Поделиться Поделиться

Дистанційне зондування опадів

Допплерівський лідар

Принцип дії лідара наведено у розділі 4.4.3. При опромінюванні дощових краплин чи сніжинок, що рухаються зі швидкістю, світлом певної довжини хвилі відбувається розсіювання світла, причому частота (довжина хвилі) розсіяного світла залежить від швидкості руху об'єкта. В основі такої зміни частоти лежить ефект Допплера

У реальній ситуації дистанційного зондування об'єктів навколишнього середовища допплерівський лідар опромінює ансамбль частинок, що рухаються з різною швидкістю. Для оцінювання сигналу, що реєструється приймачем допплерівського лідара, зручно користуватися поняттям допплерівський спектр [Посудін, 2000]:

(8.3)

де відповідає потужності випромінювання в інтервалі частот від до . З урахуванням зв'язку поміж і швидкістю руху краплини υοη останнє рівняння дозволяється переписати як:

(8.4)

На рис. 8.14 наведено типовий допплерівський спектр та його головні параметри, а також вплив факторів навколишнього середовища (дощу і снігу) на характер цього спектра.

Рис. 8.14. Типові допплерівські спектри: а. Параметри допплерівського спектра: – середній рівень шуму; – потужність сигналу;– спектральна напівширина; – середній допплерівський зсув; – спектральна густина потужності; б. Допплерівські спектри, отримані для краплин дощу; в. Допплерівські спектри, отримані для снігопаду [Посудін, 20001.

Допплерівський радіолокатор

Серед засобів дистанційного зондування параметрів опадів слід відзначити допплерівський радіолокатор чи радар (з англ. RADARRAdio detection And hanging), котрий дозволяє оцінити швидкість руху дощових краплин, чи поляриметричний допплерівській локатор; останній генерує радіочастотні імпульси, які мають горизонтальну та вертикальну поляризацію (рис. 8.15).

Рис. 8.15. Принцип дії поляриметричного радіолокатора

Імпульси з горизонтальною площею поляризації надають інформацію відносно горизонтальних розмірів хмар (краплини води та кристали льоду) та опадів (дощові краплини, частинки снігу чи льоду, град), тоді як з вертикальною площею поляризації визначають вертикальні розміри частинок хмар чи опадів. Оскільки відбиті від цих частинок радіочастотні імпульси складним чином залежать від розмірів, форми та густини частинок, дозволяється одержати інформацію відносно швидкості поширення частинок, їх густини, локалізації тощо.

Перевагами поляриметричного радара є висока просторова та часова роздільна здатність; спостереження проводяться у реальному часі. Недоліком дозволяється вважати необхідність калібрування сигналів.

Супутники

Застосування супутників дає можливість здійснювати аналіз та прогнозування опадів. З цією метою використовують супутники, що рухаються на геостаціонарних орбітах, тобто по колу над екватором. До них відносять GOES-8, GOES-10, GMS-5, Metsat-6, та Metsat-7, чи низькоорбітальні супутники, такі як TRMM, NOAA-15, -16, -17, DMSP F13, F14, F15.

Слід відзначити супутник Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) спільного виробництва США та Японії, призначений для моніторингу опадів у тропіках.

Даний супутник обладнаний радіолокатором для детектування опадів, котрий надає інформацію відносно інтенсивності та типу опадів, масштабів штормів, висоти, на якій відбувається перехід від снігу до дощу; системою побудови зображень, що дозволяє оцінювати кількість водяної пари в атмосфері та хмарах, інтенсивність опадів в атмосфері; радіометром видимої та інфрачервоної області, котрий застосовується для вимірювання яскравості та температури віддалених об'єктів; сенсором блискавок та хмар, котрий дає можливість попередити про початок чи спадання грозових штормів; системою реєстрації випромінювань земної поверхні та хмар. Така супутникова система дає можливість аналізувати глобальні опади протягом року, надавати візуальні зображення опадів із космосу та застосовувати отримані дані для побудови кліматичних моделей.

Роздільна здатність TRMM на земній поверхні становить близько 5 км; ширина смуги сканування дорівнює 247 км. Супутник дає можливість оцінювати вертикальний профіль дощу чи снігопаду на висотах до 20 км та визначати інтенсивність слабких дощів до 0,7 мм/год.

← Предыдущая страница | Следующая страница →