков с поверхности Земли. Такие преимущества метода как дистанционность, оперативность, непрерывность, высокое пространственное разрешение, "всепогодность" особенно важны для инфомационного обеспечения наукастинга и сверхкраткосрочного прогноза опасных явлений, контроля результатов активных воздействий, проведения подспутниковых экспериментов.

За последние более чем сорок лет решены фундаментальные вопросы переноса излучения в атмосфере, разработаны основы методов решения обратных задач, созданы высокочувствительные СВЧ-радиометры. Значительный вклад в развитие метода СВЧ-радиометрии атмосферы внесли К.С.Шифрин, А.Е.Башаринов, А.Г.Горелик, Б.Г.Кутуза, А.П.Наумов, Г.Г.Щукин, Е(3.11.АУез1\л'а1ег. Выполненные исследования показывают принципиальные возможности СВЧ-радиометрического метода определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков.

Перспективы развития и использования СВЧ-радиометрических методов дистанционного зондирования атмосферы были сформулированы, в частности, в результате международного эксперимента ВАЬТЕХ (2001-2002гг.). Важными вопросами, связанными с использованием данных дистанционного зондирования атмосферы и облаков остаются разработка экономичных оптимальных технических решений, методик СВЧ-радиометрических измерений, совершенствование алгоритмов обработки - и интерпретация результатов дистанционного зондирования атмосферы. Актуальность исследований в области СВЧ-радиометрии связана с потребностью создания перспективной системы влажностного зондирования атмосферы и назревшей необходимостью оснащения метеорологической сети новыми средствами дистанционного зондирования атмосферы.

-обенностей пространственно-временной изменчивости характеристик ¡пагосодержания атмосферы, облаков и осадков, фазового состава облаков, . олержания переохлажденной влаги в мощных конвективных облаках.

Цель работы и задачи исследования. Целью работы являлось развитие .Ч-радиометрического метода определения влагозапаса атмосферы и лозапаса облаков, создание автоматизированного комплекса аппаратуры, .'.•лершенствование методики измерения характеристик радиотеплового -.лучения, проведение экспериментов, направленных на исследование параметров атмосферы и процессов, происходящих в тропосфере. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: <• теоретические исследования переноса микроволнового излучения в облачной атмосфере для случая зондирования с поверхности Земли, разработка СВЧ-радиометрического метода определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков и анализ погрешностей определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков;

• систематизация принципов построения наземной автоматизированной СВЧ-радиометрической аппаратуры для определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков, определение требований к характеристикам аппаратурного комплекса, создание автоматизированного СВЧ-радиометрического комплекса и исследование его характеристик, разработка алгоритмов обработки данных СВЧ-радиометрического зондирования атмосферы;

Научная новизна работы состоит в совершенствовании СВЧ-радиометрического метода определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков. В этих целях выполнено следующее:

• обоснована и реализована структурная схема автоматизированного СВЧ-радиометрического комплекса аппаратуры для определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков;

• оптимизирована методика измерения характеристик радиотеплового излучения атмосферы в СВЧ-диапазоне, обеспечивающая минимальные погрешности определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков;

• проведен анализ реальной погрешности определения влагозапаса облачной атмосферы по результатам измерений характеристик радиотеплового излучения атмосферы на длинах волн около 13,5 мм и 8 мм при различных метеоусловиях;

• впервые выполнен анализ пространственно-временной изменчивости влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков в различных регионах, при различных синоптических ситуациях;

информации в задаче сверхкраткосрочного прогноза опасных гидрометеорологических явлений.

Научная и практическая ценность работы. Наиболее важными представляются следующие результаты исследований:

• обоснована структурная схема автоматизированной аппаратуры, и методика СВЧ-радиометрических измерений, обеспечивающие определение влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков с поверхности Земли;

• оценена реальная погрешность определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков СВЧ-радиометрическим методом при различных метеоусловиях;

• экспериментальные данные о временной изменчивости влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков в различных регионах (над океаном и над сушей) в различные сезоны, при различных метеоусловиях;

Предложенные методики и средства определения параметров атмосферы применялись при проведении комплексных экспериментов по изучению параметров облачной атмосферы для решения проблем энергетики взаимодействия атмосферы и океана, контроля результатов активных воздействий, определения условий распространения радиоволн в тропосфере Земли. Результаты работы использовались в отчетах по ряду научно-исследовательских тем, выполненных по программе "Разрезы", связанных с активными воздействиями на облака, по межотраслевой научно-технической программе России "Физика микроволн", по международному проекту ВАЬТЕХ.

Разработанные в работе рекомендации направлены на построение перспективной системы влажностного зондирования на основе применения средств и метода сетевого СВЧ-радиометрического зондирования атмосферы для решения задач наукастинга и сверхкраткосрочного прогноза опасных гидрометеорологических явлений, связанных с развитием облаков и осадков. Результаты исследований, полученные в диссертации, могут использоваться при разработке наземной автоматизированной СВЧ-радиометрической аппаратуры температурно-влажностного зондирования атмосферы для обеспечения геофизического мониторинга атмосферы и решения других задач метеорологии.

Апробация работы и публикации. Полученные в ходе выполнения работы результаты докладывались и обсуждались на следующих конференциях и симпозиумах:

1. IV Всесоюзная конференция по исследованию роли энергоактивных зон океана в короткопериодных колебаниях климата (Одесса, октябрь 1990 г.);

2. II научная конференция "Применение дистанционных радиофизических методов в исследованиях природной среды" (Муром, июль 1992 г.);

3. Международная конференция по применению дистанционных методов (Денвер, США, январь 1992г);

4. XVIII Всеросийская конференция по распространению радиоволн (С-Петербург, сентябрь 1996г);

5. XIV Всероссийский симпозиум "Радиолокационные исследования природных сред" (С-Петербург, 1996г);

6. Всероссийская конференция по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы (Нальчик, октябрь 1997г.);

7. III международная выставка и симпозиум по дистанционным средствам измерения (Копенгаген, Дания, июль 1997г);

8. Региональные III, IV, VIII, IX, X конференции по распространению радиоволн (С-Петербург, 1997, 1998,2002,2003, 2004гг.);

9. XXIII Генеральная ассамблея Европейского геофизического общества (Ницца, Франция, апрель 1998г);

10. V Международный симпозиум "Оптика атмосферы и океана" (Томск, июнь 1998г.);

11. III научная конференция "Применение дистанционных радиофизических методов в исследованиях природной среды" (Муром, июнь 1999г.);

12.11 Всероссийский семинар по физике микроволн (Н.Новгород, март 1999г.);

13.Всероссийская конференция по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы (Нальчик, октябрь 2005г.);

14.Конференция ВМО по метеорологическим приборам и методам наблюдений ТЕКО-2008 (С-Петербург, ноябрь 2008);

15.XXII Всероссийская конференция по распространению радиоволн (Ростов-на Дону, апрель 2008г.);

16.IV Всероссийская научная школа и конференция "Радиофизические методы

в дистанционном зондировании сред" (Муром, июль 2009г.); 17.Всероссийские научные конференции-чтения памяти Н.А.Арманда (Муром, июль 2010г.);

По результатам выполненных исследований опубликовано 32 работы.

На защиту выносятся основные положения и результаты исследований автора:

1. Результаты разработки и исследования автоматизированной СВЧ-радиометрической аппаратуры для определения влагозапаса атмосферы и

водозапаса облаков с поверхности Земли, обоснование выбора структурных схем аппаратуры, метода СВЧ-радиометрических измерений;

2. Результаты обработки СВЧ-радиометрических данных, выполненных в различных регионах при различных метеоусловиях, над океаном и над сушей, в том числе в период развития глубокой конвекции и гроз, и предложения по использованию СВЧ-радиометрической информации в задачах прогноза опасных гидрометеорологических явлений;

3. Результаты анализа погрешностей СВЧ-радиометрического метода определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков;

4. Результаты исследований временной (пространственной) изменчивости влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков в различных регионах средних широт (над океаном и над сушей);

5. Результаты оценки влияния вариаций влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков на интегральное ослабление микрорадиоволн в облачной атмосфере.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3-х глав, заключения и списка литературы из 186 наименований, содержит 167 страниц основного текста, 45 рисунков и 24 таблицы.

2. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассматривается обоснование актуальности работы, сформулированы цель работы и задачи исследований, научная новизна работы и ее практическая значимость, содержание работы. Отмечена важность развития СВЧ-радиометрического метода определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков, необходимость совершенствования методик и аппаратуры, актуальность проведения СВЧ-радиометрических исследований для решения прикладных задач метеорологии. Рассмотрены особенности и преимущества СВЧ-радиометрического метода дистанционного зондирования атмосферы, отмечен вклад ведущих отечественных и зарубежных организаций в развитие этого метода. Поставлена задача создания автоматизированной аппаратуры для определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков и проведение экспериментальных исследований временной изменчивости влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков. Перечислены основные результаты, полученные автором, отмечена их значимость. Сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены физические основы СВЧ-радиометрического метода определения параметров атмосферы с поверхности Земли, используемые методики определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков по результатам измерений интенсивности нисходящего собственного радиотеплового излучения атмосферы. Определены основные требования к техническим характеристикам аппаратурного комплекса для определения характеристик влагосодержания атмосферы методом СВЧ-радиометрии.

В разделе 1.1. приводятся основные соотношения, описывающие перенос радиотеплового излучения в атмосфере, используемые для анализа результатов экспериментов и выработки требований к создаваемой аппаратуре. Показано,

что основной вклад в излучение (поглощение) атмосферой в СВЧ-диапазоне вносят водяной пар, кислород, жидкокапельные облака и осадки. Приведены основные соотношения для расчета микроволновых спектров поглощения и излучения радиоволн. Показано, что применение различных алгоритмов расчета радиотеплового излучения вблизи линии поглощения водяного пара 22.235ГГЦ дают близкие результаты.

В разделе 1.2. сформулирована задача определения интегральных параметров атмосферы по радиотепловому излучению: влагозапаса атмосферы

<2 = "\р(г)-сЬ, р(г) -профиль абсолютной влажности, и водозапаса облаков

IV = -ск,№(г)- профиль водности, л,, гг -высоты верхней и нижней границ

облака. Наиболее информативные участки спектра излучения атмосферы для решения этих задач следующие: 1.6-1.9 мм, 4.2-3.0 мм, 7-9.5 мм, 12.8-14.3 мм, 20-32 мм. Для атмосферы, содержащей слоистообразные облака определение влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков осуществляется из результатов измерения характеристик радиотеплового излучения на двух частотах вблизи центра линии поглощения водяного пара 21.0ГГц и 36.5ГГц. Для атмосферы, содержащей мощные конвективные облака, решается однопараметрическая задача определения водозапаса облаков из измерений характеристик радиотеплового излучения атмосферы при частотах зондирования 9.3ГГц и 36.5ГГц. Основные факторы, оказывающие влияние на погрешность определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков, следующие: погрешность алгоритмов расчета поглощения в кислороде, водяном паре, погрешность оценки температуры капельных облаков, рассеяние излучения на крупных каплях, погрешность измерения характеристик радиотеплового излучения. Приводятся соотношения, связывающие искомые параметры атмосферы £) и № с радиояркостными температурами в зенитном направлении ЩЛ,), ЩЛ2), (Л, - 14 мм, Д2=8.2мм): £> = а0 +а, •Гя(/1| ) + аг-Тя{Л2 ), IV = Ьа + А, •7я(Л,) + Ьг-Тя(Л2). В общем случае коэффициенты регрессии а, , /> зависят от распределения метеоэлементов в атмосфере. Поэтому дискретный набор коэффициентов регрессии получен для различных моделей атмосферы и типичных синоптических ситуащш. Коррекция коэффициентов регрессии может осуществляться в результате итерационной процедуры и учитывает особенности текущего распределения метеопараметров атмосферы. В качестве исходной информации использовались данные радиозондирования (профили температуры, давления, влажности атмосферы) и водности облаков.

В разделе 1.3. проанализированы методы измерения характеристик радиотеплового излучения атмосферы с поверхности Земли (методы относительных угломестных/азимутальных «разрезов», метод абсолютных измерений, радиоастрономический метод). Отмечены достоинства и недостатки методов угломестных, азимутальных "разрезов" и метода абсолютных измерений. Радиоастрономический метод, основанный на регистрации угловой зависимости интенсивности излучения Солнца, позволяет определять

поглощение атмосферы с погрешностью около 10%, однако, не позволяет проводить непрерывные измерения. Для реализации непрерывных наблюдений влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков предложено использовать метод временных «разрезов», основанный на регистрации нисходящего радиотеплового излучения атмосферы при фиксированном положении диаграммы направленности антенны. Получены оценки вклада различных составляющих (потери антенны, влияние поля рассеяния и радиояркостного фона, погрешности измерения антенной температуры) в суммарную погрешность измерения радиояркостной температуры атмосферы.

Вторая глава посвящена изложению принципов построения СВЧ-радиометрической аппаратуры для определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков. Приводятся обоснование структурной схемы автоматизированной аппаратуры и описание методов калибровки СВЧ-радиометров.

В разделе 2.1. выполнен сравнительный анализ различных схем построения СВЧ-радиометров: компенсационного, модуляционного, нулевого, с пилот сигналом, представлены основные соотношения, описывающие флуктуационную чувствительность СВЧ-радиометров. Выполнен краткий обзор метеорологических СВЧ-радиометров влажностного зондирования атмосферы, приводятся их основные технические характеристики. Поставлена задача минимизации шумов антенны н потерь входного тракта, применение надежных приемных устройств, удовлетворяющих требованиям шумовых свойств, и обеспечивающих стабильность усиления.

В разделе 2.2. представлено описание созданного в ГУ «ГГО» автоматизированного СВЧ-радиометрического комплекса аппаратуры для определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков. В состав аппаратуры включены СВЧ-радиометрические приемные устройства, работающие на частотах 21.0ГГц (длина волны Я, = 14 мм) и 36.5ГГц (длина волны Л2 = 8.2 мм ), антенная система, и персональный компьютер. СВЧ-радиометры построены на основе супергетеродинных приемников с полосой усиления 200Мгц (21.01Гц) и 400Мгц (36.5ГГц). СВЧ-радиометры построены на основе применения схемы супергетеродинного приемника, реализуют модуляционный принцип измерения, используют во входном антенно-волноводном тракте программно-управляемые СВЧ-переюпочатели и генераторы шума. Требуемая стабильность усиления достигается применением системы термостатирования узлов радиометра и стабилизацией питающих напряжений (токов) устройств радиометра. Флуктуационная чувствительность радиометров составляла не хуже 0.5К/с05, ширина луча диаграммы направленности по уровню ЗдБ равнялась Юградусам (скалярная рупорная антенна) и 0.7 градусов (параболическая антенна). Система управления и сбора данных СВЧ-радиометрического комплекса обеспечивает управление режимами работы СВЧ-радиометров, управление антенной системой, преобразование выходных аналоговых сигналов СВЧ-радиометров в цифровой код, обработку данных. Дано описание алгоритмов управления, сбора, обработки данных.

В разделе 2.3. выполнен анализ схем построения поляризационных СВЧ-радиометров, используемых для наблюдений атмосферы, реализующих как полный поляризационный анализ (измерение 4-х параметров Стокса излучения), так и частичный анализ наиболее информативных первых двух параметров Стокса. Приводится описание СВЧ-радиометрической аппаратуры, используемой для исследования конвективных облаков. В состав аппаратуры входит поляризационный СВЧ-радиометр 36.5ГГц (длина волны Л = 8.2 мм), на входе которого установлен электрически управляемый ферритовый переключатель Фарадея. Скалярный конический рупор, имеющий осесимметричную диаграмму направленности, используется в качестве облучателя антенной системы Кассегрена. Ширина диаграммы направленности антенны по уровню ЗдБ составляет 15 угловых минут. Для калибровки поляризационного радиометра используется установленный в плоскости отражателя системы Кассегрена электрически управляемый полупроводниковый генератор шума. Мощность источника шума, приведенная ко входу СВЧ-радиометра составляет около 20К.

В разделе 2.4. систематизированы методы калибровки СВЧ-радиометров, приводятся основные соотношения, используемые при калибровке СВЧ-радиометров, выполнены оценки погрешностей используемых методов калибровки (метод угломестных "разрезов", метод широкоапертурных излучателей при уровнях термодинамической температуры 80К и 290К, метод расчета характеристик радиотеплового излучения безоблачной атмосферы по данным синхронного радиозондирования). Погрешность калибровки для различных методов находится в пределах от 0.5 до 2 К.

Раздел 2.5. посвящен анализу результатов экспериментальных исследований радиотеплового излучения атмосферы в период международного эксперимента ВАЬТЕХ. Выполнены сравнения данных синхронных измерений радиотеплового излучения атмосферы СЬША-ИЕТ СВЧ-радиометрами различных производителей (Кабау, август 2001 г). В результате дисперсионного анализа СВЧ-радиометрических данных получены количественные оценки погрешности измерений радиояркостных температур различными СВЧ-радиометрами, работающими на частотах около 22.2 ГГц, 30 ГГц, 37 ГГц.

В разделе 2.6. сформулированы перспективы совершенствования СВЧ радиометрического комплекса для определения параметров атмосферы, связанные с улучшением технических характеристик, совершенствованием узлов (антенной системы, СВЧ-радиометрических приемников, системы защиты от климатических воздействий и т.д.), разработкой вопросов обеспечения единства измерений и метрологического обеспечения сетевых СВЧ-радиометрических измерений.

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований атмосферы, полученные с применением наземных автоматизированных СВЧ-радиометров (длины волн 8мм/ 13.5 мм; 8 мм / 14 мм; 8 мм/ 32 мм) в различные сезоны 1989-2007гг. в Ленинградской области и весной 1990г. над океаном в районах Северной Атлантики. Основные задачи

экспериментальных исследований атмосферы связаны с апробацией методик СВЧ-радиометрического зондирования влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков; исследованием временной изменчивости влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков в различных регионах средних широт; анализом данных комплексного (СВЧ-радиометрического и радиолокационного) зондирования атмосферы в период развития опасных гидрометеорологических явлений.

В разделе 3.1. дана краткая характеристика используемых в экспериментах средств СВЧ-радиометрического зондирования атмосферы и методики наблюдений атмосферы и облаков, с помощью которых были получены ряды экспериментальных данных о временной изменчивости влагозапаса атмосферы, водозапаса облаков. В соответствии с этой методикой измерения нисходящего радиотеплового излучения атмосферы осуществляется при фиксированных углах места в сочетании с методами внешней абсолютной калибровки, применены уточненные алгоритмы оценки влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков. В случае наблюдений конвективных облаков для определения характеристик радиотеплового излучения использовались методики так называемых относительных угломестных и азимутальных "разрезов" атмосферы.

В разделе 3.2. приводятся результаты исследования пространственно-временной изменчивости влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков в различных регионах: над океаном и над сушей в средних широтах. Выполнен анализ результатов исследования влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков над океаном, в период эксперимента «Атлантэкс-90». Анализ СВЧ-радиометрических данных показал существенное влияние синоптических процессов, протекающих в атмосфере на изменение влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков в районе Ньюфаундлендской зоны океана: в интервале 4...45 кг/м2 наибольшие значения влагозапаса атмосферы отмечались в восточной части циклонов, там же отмечались и большие значения водозапаса облаков, а минимальные значения влагозапаса атмосферы наблюдались в ядрах высокого давления, формирующихся в тыловых частях циклонов. Для типичных синоптических ситуаций получены количественные оценки средних значений (СЗ) и средних квадратических отклонений (СКО) влагозапаса, атмосферы и водозапаса облаков. Проанализированы пространственные вариации влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков (на масштабах порядка 1000 км) в Северной Атлантике.

Приводятся примеры СВЧ-радиометрических наблюдений влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков в различные сезоны для условий Ленинградской области. Получены результаты сравнений радиозондовых и радиометрических значений влагозапаса атмосферы. Установлено, что для атмосферы, содержащей слоистообразные облака без осадков, при вариациях влагозапаса атмосферы в интервале (2...45)кг/м2, водозапасах облаков менее 2кг/м2 средняя квадратическая погрешность определения влагозапаса атмосферы в зените для районов исследований составляла (0.7... 1.3) кг/м2 с доверительной вероятностью 0.9.

Выполнены исследования временных и пространственных вариаций интегральных параметров атмосферы с использованием аппарата структурных функций. Оценки средних интенсивностей временных флуктуаций влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков выполнены на временных масштабах от единиц минут до нескольких суток в различные сезоны года. Показано, что средние временные структурные функции влагозапаса атмосферы описываются степенной функцией: Од(Лг) = С02 •Д;'' ,где:^ = 2/3. Получены

оценки структурных коэффициентов: Се =0.46к рм"2 мин"033(лето), Св =0.15 к рм"2-мин"033 (зима). Представлены результаты исследования корреляции водозапаса облаков с влагозапасом атмосферы, позволившие выявить сезонные особенности этой зависимости.

В разделе 3.3. выполнен сравнительный анализ СВЧ-радиометрических и эмпирических (самолетное зондирование) данных о водности облаков различных типов. Полученные в различные периоды года СВЧ-радиометрические средние значения водозапасов различных типов слоистообразных облаков находятся в удовлетворительном согласии с модельными оценками водозапаса облаков, основанными на данных самолетного и радиозондирования атмосферы в Северо-Западном регионе. В частности, отмечается относительная устойчивость измеренных в теплый и холодный периоды года средних значений водозапасов слоистообразных облаков Яс, Л, в отличие от соответствующих оценок для облаков ЛЬ. Выполненный анализ сезонных и региональных особенностей статистики водозапасов (интегральных функций распределения водозапаса облаков Р(1Г>Х)), иллюстрирует различия для теплого и холодного периодов года. В частности, показано, что в холодный период (п.Воейково) в 95% времени водозапас облаков в зените не превышал 0.28 кг/м2, а значения водозапаса облаков, превышающие 0.52 кг/м2 регистрировались лишь в 1% случаев. Над океаном в 90% времени водозапас облаков составлял менее 0.50 кг/м2, а в Ленинградской области в теплый период года лишь в 5% случаев водозапас облаков превышал 0.7 кг/м2.

В разделе 3.4. проанализированы результаты исследований влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков в период развития мощных конвективных облаков. Представлены основы пассивно-активного радиолокационного метода определения средней водности конвективного облака, осадков и методика наблюдений атмосферы, используемая при исследовании динамики развития конвективных (грозовых) облаков. СВЧ-радиометрические измерения на длинах волн 8.2мм и 3.2см, выполненные с помощью радиометров, работающих синхронно с метеорологическим радиолокатором МРЛ-2 (А=3.2см) позволяли определять водозапас конвективного облака (в частности, переохлажденной части облака) на различных стадиях развития, а также оценивать среднюю водность облака. Для обнаружения грозовых облаков использовался радиолокатор МРЛ-1 (А.=3.2см), а координаты молний в таких облаках устанавливались радиолокационными станциями метрового (Х= 200см) и

дециметрового диапазона (?Л=10см, а.2=35см), которые обнаруживают ионизированные каналы молний как типа облако-облако, так и облако-земля. Кроме того, грозовые разряды фиксировались грозопеленгаторами. Выполненные комплексные эксперименты (июль 1993-1996гг, п.Тургош, Ленинградская область) подтверждают связь влагозапаса атмосферы с процессами образования и эволюции конвективных облаков. Количественные сравнительные оценки СВЧ-радиометрических СЗ и СКО влагозапаса атмосферы для периодов развития конвективных облаков разной мощности (Си hum, Си med и Cb, СЬ грозовых) отражены в Таблице!.

Таблица 1.

Влагозапас атмосферы в период развития конвективных облаков

Си hum, Си med Cb, Cb гр Весь период

СЗ, кг/м2 19,73 29,65 23,78

СКО, кг/м2 3,17 2,93 5,97

Для стадии грозового облака характерны наибольшие значения влагозапаса, а также его значительные мезомасштабные вариации, которые в области грозового облака в отдельных случаях превышали 50% среднего значения. Эксперименты показали, что для водозапаса переохлажденной части облака характерны значительные дисперсии, существует корреляционная связь влагозапаса атмосферы и параметров конвективного облака на стадии максимального развития.

Выполнены экспериментальные оценки второго параметра Стокса радиотеплового излучения различных типов облаков и дождя при я = 8.2 мм: деполяризация излучения мощных конвективных облаков составляет несколько единиц К в случае осадков средней интенсивности, причем, на наклонных трассах излучение на горизонтальной поляризации превышало излучение на вертикальной поляризации. Полученные экспериментальные оценки степени деполяризации собственного излучения конвективных облаков с осадками на наклонных трассах составляет менее 3%, что согласуется с приближенными теоретическими оценками степени деполяризации излучения осадков. Вместе с тем, обнаружены аномальные (около 10К) кратковременные значения деполяризации излучения переохлажденной части грозового облака.

В разделе 3.5 предложен алгоритм использования СВЧ-радиометрической информации для сверхкраткосрочного прогноза опасных явлений, связанных с развитием облаков и осадков. На основе статистического анализа СВЧ-радиометрических данных и радиолокационной информации построен региональный СВЧ-радиометрический прогностический критерий для качественного прогноза развития опасных гидрометеорологических явлений (гроз, ливней). Предварительное тестирование предложенной схемы, выполненное в Ленинградской области, п.Воейково, показало, что заблаговременность прогноза опасных явлений может составлять от 1час. до 12час., оправдываемость около 0.76.

В разделе 3.6. выполнен анализ СВЧ-радиометрического метода оценки интегральных радиохарактеристик атмосферы в микроволновом диапазоне. Получены регрессионные соотношения, связывающие интегральное ослабление на различных частотах с влагозапасом атмосферы и водозапасом облаков и получены статистические распределения интегрального ослабления реальной атмосферы.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. На основании исследований микроволнового излучения атмосферы и выполненного анализа погрешностей измерения характеристик нисходящего радиотеплового излучения атмосферы обоснован выбор структурной схемы наземного автоматизированного СВЧ-радиометрического комплекса аппаратуры для определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков. В состав созданного комплекса, аппаратуры включены СВЧ-радиометры, работающие на частотах около 21.0 ГТц и 36.5ГГц, реализующие модуляционный принцип измерений, процесс сбора данных автоматизирован;

2. Усовершенствована методика определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков из результатов наземных абсолютных измерений характеристик радиотеплового излучения на двух частотах около 21.0ГГц и 36.5 ГГц.

3. Получены оценки реальной погрешности определения интегральных параметров атмосферы из сравнительного анализа данных СВЧ-радиометрических и расчетных (радиозондовых) измерений. Средняя квадратическая погрешность определения влагозапаса атмосферы из результатов СВЧ-радиометрических измерений для случая атмосферы, содержащей слоистообразные облака без осадков, при вариациях влагозапаса атмосферы в зените 2...45 кг/м2, для различных районов исследований составляла 0.7... 1.3 кг/м2 с доверительной вероятностью 0.9.

4. Выполненный анализ СВЧ-радиометрических данных о водозапасах слоистообразных облаков обнаруживает удовлетворительное согласие средних значений водозапасов слоистообразных облаков с имеющимися эмпирическими данными о водозапасах различных видов облаков. Впервые показаны региональные (над океаном и над сушей), сезонные особенности интегральных вероятностных распределений водозапаса облаков.

5. Впервые выполнен анализ синоптических и мезомасштабных вариаций влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков в Северной Атлантике и в Ленинградской области при различных метеоусловиях, в том числе в период развития опасных гидрометеорологических явлений (мощные конвективные облака, грозы), и экспериментально исследованы сезонные и региональные особенности корреляционной связи между влагозапасом атмосферы и водозапасом облаков. Показано, что наибольшая корреляция между

влагозапасом атмосферы и водозапасом облаков отмечается в холодный период времени, когда гег =0.7;

6. Получены статистические оценки вариаций влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков. Показано, что в предположении "замороженной турбулентности" средние структурные функции влагозапаса атмосферы в интервале масштабов от единиц до 1000 км аппроксимируются типичным для двухразмерной турбулентности законом "степени 2/3". Даны оценки сезонной изменчивости структурного коэффициента влагозапаса атмосферы;

7. Проанализировано влияние временных и пространственных вариаций влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков на интегральное ослабление облачной атмосферы в СВЧ-диапазоне. Получены статистические оценки интегрального ослабления реальной атмосферы при дойнах волн 32...3 мм;

8. На основе анализа экспериментальных данных радиолокационного и СВЧ-радиометрического зондирования атмосферы в период развития конвективных облаков разработаны рекомендации по использованию СВЧ-радиометрической информации в задаче сверхкраткосрочного прогноза опасных гидрометеорологических явлений (гроз, ливней), предложена простая модель для построения СВЧ-радиометрического прогностического критерия, сформулированы требования к системе СВЧ-радиометрического сетевого влажностного зондирования атмосферы.

4. ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Karavayev D., Shchukin G., Stasenko V. Multiwave active-passive sounding of atmospheric moisture. J. Physics and Chemistry of the Earth, 1998, lp.

2. Karavayev D.M., Shchukin G.G. Radiophysical investigations of water vapor and cloud liquid water content. Fifth International Symposium on Atmospheric and ocean Optics. Proc. SPIE 3583,1998, p.407-413.

3. Shchukin G.G., Egorov A.D., Karavaev D.M., Morozov V.N. Lazer and microwave methods of cloud investigations. - Atmospheric and oceanic optics.V.19, 2006, №09, p. 703-706.

4. Щукин Г.Г., Караваев Д.М. Разработка критерия развития облаков и осадков с использованием радиотеплолокационных данных и радиолокационной информации.- Труды ГГО, 2008. вып.557, с.119-132.

5. Щукин Г.Г., Караваев Д.М., Некоторые результаты и перспективы исследований в области СВЧ-радиометрии (раднотеплолокацни), проводимых в ГГО им. А.И.Воейкова.-Успехи зарубежной радиоэлектроники, 2008, №6, с.29-37.

6. Щукин Г.Г., Степаненко В.Д., Образцов С.П., Караваев Д.М., Жуков В.Ю., Рыбаков Ю.В., Состояние и перспективы радиофизических исследований атмосферы и подстилающей поверхности. -Труды ГГО, 2009, вып.560, с. 143-167.

7. Караваев Д.М., Щукин Г.Г., СВЧ-радиометрические исследования влаго-водосодержания атмосферы в период развития конвективных

облаков и гроз. Известия Вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Физика атмосферы. 2010, Спецвыпуск, с.53-58.

8. Гальперин С.М., Караваев Д.М., Стасенко В.Н., Щукин Г.Г., Исследование электроактивных зон в облаках в интересах установления их связи с градовыми процессами. Тезисы докладов Всеросийской конференции по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. Нальчик, КБР, 1997, с.83-86.

9. Караваев Д.М., Попова Н.Д., Щукин Г.Г. СВЧ-радиометрическое зондирование влагосодержания атмосферы. Тезисы докладов II научной конференции "Применение дистанционных радиофизических методов в исследовании природной среды. М., 1992, с. 159-160.

10. Караваев Д.М., Щукин Г.Г. Радиофизические исследования характеристик влагосодержания атмосферы. Тезисы докладов III научной конференции "Применение дистанционных радиофизических методов в исследовании природной среды. Муром, 1999, с.57-58.

11. Караваев Д.М., Щукин Г.Г. Влагозапас атмосферы и водозапас облаков по данным СВЧ-радиометрических измерений.-Труды НИЦ ДЗА, "Прикладная метеорология", вып.1 (546), 1997, с. 6-13.

12. Караваев Д.М., Щукин Г.Г. Результаты исследования влагозапаса атмосферы в период образования конвективных облаков. Тезисы докладов XVIII Всероссийской конференции по распространению радиоволн. Москва, 1996г, с.95-96.

13. Караваев Д.М., Щукин Г.Г. СВЧ-радиометрические исследования влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков. Тезисы докладов региональной XXIII конференции по распространению радиоволн, Санкт-Петербург, 1997, с.76.

14. Караваев Д.М., Щукин Г.Г. Радиометрические исследования ослабления микроволн в тропосфере. Тезисы докладов региональной IV конференции по распространению радиоволн, Санкт-Петербург, 1998, с.42.

15. Караваев Д.М., Щукин Г.Г. СВЧ-радиометрические исследования интегральных радиохарактеристик атмосферы. Тезисы докладов XIX Всероссийской конференции по распространению радиоволн, Казань, 1999, 2с.

16. Караваев Д.М.,Рыбаков Ю.В.,Щукин Г.Г., Валидация сетевых СВЧ-радиометров в период BALTEX. Тезисы докладов региональной 8 конференции по распространению радиоволн, Санкт-Петербург, октябрь

2002, с.46-47.

17. Караваев Д.М., Рыбаков Ю.В.,Щукин Г.Г. СВЧ-радиометрические измерения характеристик влагосодержания атмосферы в период метеозащиты С-Петербурга 30-31 мая 2003г. Тезисы докладов региональной 9 конференции по распространению радиоволн, Санкт-Петербург, октябрь

2003, с.72-73.

18. Караваев Д.М., Рыбаков Ю.В., Щукин Г.Г., Разработка метеорологической сети СВЧ-радиометров. Тезисы докладов региональной 10 конференции по распространению радиоволн, Санкт-Петербург, октябрь 2004, с.85-86.

19. Щукин Г.Г., Кутуза Б.Г., Дорожкин Н.С., Загорин Г.К., Караваев Д.М., ОбразцовС.П., Рыбаков Ю.В.,Собачкин A.A. Многоволновое СВЧ-радиометрическое зондирование атмосферы. -Труды НИЦ ДЗА, "Прикладная метеорология", вып.4(552), 2002.С.87-104.

20. Тарабукин И.А., Караваев Д.М., Попова Н.Д., Щукин Г.Г. Автоматизированное пассивно-активное зондирование облачной атмосферы. -Труды ГГО. Экспериментальная метеорология, 1995, вып.545, с.53-60.

21. Щукин Г.Г., Стасенко В.Н., Образцов С.П., Караваев Д.М. Проект 2.7. Дистанционное исследование малых газовых составляющих атмосферы, влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков и осадков на основе применения методов СВЧ-радиометрии и активной локации. Физика микроволн, т. 1, РАН ИПФ, Новгород, 1996, с.128-136.

22. Щукин Г.Г., Стасенко В.Н., Образцов С.П., Караваев Д.М., Проект 2.7. Дистанционное исследование малых газовых составляющих атмосферы влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков и осадков на основе применения методов СВЧ-радиометрии и активной локации. Сб. отчетов по научным проектам МНТП России за 1996г, Физика микроволн, Москва,

1997, с.68-71.

23. Щукин Г.Г., Стасенко В.Н., Образцов С.П., Караваев Д.М. Проект 2.7. Дистанционное исследование малых газовых составляющих атмосферы влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков и осадков на основе применения методов СВЧ-радиометрии и активной локации. Сб. отчетов по научным проектам МНТП России за 1997г. Физика микроволн, Н.Новгород,

1998, с.85-89.

24. Г.Г.Щукин, В.Н.Стасенко, С.П.Образцов, Д.М.Караваев Проект 2.7. Дистанционное исследование малых газовых составляющих атмосферы влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков и осадков на основе применения методов СВЧ-радиометрии и активной локации. Сб. отчетов по научным проектам МНТП России, Физика микроволн, Н.Новгород, 1999, с.150-156.

25. Г.Г.Щукин, В.Д.Степаненко, А.Д.Егоров, С.М. Гальперин, Д.М.Караваев Радиофизические исследования атмосферы и подстилающей поверхности. Юбилейный сб."Современные исследования Главной геофизической обсерватории" к 150-летию со дня основания. T.l.C-Пб, Гидрометеоиздат,

1999, с.172-190.

26. Karavayev D.M., Popova N.D., Shchukin G.G. Some results of atmosperic moisture sounding. Proceedings of specialist meeting on microwave radiometry and remote sensing applications. Boulder, Colorado, USA, Jan. 1992, p.404-407.

27. Stasenko V., Galperin S.M., Karavayev D., Shchukin G. Investigations of electric and microphysic properties of a thundercloud using active-passive multiwave

radar system. Proc. WMO workgroup on measurements of cloud properties for forecast of weather and climate, Mexico city, 23-27 June 1997, WMO/ td № 852, p.271.

28. Караваев Д.М., Щукин Г.Г., Применение методов СВЧ-радиометрии для диагноза содержания жидкокапельной влаги в облаках. -Труды НИЦ ДЗА, "Прикладная метеорология", 2004. вып.5 (553), с 99-120.

29. Гальперин С.М., Караваев Д.М., Козлов В.Н., Морозов В.Н., Щукин Г.Г., Обнаружение смерчей с помощью пассивно-активной радиолокации. Доклады Всероссийской конференции по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы, посвященной 70-летию Эльбрусской Высокогорной комплексной экспедиции АН СССР, М., ЛКИ, 2008, с.55-62.

30.Щукин Г.Г., Караваев Д.М., Применение радиотеплолокационного метода определения влаго-водозапаса атмосферы в задаче сверхкраткосрочного прогноза облаков и осадков. Труды Всероссийской XXII конференции по распространению радиоволн. Т.3,2008, Ростов на Дону, с.98-100.

31.Щукин Г.Г., Караваев Д.М., Применение наземного СВЧ-радиометрического метода зондирования атмосферы в задаче сверхкраткосрочного прогноза облаков и осадков. Всероссийская научная школа и конференция «Радиофизические методы в дистанционном зондировании сред». 2009г., Муром, с. 103-106.

32.Караваев Д.М., Щукин Г.Г., Применение метода СВЧ-радиометрии в задаче регионального сверхсрочного прогноза опасных явлений погоды и наукастинга. Всероссийские научные конференции- чтения памяти Н.А.Арманда. 2010г., Муром, с. 137-141.

ЦНИТ «АСТЕРИОН» Заказ № 283. Подписано в печать 05.10.2010 г. Бумага офсетная. Формат 60х84'/)б. Объем 1,25 п.л. Тираж 100 экз. Санкт-Петербург, 191015, а/я 83, тел./факс (812) 275-73-00, 970-35-70 asterion@asterion.ru

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Караваев, Дмитрий Михайлович

Введение.

Глава 1. СВЧ-радиометрический метод определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков.

1.1. Перенос радиотеплового излучения в атмосфере.

1.1.1. Уравнение переноса радиотеплового излучения, исходные допущения.

1.1.2. Поглощение микроволнового излучения в атмосфере и облаках.

1.1.3. Вариации радиояркостной температуры атмосферы над океаном.

1.2. Метод определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков.

1.2.1. Определение влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков.

1.2.2. Определение водозапаса облаков.

1.3. Методы исследования характеристик радиотеплового излучения атмосферы.

1.3.1. Методы относительных угломестных измерений.

1.3.2. Метод абсолютных измерений радиотеплового излучения.

Глава 2. СВЧ-радиометрическая аппаратура для определения влагозапаса атмосферы и водозапаса.

2.1. Принципы построения СВЧ-радиометров ММ и СМ диапазонов.

2.2. Автоматизированный СВЧ-радиометричекий комплекс для определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков.

2.2.1. Структурная схема и состав СВЧ-радиометрического комплекса.

2.2.2. Регистрация данных СВЧ-радиометрических измерений.

2.2.3. Технические характеристики СВЧ-радиометрического комплекса.

2.3. Радиометр-поляриметр ЗбГГц для определения водозапаса облаков.

2.3.1. Структура и технические характеристики поляриметра.

2.3.2. Калибровка радиометра-поляриметра 36 ГГц.

2.4. Методы калибровки СВЧ-радиометров.

2.5. Валидация СЬША-ЫЕТ СВЧ-радиометров.

2.6. Перспективы совершенствования метеорологических СВЧ-радиометрического комплекса.

Глава 3. СВЧ-радиометрические исследования влагозапаса атмосферы и. водозапаса облаков.

3.1. Методики и средства исследований влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков.

3.2. Пространственно-временная изменчивость влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков.

3.2.1. Влагозапас атмосферы и водозапас облаков над океаном: эксперимент «Атлантэкс 90».

3.2.2. Влагозапас атмосферы и водозапас облаков в различные сезоны в п.Воейково.

3.2.3. Результаты сравнительных экспериментов: погрешность определения влагозапаса атмосферы.

3.2.4. Структурные функции влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков.

3.2.5. О корреляции водозапаса облаков с влагозапасом атмосферы.

3.3. Водозапас слоистообразных облаков.

3.3.1. Результаты сравнения с эмпирическими моделями.

3.3.2. Сравнительные эксперименты в период CLIWA-NET.

3.3.3. Кумулятивные распределения водозапаса облаков.

3.4. СВЧ-радиометрические исследования атмосферы в период развития конвективных облаков.

3.4.1. Методика, средства наблюдений атмосферы, конвективных облаков, гроз.

3.4.2. Влагозапас атмосферы в период развития конвективных облаков, гроз.

3.4.3. Определение водозапаса конвективных облаков с помощью ПАРЛС.

3.4.4. О деполяризации излучения ЗбГГц конвективных облаков и осадков

3.4.5. Использование СВЧ-радиометров в период мероприятий по метеозащите С-Петербурга.

3.5. Разработка СВЧ-радиометрического критерия в задачах прогноза опасных гидрометеорологических явлений.

3.6. Интегральные функции распределения ослабления микроволн.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "СВЧ-радиометрические исследования влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков"

Дистанционные радиофизические методы исследования метеопараметров атмосферы интенсивно развивались в последние десятилетия. Необходимость этих исследований определялась широким кругом задач метеорологии, климатологии, физики облаков, астрономии и др., для решения которых информация о температуре, влажности атмосферы, водности облаков, имеет первостепенное значение. В частности среди них особое место занимают проблемы общей циркуляции атмосферы и изменений климата; исследования энергетики взаимодействия атмосферы и океана требуют корректного учета различных составляющих баланса тепла и влаги в атмосфере (фазовые, радиационные притоки и тд.). Другой важной проблемой является моделирование процессов облакообразования и осадкообразования; отработка и оценка качества моделей невозможны без экспериментальных данных о метеопараметрах атмосферы и облаков. Развитие систем связи, работающих в СМ и ММ диапазонов длинн волн делает задачу изучения факторов, определяющих условия распространения радиоволн в различных регионах особенно актуальными. Такие преимущества метода как дистанционность, оперативность, непрерывность, высокое пространственное разрешение, потенциальная автономность и "всепогодность" особенно важны для разработки методов сверхкраткосрочного прогноза опасных явлений, контроля результатов активных воздействий, проведения валидации спутниковой информации.

В настоящее время профили основных метеопараметров атмосферы (температуры, влажности, давления, скорости и направления ветра) определяются из результатов радиозондирования атмосферы, которое осуществляется на метеорологической сети 2 раза в сутки. Радиозонд не позволяет измерять водность облаков, а характеристики влагосодержания атмосферы часто испытывают значительные изменения за время между выпусками зондов, поэтому СВЧ-радиометрический метод является одним из немногих методов получения информации о характеристиках влагосодержания облачной атмосферы, основным достоинством которого по сравнению с контактным (например: методом самолетного зондирования) является возможность получения непрерывной во времени, оперативной информации, практически при любых метеоусловиях. Применение СВЧ-радиометров особенно перспективно для решения задач сверхсрочного прогноза осадков, гроз, контроле результатов активных воздействий. Важность решения перечисленных и других прикладных задач метеорологии определяет актуальность теоретических и экспериментальных исследований метеопарамеров атмосферы методами радиотеплолокации (СВЧ-радиометрии).

Разработка метода СВЧ-радиометрии в ГГО началась в середине 60-х и связана с именем профессора К.С.Шифрина. За последние более чем 40лет выполнены фундаментальные исследования переноса радиотеплового излучения в атмосфере, разработаны методы решения обратных задач, а также проводилась разработка многоканальных СВЧ-радиометров. Значительный вклад в развитие метода СВЧ-радиометрии атмосферы внесли А.Е.Башаринов, А.Г.Горелик, Б.Г.Кутуза, А.П.Наумов, Г.Г.Щукин, Е&Я^е81\уа1ег. Более подробный обзор литературы отражен в монографии В.Д.Степаненко, Г.Г.Щукин, Бобылев Л.П., Матросов С.Ю. «Радиотеплолокация в метеорологии».

Вместе с тем, задача повышения достоверности данных дистанционного зондирования атмосферы и облаков остается актуальной (это показал, в частности, международный эксперимент ВАЬТЕХ, проводившийся в 20012002гг.). Решение этой задачи подразумевает обоснование и разработку оптимальных технических решений и методик автоматических СВЧ-радиометрических измерений, расширение и оптимизацию спектрального состава регистрируемого излучения, совершенствование и апробацию алгоритмов обработки результатов дистанционного зондирования. Актуальность решения этих задач также обусловлена необходимостью в разработке экономичных сетевых автоматизированных СВЧ-радиометрических станций и совершенствования метрологического обеспечения СВЧ-радиометрических измерений.

Среди важных направлений экспериментальных исследований особое место занимают комплексные исследования атмосферы с целью получения новых данных об изменчивости параметров атмосферы в период развития опасных гидрометеорологических явлений, мощных конвективных (в том числе грозовых облаков). Для решения таких задач применение средств пассивного и активного радиолокационного зондирования атмосферы с элементами поляризационного анализа актуально для изучения особенностей пространственно-временной изменчивости характеристик влагосодержания атмосферы, облаков и осадков, фазового состава облаков, содержания переохлажденной влаги в мощных конвективных облаках.

Задачей данной работы являлось систематизация и разработка аппаратурно-методических вопросов получения и обработки данных о влагозапасе атмосферы и водозапасах облаков методом наземной СВЧ-радиометрии и проведениие экспериментальных исследований влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков в широком диапазоне пространственно-временных масштабов. Организация мониторинга основных метеопараметров средствами дистанционного зондирования требует дальнейшего совершенствования как аппаратуры (оптимизации схемных решений, создание простых и надежных автономно работающих информационно-измерительных СВЧ-радиометрических комплексов), так и методики СВЧ-радиометрических измерений. Необходимость накопления и систематизации большого обьема информации, получаемой при длительных СВЧ-радиометрических измерениях требует решения задач автоматизации экспериментов, обеспечение возможности оперативного использования радиометрической информации для решения задач метеорологии. Основными целями работы ставилось развитие СВЧ-радиометрического метода определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков, создание автоматизированной аппаратуры, совершенствование методики измерения характеристик радиотеплового излучения атмосферы, проведение экспериментов, направленных на исследование параметров атмосферы и процессов, происходящих в тропосфере. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

• теоретические исследования переноса микроволнового излучения в облачной атмосфере для случая зондирования с поверхности Земли, разработка СВЧ-радиометрического метода определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков из измерений интенсивности нисходящего радиотеплового излучения атмосферы и анализ погрешностей определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков;

• систематизация принципов построения наземной автоматизированной СВЧ-радиометрической аппаратуры для определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков, определение требований к характеристикам аппаратурного комплекса, создание автоматизированного СВЧ-радиометрического комплекса аппаратуры и исследование его характеристик, разработка алгоритмов обработки данных СВЧ-радиометрического зондирования атмосферы;

• экспериментальные исследования, направленные на изучение временной (пространственной) изменчивости характеристик нисходящего радиотеплового микроволнового излучения облачной атмосферы, влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков в различных регионах при различных метеоусловиях, в том числе в период развития опасных гидрометеорологических явлений; Основной материал диссертации изложен в трех главах, тематика которых определялась поставленными целями работы, основные выводы и итоги работы отражены в заключении. Диссертация содержит 167 страниц основного текста, 45 рисунков, 24 таблицы. Список литературы включает 186 наименований.

В первой главе рассматриваются физические основы дистанционного СВЧ-радиометрического метода определения метеопараметров атмосферы и методики определения интегральных параметров атмосферы как влагозапас атмосферы и водозапас облаков по результатам измерений интенсивности нисходящего собственного радиотеплового излучения атмосферы. Определены основные требования к техническим параметрам аппаратурного комплекса для определения характеристик влагосодержания атмосферы методом СВЧ-радиометрии.

Приводятся основные соотношения, описывающие перенос радиотеплового излучения в атмосфере. Показано, что основной вклад в излучение (поглощения) излучения в СВЧ-диапазоне вносят водяной пар, кислород, жидкокапельные облака и осадки. Сформулирована задача определения интегральных параметров атмосферы влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков по собственному радиотепловому излучению атмосферы, и приведены наиболее информативные участки спектра собственного радиотеплового излучения атмосферы (1.6-1.9 мм, 4.2-3.0 мм, 7-9.5 мм, 12.8-14.3 мм, 20-32 мм). Для атмосферы, содержащей слоистообразные облака, решается задача определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков из результатов измерения характеристик радиотеплового излучения атмосферы (радиояркостной температуры, оптической толщины) на частотах вблизи центра линии поглощения водяного пара 21.0ГГц и 36.5ГГц, а для атмосферы, содержащей мощные конвективные облака решается задача определения водозапаса облаков из измерений характеристик радиотеплового излучения атмосферы при частотах зондирования 9.3 ГГц и 36.5 ГГц. Выполнен сравнительный анализ методов СВЧ-радиометрических измерений характеристик радиотеплового излучения из относительных измерений радиотеплового излучения и абсолютных измерений радиояркостных температур, и определены требования к параметрам СВЧ-радиометрического комплекса аппаратуры для определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков.

Вторая глава посвящена изложению принципов построения СВЧ-радиометрической аппаратуры для определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков. Дано описание созданных в ГУ «ГГО» автоматизированного двухканального 21ГТц и ЗбГГц (Я, =14 мм, Л2 = 82 мм) СВЧ-радиометрического комплекса аппаратуры для определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков и поляризационного СВЧ-радиометра (Я = 82 мм) для определения водозапаса облаков. Исследованы технические характеристики комплексов, рассмотрены методы калибровки СВЧ-радиометров. Приводятся некоторые результаты сравнительных экспериментов по исследованию радиотеплового излучения атмосферы СЫ>УА->ШТ СВЧ-радиометрами в период международного эксперимента ВАЬТЕХ (Кабау, август 2001 г). Даны рекомендации о перспективных направлениях совершенствования комплекса СВЧ-радиометрической аппаратуры, связанные с улучшением тактико-технических характеристик аппаратуры, разработкой метрологического обеспечения сетевых СВЧ-радиометрических измерений.

Третья глава посвящена анализу результатов экспериментальных исследований атмосферы с применением методов СВЧ-радиометрии. Представлены некоторые результаты экспериментальных исследований влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков, выполненных с помощью автоматизированного СВЧ-радиометра 21.0ГГц и 36.5ГГц в различных регионах: над сушей (Ленинградская область) в период с 1989 по 2007гг., и над океаном в районах Северной Атлантики весной 1990г. Проанализирована связь изменений влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков с изменениями синоптической ситуации. Используя аппарат структурных функций, выполнен анализ временных флуктуаций влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков на мезометеорологическом и синоптическом временных масштабах. Представлены результаты исследований влагозапаса атмосферы и водозапаса различных типов слоистообразных облаков как над сушей в различные сезоны года, так и над океаном и выявлены сезонные особенности кумулятивных распределений водозапаса облаков. Получены данные о влагозапасах атмосферы в период развития опасных явлений погоды, в том числе в период развития мощных конвективных, в том числе грозовых облаков. Получены оценки реальной погрешности определения влагозапаса атмосферы, путем сравнения СВЧ-радиометрических и радиозондовых данных. Получены эмпирические вероятностные распределения интегрального поглощения при длинах волн Я, =14 мм, /12 =8.2 мм для регионов исследования. Представлены некоторые результаты поляризационных исследований конвективных облаков и осадков при Л = 82 мм.

На основании проведенных исследований на защиту выносятся следующие основные положения и результаты исследований автора:

1. Результаты разработки и исследования автоматизированной СВЧ-радиометрической аппаратуры для определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков с поверхности Земли, обоснование выбора структорной схемы аппаратуры и метода СВЧ-радиометрических измерений.

4. Результаты исследования временной изменчивости влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков в различных регионах средних широт (над океаном и над сушей);

5. Результаты оценки влияния вариаций влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков на интегральное ослабление микрорадиоволн в облачной атмосфере. Научная новизна работы состоит в совершенствовании СВЧрадиометрического метода определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков. В этих целях выполнено следующее:

• впервые получены и проанализированы новые экспериментальные данные комплексного пассивно-активного радиолокационного зондирования атмосферы в период развития мощных конвективных (грозовых) облаков, и разработаны предложения по использованию СВЧ-радиометрической информации в задаче сверхкраткосрочного прогноза опасных гидрометеорологических явлений. Научная и практическая ценность работы. Наиболее важными представляются следующие результаты исследований:

1. IV Всесоюзная конференция по исследованию роли энергоактивных зон океана в короткопериодных колебаниях климата (Одесса, октябрь 1990г);

3. Международная конференция по применению дистанционных методов (Денвер, США, январь1992г);

4. XVIII Всеросийская конференция по распространению радиоволн (С-Петербург, сентябрь 1996г);

5. XIV Всероссийский симпозиум "Радиолокационные исследования природных сред" (С-Петербург, 1996г);

7. III международная выставка и симпозиум по дистанционным средствам измерения (Копенгаген, Дания, июль 1997г);

8. Региональные III, IV, VIII, IX, X конференции по распространению радиоволн (С-Петербург, 1997, 1998,2002,2003,2004гг.);

9. XXIII Генеральная ассамблея Европейского геофизического общества (Ницца, Франция, апрель 1998г);

10. V Международный симпозиум "Оптика атмосферы и океана" (Томск, июнь 1998г.);

11.111 научная конференция "Применение дистанционных радиофизических методов в исследованиях природной среды" (Муром, июнь 1999г.); 12.11 Всероссийский семинар по физике микроволн (Н.Новгород, март 1999г.); 13.Всероссийская конференция по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы (Нальчик, октябрь 2005г.); М.Конференция ВМО по метеорологическим приборам и методам наблюдений

ТЕКО-2008 (С-Петербург, ноябрь 2008); 15.ХХП Всероссийская конференция по распространению радиоволн (Ростов- на

Дону, апрель 2008г.); 16.IV Всероссийская научная школа и конференция "Радиофизические методы в дистанционном зондировании сред" (Муром, июль 2009г.); 17.Всероссийские научные конференции-чтения памяти Н.А.Арманда (Муром, июль 2010г.);

По результатам выполненных исследований опубликовано 32 работы, из них 6 работ опубликованы в ведущих рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК. Всем участникам совместных работ автор приносит свою благодарность.

Личный вклад автора заключался в постановке задач исследований, в формулировке требований к аппаратурному комплексу, участии в его создании, в разработке методик наблюдения, в проведении экспериментальных исследований атмосферы с помощью автоматизированных СВЧ-радиометров, в обработке и анализе полученных данных. При непосредственном участии автора разработаны и исследованы автоматизированный двухканальный СВЧ-радиометр 21.0ГГц и 36.5ГГц для определения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков и радиометр-поляриметр ЗбГГц, используемый в составе пассивно-активного радиолокационного комплекса (Л = 32 мм), в комплексе аппаратуры использовались СВЧ-радиометрические приемники, которые создавались совместно с Муромским филиалом ВлГУ и ЛПИ им.М.И.Калинина. Автором разработаны предложения по использованию методов сетевого СВЧ-радиометрического зондирования атмосферы для решения задач сверхкраткосрочного прогноза опасных гидрометеорологических явлений, связанных с развитием облаков и осадков.

Достоверность полученных в работе результатов обусловлена применением современной аппаратуры и методов измерений, математических методов обработки результатов экспериментов, а также проведением сравнительных экспериментов с применением независимых методов измерений. Автор выражает признательность руководителю работы доктору физ.-мат. наук, профессору Георгию Георгиевичу Щукину за постановку задачи и особое внимание к исследованиям в области СВЧ-радиометрии, проводимым автором на протяжении многих лет. Автор выражает благодарность доктору технических наук В.Д.Степаненко за обсуждения результатов работы и ценные замечания. Отдельные слова благодарности автор приносит к.т.н. С.М. Гальперину за помощь в проведении экспериментальных исследований грозовых облаков. Автор выражает благодарность всем сотрудникам ОРМИ и других отделов ГУ «ГГО» за полезные обсуждения, помощь и поддержку, оказанную при выполнении работы.

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Караваев, Дмитрий Михайлович

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. На основании выполненного анализа погрешностей измерения характеристик нисходящего радиотеплового излучения облачной атмосферы и исследований микроволнового излучения атмосферы обоснован выбор структурной схемы и параметров автоматизированной СВЧ-радиометрической аппаратуры для непрерывной диагностики влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков. В состав созданного комплекса аппаратуры включены СВЧ-радиометры, работающие на частотах около 21.0 ГГц и 36.5 ГГц, реализующие модуляционный принцип измерений, процесс сбора данных автоматизирован;

2. Усовершенствована методика измерения влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков из результатов наземных абсолютных измерений радиотеплового излучения на двух частотах вблизи частот 21.0ГТц и 36.5 ГГц.

3. Получены оценки реальной погрешности определения влагозапаса атмосферы из результатов сравнения данных СВЧ-радиометрических и расчетных (радиозондовых) измерений. Средняя квадратическая погрешность определения влагозапаса атмосферы из результатов СВЧ-радиометрических измерений для случая атмосферы, содержащей слоистообразные облака без осадков, при вариациях влагозапаса атмосферы в зените 2.45 кг/м2, для различных районов исследований составляла 0.7. 1.3 кг/м с доверительной вероятностью 0.9.

4. Выполненный статистический анализ СВЧ-радиометрических данных о водозапасах слоистообразных облаков обнаруживает удовлетворительное согласие средних значений водозапасов слоистообразных облаков с имеющимися эмпирическими данными о водозапасах различных видов облаков. Впервые экспериментально изучены региональные и сезонные особенности интегральных вероятностных распределений водозапаса облаков. В частности, из выполненного анализа следует, что в зимний период в Ленинградской области в 95% времени водозапас облаков не превышал 0.28 кг/м2.

5. Впервые на основании анализа синоптических и мезомасштабных вариаций влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков в различнх регионах: над океаном (в Северной Атлантике) и в Ленинградской области, при различных условиях, в том числе в период развития опасных гидрометеорологических условий (мощных конвективных облаков, гроз), изучены сезонные и региональные особенности корреляционной связи между влагозапасом атмосферы и водозапасом облаков в Северной Атлантике и в Ленинградской области. В частности, наибольшая корреляция между влагозапасом атмосферы и водозапасом облаков отмечается в холодный период времени, когда г&у— 0.7.

6. На основе анализа экспериментальных данных радиолокационного и СВЧ-радиометрического зондирования атмосферы в период развития конвективных облаков разработаны рекомендации по использованию СВЧ-радиометрической информации в задаче сверхкраткосрочного прогноза опасных явлений, связанных с развитием опасных явлений (гроз, ливней), предложена простая модель для построения СВЧ-радиометрического прогностического критерия. Определены перспективы развития СВЧ-радиометрического метода сетевого влажностного зондирования атмосферы;

7. Получены статистические оценки вариаций влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков. Показано, что в предположении "замороженной турбулентности" средние структурные функции влагозапаса атмосферы в интервале масштабов от единиц до 1000 км аппроксимируются типичным для двухразмерной турбулентности законом "степени 2/3". Даны оценки сезонной изменчивости структурного коэффициента влагозапаса атмосферы в

1 /л интервале (0.17.0.52) кг м" км" ; 8. Проанализировано влияние временных и пространственных вариаций влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков на интегральное ослабление облачной атмосферы в СВЧ-диапазоне. Получены статистические оценки спектров интегрального ослабления реальной атмосферы при длинах волн 32.3 мм.

Таким образом, выполненные исследования представляют решение важной научно-технической задачи, связанной с разработкой и построением системы оперативной диагностики влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков, определяют дальнейшие пути развития СВЧ-радиометрического метода дистанционного зондирования параметров атмосферы. Выполненные в работе исследования и аппробированные методы СВЧ-радиометрического зондирования атмосферы являются основой для создания системы влажностного зондирования атмосферы в России и разработки метода сетевого влажностного зондирования атмосферы. Перспективные направления использования СВЧ-радиометрического зондирования атмосферы связаны с решением ряда задач метеорологии, среди которых выделяются задачи наукастинга, и сверхкраткосрочного прогноза опасных гидрометеорологических явлений, связанных с развитием облаков, осадков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации выполнены экспериментальные и теоретические исследования характеристик радиотеплового излучения атмосферы в микроволновом диапазоне, влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков методом СВЧ-радиометрии, которые заключались в разработке и аппробации методики измерений характеристик радиотеплового излучения облачной атмосферы с поверхности Земли и определения интегральных параметров атмосферы, развития методологических основ построения наземной автоматизированной аппаратуры дистанционного зондирования атмосферы для решения задач метеорологии.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Караваев, Дмитрий Михайлович, Санкт-Петербург

1. Абрамян Л.Э., Венгер А.П., Грачев В.Г., и др. Спектральный приемник на волну 1.35 см.-Изв. CAO АН СССР. Астрофизические исследования. 1984, т. 20, с. 149-157.

2. Алексеенков В.И.,Калашников B.C., Немлихер Ю.А.,Рукавицын А.Ф., Струков И.А. Машинное проектирование гибридных интегральных СВЧ-устройств.-Научная аппаратура для космических исследований. М., Наука, 1987, с.77-86.

3. Аквилонова А.Б., КрыловаМ.С., Кутуза Б.Г., Петренко Б.З., Саворский В.Л., Смирнов М.Т. Методические вопросы автоматизации и обработки спутниковых СВЧ-радиометрических данных. Исследования Земли из космоса. 1989. т.32, №11, С.68- 73.

4. Аквилонова А.Б., Кутуза Б.Г. Радиотепловое излучение облаков. -Радиотехника и электроника, 1978, т. 23, вып.9, с.1793-1806.

5. Алешин В.И., Плечков В.М., Баркан Т.Е. Определение интегрального влагосодержания безоблачной атмосфйеры методом относительных измерений ее радиоизлучения. Изв. АН СССР Физика атмосферы и океана. 1984, т. 20, №6.

6. Ананов Н.И., Башаринов А.Е., Кирдяшев К.П., КутузаБ.Г. Флуктуации радиоизлучения облачной атмосферы в миллиметровом диапазоне волн. -Радиотехника и Электроника. 1965, т.10, №11, с.1941-1948.

7. Андреев Г.А., Агратин С.Г., Заенцев Л.В. Измерение коэффициентов полезного действия и рассеяния зеркальных антенн миллиметровых волн по радиотепловому излучению. Изв.Вузов. Сер. Радиоэлектроника. 1989, т.32, №11, с.68.

8. Андреев Г.А., Исрефилов М.Г., Плечков В.М., Станкевич O.K. Диагностика вариаций интегрального ослабления ММВ облачной атмосферой по тепловому излучению. РАН ИРЭ. Препринт №5 (573). М.,1992, с.49.

9. Баранов В.Г., Бобылев Л.П., Довгалюк Ю.А., Дорофеев Е.В., Щукин Г.Г. Численное моделирование переноса радиотеплового излучения в конвективных облаках. Труды ГТО, вып. 508, 1987, с. 65-82.

10. Башаринов А.Е., Гурвич A.C., Егоров С.Т. Радиоизлучение Земли как планеты. М., Наука, 1974, 187с.

11. Башаринов А.Е., КутузаБ.Г. Исследование радиоизлучения и поглощения облачной атмосферы в миллиметровом и сантиметровом диапазонах волн.-Труды ГТО, 1968, вып.222, с.100-110.

12. Башаринов А.Е., Тучков Л.Т., Поляков В.М., АнановН.И. Измерение радиотепловых и плазменных излучений. М.,Сов. радио, 1968, с.390.

13. Башаринов А.Е., Горелик А.Г., Калашников В.В., Кутуза Б.Г. Определение параметров облаков и дождя по их радиоизлучению на волне 0.8 см. Труды ЦАО, 1970, №86, с.127-134.

14. Бобылев Л.П. Информативность, точность и оптимальные условия наземных радиотеплолокационных методов определения влагосодержания облачной атмосферы. Автореферат дисс. на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук. Л., 1980,30с.

15. Бобылев Л.П., Васищева М.А., Щукин Г.Г. Определение параметров влагосодержания облачной атмосферы непосредственно по значениям радиояркостных температур.-Труды ГГО, 1977, вып. 395, с.59-67.

16. Бобылев Л.П., Дорофеев Е.В., Матросов С.Ю., Шульгина Е.М., Щукин Г.Г. Влияние гидрометеорного рассеяния на перенос радиотеплового излучения в атмосфере. -Труды ГГО., вып.508, с.83-90.

17. Бобылев Л.П., Изюмов А.О., Щукин Г.Г., Флуктуации оптической толщины и радиояркостной температуры атмосферы в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах волн. Труды ГГО, 1977, вып.395,с. 45-58.

18. Бобылев Л.П., Ильин Я.К., Михайлов Н.Ф., Попова Н.Д., Щукин Г.Г. Некоторые результаты радиотеплолокационного зондирования конвективных облаков. Труды ГГО, 1982, вып. 470, с. 32-39.

19. Бобылев Л.П., Тарабукин И.А., Щукин Г.Г. Характеристики радиотеплового излучения и поглощения облачной атмосферы. Труды ГГО, вып. 430, 1979, с. 19-35.

20. БобылевЛ.П., Щукин Г.Г., Попова Н.Д., Тарабукин И. А. Радиотеплолокационные исследования влагозапаса безоблачной атмосферы.-Метеорология и гидрология, 1984, №7, с.43-48.

21. Бобылев Л.П., Щукин Г.Г. Оценка точности радиотеплолокационного определения оптической толщины облачной атмосферы. Труды ГГО, 1982, вып. 470, с. 114-122.

22. Бобылев Л.П., Щукин Г.Г. Об использовании методов оптимальных статистических решений в задаче радиотеплолокационного определения влагосодержания атмосферы. Труды ГГО, 1979, вып. 430, с. 149-161.

23. Бобылев Л.П., Щукин Г.Г. Методика определения интегрального ослабления сантиметровых, миллиметровых и субмиллиметровых волн в тропосфере. Труды ГГО, 1982, вып.470, с.39-44.

24. Бобылев Л.П., Щукин Г.Г., Попова Н.Д. Радиотеплолокационные исследования влаго-водозапаса атмосферы при наличии слоистообразных облаков. Метеорология и гидрология. 1985, №8, с. 103-107.

25. Борин В.Л.,Наумов А.П. О некоторых особенностях радиоизлучения атмосферы вблизи резонанса поглощения НгО на Л = 1.35 см. -Радиотехника и электроника, 1979, т.24, №1, с.44-52.

26. Борин В.П., Наумов А.П. К методике дистанционного определения влагосодержания облачной атмосферы. Изв. АН СССР. Сер. Физика атмосферы и океана, 1978, т. 14, №8, с.894-897.

27. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами.-М., Мир, с.662.

28. Брылев Г.Б., Завдовьев A.B., Линев А.Г., Принцип использования совокупности алгоритмов при автоматизации распознавания радиоэхо гроз и осадков. Труды ГГО, 1979, вып.430,с.80-85.

29. Ван-де-Хюлст Г. Рассеяние света малыми частицами.-М., Изд. иностр. лит., 1961, с. 536.

30. Васищева М.А., Щукин Г.Г. Экспериментальные исследования водности облаков. Статистические модели атмосферы. Обнинск. 1977, с. 94.

31. Вельтищев Н.Ф., Жупанов В. Д. Эксперименты по численному моделированию интенсивной конвекции, Метеорология и гидрология, №9, 2008, с.30-43.

32. Ворсин H.H., Милицкий Ю.А., Шаинский В.М.,Эткин B.C. Измерительные СВЧ-радиометры с цифровым выходом. ПТЭ, 2, 1988, с 103-106.

33. ГассапновЛ.Г., Липатов A.A., Марков В.В., Могильченко H.A. Твердотельные устройства СВЧ в технике связи. М., Радио и связь, 1988, 288с.

34. Гагарин С.П., Кутуза Б.Г. Самолетные измерения пространственных характеристик флуктуаций радиоизлучения атмосферы на волнах 0.8см и 1.35 см.-Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана, т.13, №12,, с.1307-1311.

35. Гашина С.Б., Дивинская Б.Ш., Сальман Е.М., Методика использования и результаты проверки численного радиолокационного критерия грозоопасных облаков. Труды ГГО, 1968 , вып 231,с.24-29.

36. Гешелин Ю.С., Колинко A.B. Количественный диагноз крупномасштабной структуры синоптических процессов в атмосфере (экспедиция Атлантекс-90).-Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1991, т.27, №12, с. 1325-1332.

37. Горелик А.Г., Калашников В.В., Кутуза Б.Г. и др. Зависимость коэффициента ослабления в диапазоне 0.8-3.2 см от интенсивности дождя и распределения капель по размерам.- Труды ЦАО, 1971, вып. 103, с. 49-57.

38. Горелик А.Г., Калашников В.В. Определение интегральной водности дождевых облаков и высоты слоя дождя СВЧ- радиометрическим методом. -Труды ЦАО, 1972, вып. 103, с. 58-63.

39. Горелик А.Г., Калашников В.В., Райкова JI.C. и др. Радйотепловые измерения влажности атмосферы и интегральной водности облаков.-Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана, 1973, т.9, № 9, с. 928-936.

40. Горелик А.Г., Калашников В.В., Фролов Ю.А. Определение общего влагосодержания атмосферы по ее собственному радиоизлучению.-Труды ЦАО, 1972, вып. 103, с.3-20.

41. Горелик А.Г.,Райкова JI.C., Фролов Ю.А. Сверхчастотные радиометрические методы измерения влажности в нижней тропосфере. Метеорология и гидрология, 1975, №5, с.106-112.

42. Горелик А.Г., Фролов Ю.А., Щукин Г.Г. Комплексные СВЧ и ИК-радиометрические исследования облачности. Труды ГГО, 1988, вып. 526, с.3-15.

43. Горелик А.Г., Фролов Ю.А., Шишков П.О. , Щукин Г.Г. Особенности применения высокочувствительных СВЧ-радиометров для измерения параметров атмосферы и морской поверхности. -Труды ГГО, 1987, вып. 508, с. 46-54.

44. Горелик А.Г., Фролов Ю.А.,Щукин Г.Г., Логунов В.Ф., Новокрещенова A.C., Попова Н.Д.Дочилкина Т.А., Шишков П.О. Микроволновые методы влажностного зондирования атмосферы. Труды ГГО. 1989, Вып. 535, с.3-18.

45. Гулев С.К., Иванов Ю.А., Колинко A.B. и др. Эксперимент "Атлантекс-90".-Метеорология и гидрология, 1992, №5, с.51-61.

46. Гурвич A.C., Ершов А.Т.,Наумов А.П., ПлечковВ.М. Исследование влагосодержания атмосферы методом наземной радиотеплолокации. Метеорология и гидрология. 1972, № 5, с.22.

47. ГурвичА.С., ПлечковВ.М., Снопков В.Г. Экспериментальные исследования интегрального содержания водяного пара над океаном при радиометрических измерениях теплового излучения атмосферы с корабля.Докл. АН СССР, 1970,т.193, №5,с. 1041-1043.

48. Дубровина Л.С. Некоторые характеристики водности облаков над территорией СССР.- Труды НИИАК, 1967, вып. 44, с. 39-54.

49. Есепкина H.A., Корольков Д.В., Парийский Ю.Н. Радиотелескопы и радиометры.М.: Наука, 1973, 416с.

50. Жевакин С.А., Наумов А.П. К расчету коэффициента поглощения сантиметровых и миллиметровых радиоволн в атмосферном кислороде.Радиотехника и электроника, 1965, т.10, №6 , с. 987-996.

51. Жевакин С.А., Наумов А.П., Распространение сантиметровых, миллиметровых и субмиллиметровых радиоволн в земной атмосфере. Изв. ВУЗов. Радиофизика, 1967, т.10, №9, с. 1213-1243.

52. Жевакин С.А. О радиотеплолокационном определении интегральной влажности облачной атмосферы и интегральной водности, температуры и высоты капельной фазы облаков. Изв. ВУЗов. Радиофизика, 1978, т. 21, №8, с. 1121-1131.

53. Жевакин С.А., Троицкий B.C., Цейтлин Н.М. Радиоизлучение атмосферы и исследование поглощения микроволн. Изв.Вузов, Радиофизика, 1958, т.1, №2, с.19.

54. Зиничева М.Б., Наумов А.П., Физические аспекты модели распространения сантиметровых и миллиметровых радиоволн на наклонных трассах в земной атмосфере. Изв. ВУЗов. Радиофизика. Том.15,№12, 1997, с.1463-1478.

55. Иосельсон Г.Л., Котляр И.Б., Лейкин В.А., Хапин Ю.Б. Тепловой широкоапертурный излучатель для калибровки приемных систем в диапазоне 10100 ГГц.-Труды Гос. НИЦИПР., вып. 26, 1986, с.99-103.

56. Караваев Д.М., Попова Н.Д., Щукин Г.Г. СВЧ-радиометрическое зондирование влагосодержания атмосферы. Тезисы докладов 2 научной конференции "Применение дистанционных радиофизических методов в исследовании природной среды. М., 1992, с. 159-160.

57. Караваев Д.М., Щукин Г.Г. Влагозапас атмосферы и водозапас облаков по данным СВЧ-радиометрических измерений. Труды НИЦ ДЗА, "Прикладная метеорология", вып.1 (546), 1996, стр.6-13.

58. Караваев Д.М., Щукин Г.Г. Результаты исследования влагозапаса атмосферы в период образования конвективных облаков. Тезисы докладов 18 конференции по распространению радиоволн. С-Петербург. 1996г.

59. Караваев Д.М., Щукин Г.Г. СВЧ-радиометрические исследования влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков. Региональная XXIII конференция по распространению радиоволн, г. Санкт-Петербург, 1997, с. 76.

60. Караваев Д.М., Щукин Г.Г. Радиофизические исследования характеристик влагосодержания атмосферы. Тезисы докладов III научной конференции "Применение дистанционных радиофизических методов в исследовании природной среды. Муром, 1999, с.57-58.

61. Караваев Д.М., Щукин Г.Г. Радиометрические исследования ослабления микроволн в тропосфере. Тезисы докладов региональной IV конференции по распространению радиоволн, Санкт-Петербург, 1998, с.42.

62. Караваев Д.М., Щукин Г.Г. СВЧ-радиометрические исследования интегральных радиохарактеристик атмосферы. Тезисы докладов XIX Всероссийской конференции по распространению радиоволн, Казань, 1999, 2с.

63. Караваев Д.М.,Рыбаков Ю.В.,Щукин Г.Г. Валидация сетевых СВЧ-радиометров в период BALTEX. Тезисы докладов региональной 8 конференции по распространению радиоволн, Санкт-Петербург, окт. 2002, с.46-47.

64. Караваев Д.М., Щукин Г.Г. Применение методов СВЧ-радиометрии для диагноза содержания жидкокапельной влаги в облаках. Труды НИЦ ДЗА, Прикладная Метеорология, 2004, вып.5 (553), с.99-120.

65. Караваев Д.М., Щукин Г.Г., Применение метода СВЧ-радиометрии в задаче регионального сверхсрочного прогноза опасных явлений погоды и наукастинга. Всероссийские научные конференции- чтения памяти Н.А.Арманда. 2010г., Муром, с. 137-141.

66. Караваев Д.М., Рыбаков Ю.В., Щукин Г.Г., Разработка метеорологической сети СВЧ-радиометров. Тезисы докладов региональной 10 конференции по распространению радиоволн, Санкт-Петербург, октябрь 2004, с.85-86.

67. Караваев Д.М., Щукин Г.Г., СВЧ-радиометрические исследования влаго-водосодержания атмосферы в период развития конвективных облаков и гроз. Известия Вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Физика атмосферы. 2010, Спецвыпуск, с.53-58.

68. Кайдановский М.Н., Магамадова Т.А., Стоцкий A.A., Чернышев В.И. Экспериментальные характеристики флуктуаций радиоизлучения облаков на миллиметровых волнах. Изв. Вузов. Радиофизика, 1976, с. 1644-1649.

69. Кайдановский М.Н., Стоцкий A.A., Экспериментальные характеристики флуктуаций радиоизлучения облачной атмосферы на сантиметровых волнах. Изв. Вузов. Радиофизика. 1979, т.22, №4, с.406-412.

70. Кисляков А.Г. Об определении поглощения радиоволн по ее собственному излучению. Радиотехника и электроника. 1968, т. 13, №7, с. 1161-1168.

71. Кисляков А.Г., Станкевич К.С., Исследование тропосферного поглощения радиоволн радиоастрономическим методом, Изв. Вузов Радиофизика, 1967, т. 10, №9-10, с. 1944.

72. Китай Ш.Д.,Рассадовский В.А. Определение характеристик влагосодержания атмосферы по одноканальным измерениям собственного излучения в линии Н20 Л= 1.35 см.-Изв. Вузов. Радиофизика, 1981, т.24, №6, с. 680-687.

73. Котляр И.Б., Хапин Ю.Б. Анализ погрешностей абсолютных измерений излучения в микроволновом диапазоне. В кн.: Радиофизические методы исследования природной среды. JL, Гидрометеоиздат, 1986, вып. 26, с.79-85.

74. Кочеров С.А. Повышение точности радиометрического измерения с помощью синхронной импульсной инжекции шума в антенный тракт. Труды ГосНИЦИПР. 1986. вып.26. с. 86-98.

75. Красильников A.A. Компенсационный спектррадиометр 3-мм диапазон длин волн. -Изв. Вузов. Радиофизика.1995.т.38. с.608-614.

76. Кузнецова М.Г., Рассадовский В.А., Троицкий A.B. Дистанционные измерения метеопараметров облачной атмосферы радиометрическим методом. -Изв. Вузов. Радиофизика, т.22, №8 , 1979, с.938-945.

77. Кутуза Б.Г. Поглощение миллиметровых и сантиметровых волн в облачных образованиях и его зависимость от температуры. В кн.: Электромагнитные волны в атмосфере и космическом пространстве. М., 1986, с. 180-192.

78. Кутуза Б.Г. Исследование флуктуаций полной массы водяного пара в атмосфере радиоастрономическим методом. Физика атмосферы и океана. 1974, т. 10, №11, с.1148-1156.

79. Кутуза Б.Г. Измерение поляризации радиоизлучения атмосферы во время дождя на длине волны 2.25 см. В кн: Радиофизические исследования атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат,1977, с.201-204.

80. Кутуза Б.Г. Особенности флуктуаций микроволнового излучения атмосферы. Успехи современной радиоэлектроники. 2003, №1, с.36-43.

81. Кюн Р. Микроволновые антенны. М., Судостроение, 1967, 517с.

82. Мазин И.П., Малахова И.А., Шугаев В.Ф. Вертикальное распределение водности и оптических характеристик в континентальных облаках слоистых форм.-Метеорология и гидрология .1996, №9, с. 14-34.

83. Мазин И.П., Шметер С.М. Облака, строение и физика образования.-Гидрометеоиздат, 1983, 279с.

84. Матвеев Л.Т. Динамика облаков. Л., Гидрометеоиздат, 1981, 31 Ос.

85. Матвеев Ю.Л. Физико-статистический анализ условий образования облаков . Изв. АН Физика атмосферы и океана, 1994, т.ЗО, №3, с. 345-351.

86. Матросов С.Ю., Щукин Г.Г. Влияние несферичности капель на ослабление и рассеяние радиоизлучения в дожде.- Труды ГГО, 1988, вып. 526, с. 44-48.

87. Матросов С.Ю., Щукин Г.Г. Оценка степени поляризации радиотеплового излучения облаков, дающих осадки. Труды ГГО, вып. 535, с. 100-102

88. Митник Л.М. Исследование облаков методами СВЧ-радиометрии. Обзор ВНИИГМИ-МЦД. Серия: Метеорология., вып. 4. Обнинск, 1979, 70с.

89. Митник Л.М. Определение эффективной температуры жидкокапельных облачных образований по тепловому излучению атмосферы в СВЧ диапазоне. -Труды ГМЦ, 1974, вып. 148, с. 115-125.

90. Наумов А.П. О методике определения влагосодержания атмосферы при измерении поглощения радиоволн вблизи X =1.35 см.- Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана, 1968, т.4, №2, с.170-181.

91. Наумов А.П., Плечков В.М. К определению интегрального влагосодержания атмосферы над океаном радиометрическим методом. Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1971, т.7, №3, с.352-357.

92. Наумов А.П., Рассадовский В.А. О вариациях радиояркостных температур атмосферы в области резонанса Н20 Л = 1.35 см. -Изв АН СССР . Физика атмосферы и океана, т. 14, №7, 1978 , с. 716-722.

93. Наумов А.П., Станкевич B.C. О влиянии микроструктуры облаков на их радиоизлучение. -Изв. Вузов. Радиофизика, т.26, №6, 1983, с.756-765.

94. Немлихер Ю.А., Струков И.А. Импедансные и передаточные характеристики резистивных преобразователей частоты на диодах с барьером Шоттки. Радиотехника и электроника. 1974, т. 19, №1, с. 154-163.

95. Немлихер Ю.А., Струков И.А. Шумовые характеристики преобразователей частоты на диодах с барьером Шоттки. Радиотехника и электроника. 1974,т. 19, №1, с. 164-172.

96. Николаев A.B., Перцев C.B. Радиотепло локация. М.: Сов. радио, 1964, с. 336.

97. Носов В.И., Забытов Ю.М.,. Лебский Ю.В., Штанюк A.M. Нулевой двухканальный автоматический радиометр 3-мм диапазона волн.-Изв. Вузов. Радиофизика, 1988, т.31, №7, с. 785.

98. Плечков В.М. Корреляция между радиометрическими и аэрологическими данными о содержании паров воды в атмосфере. Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана, 1969, т.5, №9, с.970-972.

99. Плечков В.М. Предварительные результаты определения влагосодержания атмосферы по измерениям ее теплового радиоизлучения вблизи Л = L35 с м. Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1968, т. 4, №2, с. 182-187.

100. Плечков В.М., ГурвичА.С., Снопков В.Г. Экспериментальные исследования интегральнолго содержания водяного пара над океаном при радиометрических измерениях теплового излучения атмосферы с корабля.- ДАН СССР, 1976, т. 193, №5, с.1041-1043.

101. Пожидаев В.Н. Расчет вероятностных распределений ослабления СМ и ММ радиоволн на трассах связи с учетом различных атмосферных явлений. Радиоэлектроника, т.37, №10, 1992, с.1764-1772.

102. Покрас A.M., Сомов A.M., Цуриков Г.Г. Антенны земных станций спутниковой связи., М., Радио и связь, 1985.

103. Попова Н.Д., Лебедева Е.Л., Тарабукин И.А., Некоторые результаты расчетов влаго- водозапаса и параметров радиотеплового излучения облачной атмосферы по данным самолетного зондирования. -Труды ГГО, вып.526, Л., Гидрометеоиздат, 1988, с.79-84.

104. Попова Н.Д., Щукин Г.Г. Определение водности облаков и интенсивности осадков методом пассивно-активной радиолокации. Метеорология и гидрология. 1989. №8. с.3-7.

105. Проект научной программы по исследованирю роли энергоактивных зон океана в колебаниях климата. /Под ред. Марчука Г.И./ М., Гидрометеоиздат, 1989, 109с.

106. Рабинович Ю.А., Щукин Г.Г. О возможных погрешностях абсолютных измерений радиоизлучения. Труды ГГО, вып. 222, 1968, с.138-148.

107. Рабинович Ю.И., Щукин Г.Г. Определение содержания водяного пара в атмосфере по измерению микроволнового излучения.-Труды ГГО, 1968, вып.222, с.62-73.

108. Рассадовский В.А., Троицкий A.B. Дистанционные радиометрические исследования атмосферы в зоне возникновения тропических циклонов. Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана,1981, т.17, с. 698-705.

109. Розенберг В.И. Рассеяние и ослабление электромагнитного излучения атмосферными частицами. Л., Гидрометеоиздат, 1972, с. 348.

110. Семин А.Г., Хапин Ю.Б., Шарапов А.Н. Самолетные радиометры на полупроводниковых приборах. Радиотехника. 1979, т.34, №9, с.42.

111. Справочник. Облака и облачная атмосфера. Л., Гидрометеоиздат, 1989, с. 646.

112. Станкевич К.С. Измерение параметров небольших антенн методом двух черных абсолютно черных тел, находящихся при различных температурах. -Радиотехника и электроника. 1969,. т. 14 , №3, с. 528.

113. Степаненко В.Д., Щукин Г.Г, Бобылев Л.П., Матросов С.Ю. Радиотеплолокация в метеорологии. Л., Гидрометеоиздат, 1987,283с.

114. Степаненко В.Д., Гальперин С.М., Радиотехнические методы исследования гроз. Л., Гидрометеоиздат., 1983,204с.

115. Стоцкий A.A., Берлин А.Б., Кайдановский М.Н., Хайкин В.Б. О флуктуациях радиоизлучения безоблачной атмосферы на сантиметровых волнах. -Радиотехника и электроника, 1986, вып. 10, с.1999-2002.

116. Струков И.А., Скулачев Д.Г. Эксперимент «Реликт». Первые результаты. Письма в АЖ, 1984, т.10,№1,с. 3-14.

117. Струков И.А. Исследование анизотропии реликтового излучения с борта ИСЗ. Эксперимент «Реликт». В сб.: Итоги науки и техники. Астрономия, т. 31, М.,1986, с. 37-73.

118. Струков И.А., Скулачев Д.П., Ткачев А.Н. Проектирование бортовых антенн с низким уровнем бокового излучения. Научная аппаратура для космических исследований. М., Наука, 1987, с.94-104.

119. Тарабукин И.А., Караваев Д.М., Попова Н.Д., Щукин Г.Г. Автоматизированное пассивно-активное зондирование облачной атмосферы. Труды ГТО. Экспериментальная метеорология, 1995, вып.545, с. 53-60.

120. Татарский В.И. Распространение радиоволн в турбулентной атмосфере. -М.: Наука, 1967, 548с.

121. Троицкий A.B., Ошарин A.M., Королев A.B., Страпп В., Айзик Ж. Исследование поляризационных характеристик теплового микроволнового излучения облачной атмосферы. Изв. Вузов. Радиофизика, T.XLIV, №12, с. 10161030.

122. Фалин В.В. Радиометрические системы СВЧ. Москва, Луч, 1997, 440с.

123. Фельдштейн А.П., Явич П.Р., Смирнов В.Л. Справочник по элементам волноводной техники. М.: Госэнергоиздат, 1963, 359 с.

124. Хргиан А.Х. Физика атмосферы. Т2.-Л.:Гидрометеоиздат, 1978, 310 с.

125. Хрулев В.В., Самойлов P.A., Федянцев Б.К., Зборовский B.C., Ларионова Л.Ф., Модуляционный радиометр на волну 1.35 см. Изв. ВУЗов. Радиофизика, 1978, т. 21, №2, с. 295-297.

126. Чандрасекар С. Перенос лучистой энергии. М., 1953.

127. Чухланцев A.A. СВЧ-излучение растительных покровов: Автореферат дис. канд.техн. наук. М.: МФТИ, 1981.18с.

128. Цейтлин Н.М. Антенная техника и радиоастрономия. М.:Сов. радио,1975, с.359.

129. Шметер С.М. Физика конвективных облаков.-Л., Гидрометеоиздат, 1972, с.232.

130. Шметер С.М. Термодинамика и физика конвективных облаков. Л., Гидрометеоиздат, 1987, 287с.

131. Щукин Г.Г., Бобылев Л.П. К вопросу определения влагосодержания облачной атмосферы по радиотепловому излучению.-В кн.: Радиофизические исследования атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1977, с. 170-181.

132. Щукин Г.Г., Бобылев Л.П., Вьюгинов В.М., Ильин Я.К., Ляшко А.И. Экспериментальное радиотеплолокационное определение влаго-содержание облачной атмосферы. Труды ГГО, 1982, вып.451, с. 18-25.

133. Щукин Г.Г., Бобылев Л.П., Ильин Я.К., Ляшко А.И., Михайлов Н.Ф., Новожилов А.И. Комплексное пассивно-активное радиолокационное зондирование облачности,- Труды ГГО, 1978, вып.411, с.3-12.

134. Щукин Г.Г., Бобылев Л.П., Попова Н.Д. Дистанционные исследования влагосодержания облачной атмосферы радиотеплолокациолнным методом.-Метеорология и гидрология. 1982, № 8, с. 29-37.

135. Щукин Г.Г., Кутуза Б.Г., Дорожкин Н.С., Загорин Г.К., Караваев Д.М., ОбразцовС.П., Рыбаков Ю.В.,СобачкинА.А. Многоволновое СВЧ-радиометрическое зондирование атмосферы, Труды НИЦ ДЗА. Прикладная метеорология, вып.4(552), 2002.С.87-104.

136. Щукин Г.Г., Караваев Д.М., Некоторые результаты и перспективы исследований в области СВЧ-радиометрии (радиотеплолокации), проводимых в ГГО им. А.И.Воейкова, Успехи зарубежной радиоэлектроники, 2008, №6, с.29-37.

137. Щукин Г.Г., Караваев Д.М., Разработка критерия развития облаков и осадков с использованием радиотеплолокационных данных и радиолокационной информации. Труды ГГО, 2008. вып.557, с.119-132.

138. Щукин Г.Г., Степаненко В.Д., Образцов С.П., Караваев Д.М., Жуков В.Ю., Рыбаков Ю.В. Состояние и перспективы радиофизических исследований атмосферы и подстилающей поверхности. Труды ГГО, 2009, вып.560, с. 143-167.

139. Эткин B.C., БерлинА.С., Бобров П.П. и др. Полупроводниковые параметрические усилители и преобразователи СВЧ. М.: Радио и связь, с.30-73.

140. Эткин B.C., Алексин Б.Е., Анискович В.М. и др. Многоканальный самолетный комплекс для радиогидрофизических исследований. -Препринт № 1279. М.: ИКИ, 1987, 29с.

141. Юрчук Э.Ф., Арсаев И.Е. Калибровка спутниковых радиометров для измерения параметров земных и космических объектов по тепловому излучению в микроволновом диапазоне. Измерительная техника. 1995, №2, с.62-64.

142. Юрчук Э.Ф., Арсаев И.Е. Метрологическое обеспечение микроволновых радиометров дистанционного зондирования земли. ФГУП ВНИИФТРИ, Зс.

143. Askne J.I.H., Westwater E.R. A review of ground-based remoute sensing of temperature and moisture by passive microwave radiometers.-IEE Transactions on geo science and remoute sensing, vol. GE-24, №3,1986, p.340-352.

144. Berlin A.B., Timofeyeva G.M., Nizhelsky N.A., Bogdantsov A.B., Pylypenko O.M., Chmil V.M., Meshkov Y.N., Zdor A.N., MARS (matrix radiometric system) project. Astronomical and Astrophysical Transactions, 2000, vol.19, pp.559-565.

145. Crewell S., Czecala H., Lohnert U., Simmer C., Rose Т., Zimmermann R., Zimmerman R., Radio Science, 2001,Vol.36, № 4,p.621-638.

146. Dicke R.H. The measurement of thermal radiation of microwave frequencies. Rev. Sci. Instr.,1946, v. 17, №7, p. 268-275.

147. Hogg D.C., Guiraud F.O. Snider J.B., Decker M.T., Westwater E.R. A steerable dual-channel microwave radiometer for measurement of water vapor and liquid in troposhere. J. Appl. Meteorol., vol. 22, pp. 789-806, 1983.

148. Karavaev D.M., Popova N.D., Shchukin G.G. Some results of atmosperic moisture sounding. Proceeding of specialist meeting on microwave radiometry and remote sensing applications. Denver, USA, Jan 1992, p.404-407.

149. Karavayev D., Shchukin G., Stasenko V. Multiwave active-passive sounding of atmospheric moisture. J. Physics and Chemistry of the Earth, 1998, lp.

150. Karavayev D.M., Shchukin G.G. Radiophysical investigations of water vapor and cloud liquid water content. Fifth International Symposium on Atmospheric and ocean Optics. Proc. SPIE 3583, 1998, p.407-413.

151. Khaikin V.B., Rybakov Yu.V., D.M.Karavaev, Testing of atmospheric opacitytViduring sun observations with MSRT, 13 Int. Crimia Conference on Microwave and Telecommunication Technology.CriMico, Севастополь,2003. Vol. p.778-780.

152. Khaikin V.B., Majorova E.K., Parnes M.D., Shifman R.G., Dobrov V.A., Volkov V.A., Korolkov V.D., Uman S.D. Multi-element MMIC array technologies for a radio telescope. Astronomical and astrophysical Transactions, 2000, vol.19, pp.597-608.

153. Liebe H.J., T.Manabe, G.A.Huford, Millimeter-wave attenuation and delay due to fog/cloud conditions, IEEE Trans on Ant. and Prop.,v.37, pp.1617-1623,1989.

154. Liebe H.J. MPM-An atmospheric millimeter-wave propagation model. International Jorn. Infrared Millimeter Waves, vol. 10,n4,6, Apr., 1989, pp.631-650

155. Liebe H.J., Rosenkranz P.W., G.A.Huford, Atmospheric 60 GHz oxygen spectrum: New laboratory measurements and line parameters,J. Quant.Spectros. and Radiat. Transfer, v.48, 1992, pp.629-643.

156. Ohm E.A., Snell A radiometer for a space communication receiver, Bell Sys. Tech. J. 42. pp. 2017-2080.

157. Rosenkranz P.W. Water vapor microwave continium absorption: a comparison of measurements and models, Radio Science, v.33, 1998, pp.919-928.

158. Stasenko V.N., Shchukin G.G., Karavaev D.M. Multiwave active-passive radar system cloud products for reserch flight mission. Preceedings of the third International airborn remote sensing conference and exebition. Copenhagen, Denmark, 7-10 July, 1997.

159. Stotskii A.A. Determination of cloud layer characteristics by using microwave radiometric observations. Proc.of IEEE/LEOS Topical symposium CO-MEAS'93, 1993, Albuquerque, NM, USA.p.

160. Stotskii A.A. Path length fluctuations through the earth troposphere: turbulent model and data of observations. Preprint № 40. AS, IAA, Leningrad, 1992, pp.9.

161. Shchukin G.G., Egorov A.D., Karavaev D.M., Morozov V.N., Lazer and microwave methods of cloud investigations. Atmospheric and oceanic optics.V.19, 2006, №09, p. 703-706.

162. Shchukin G.G., Rybakov Y.V., Nikitenko A.E., Karavaev D.M., Microwave radiometer for remote sensing of atmospheric moisture.TECO-2008, St-Petersburg, 2008, 5p.

163. Van Vleck J.H. The absorption of microwaves by uncondensed water vapor.-Phys.Rev., 1947, v.71 ,N7,p.425-43 3

164. Van Vleck J.H. and Weisskopf V.F. On the shape of collision broadened lines.-Rev. Modern Phys., 1945,v.l7,N2,3,p.227-236

165. Ware R., A multichannel radiometric profiler of temperature, humidity, and cloud liquid Radio Science, 2003, 38, 4, p.8079.

166. Westwater E.R. The accuracy of water vapor and cloud liquid determination by dual-frequency ground-based microwave radiometry. Radio Science, v. 13, №4, p677-685, 1978.

167. E.R.Westwater, J.B.Snider, Applications of ground-based radiometric observations of millimeter wave radiation.Alta Frequenza.v.LVIII, №5-6, 1989, p.467

168. Westwater E.R., S.Crewell, C.Matzler. A review of surface-based microwave and millimeter-wave radiometric remote sensing of the troposphere. The Radio Science Bulletin, №310, Sept.2004, p.59-80.

169. Ulaby F.T., Moore R.K., Fung A.K. Microwave Remote Sensing: Active and Passive; Volume 1: Microwave Remote Sensing Fundamentals and Radiometry. Reading, MA: Addison- Wesley, 1981. 300p.474.

Информация о работе

Караваев, Дмитрий Михайлович
кандидата технических наук
Санкт-Петербург, 2010
ВАК 25.00.30

Диссертация

СВЧ-радиометрические исследования влагозапаса атмосферы и водозапаса облаков - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы