Аномальное распространение (иногда сокращаемое до anaprop или anoprop ) [1] включает в себя различные формы распространения радиоволн из-за необычного распределения температуры и влажности по высоте в атмосфере. [2] Хотя это включает распространение с большими потерями, чем в стандартной атмосфере, в практических приложениях это чаще всего относится к случаям, когда сигнал распространяется за пределы нормального радиогоризонта.
Аномальное распространение может создавать помехи для радиосвязи в диапазонах ОВЧ и УВЧ, если удаленные станции используют ту же частоту, что и местные службы. Более эфирного аналогового телевизионного вещания, например, может быть нарушена удаленных станций на том же канале, или опыта искажения передаваемых сигналов ореолы) . Радиолокационные системы могут определять неточные значения дальности или пеленга до удаленных целей, если «луч» радара искривляется из-за эффектов распространения. Однако радиолюбители пользуются этими эффектами в TV и FM DX .
Причины [ править ]
Профиль температуры воздуха [ править ]
Первое предположение предсказания распространения радиоволны состоит в том, что она движется по воздуху с температурой, которая снижается со стандартной скоростью с высотой в тропосфере . Это дает эффект небольшого изгиба (преломления) пути к Земле и учитывает эффективный диапазон, который немного превышает геометрическое расстояние до горизонта. Любое изменение этого стратификации температур изменит путь, по которому идет волна. [2] Изменения траектории можно разделить на супер и недостаточное преломление : [3]
Суперрефракция [ править ]
Очень часто у земли образуются температурные инверсии , например, охлаждение воздуха ночью при сохранении тепла на высоте. Это происходит в равной степени на высоте, когда теплая и сухая воздушная масса перекрывает более прохладную, например, при опускании наверху, вызванном усилением высокого давления. Показатель преломления воздуха увеличивается в обоих случаях, и электромагнитная волна изгибается к земле вместо того, чтобы продолжать подниматься вверх.
При инверсии поверхность-основание луч в конечном итоге упадет на землю, и часть его может быть отражена обратно к излучателю. При воздушной инверсии изгиб будет ограничен вовлеченным слоем, но изгиб будет расширять путь луча, возможно, за пределы обычного горизонта передачи.
Атмосферный воздуховод [ править ]
Когда инверсия очень сильная и неглубокая, электромагнитная волна задерживается внутри инверсионного слоя. Луч будет многократно отражаться внутри слоя, как внутри волновода . В наземных воздуховодах луч будет многократно попадать в землю, вызывая отраженные эхо-сигналы на постоянных расстояниях по направлению к излучателю. В надземных воздуховодах передача может быть увеличена на очень большие расстояния.
Под преломлением [ править ]
С другой стороны, если воздух нестабилен и остывает быстрее, чем стандартная атмосфера с высотой, волна выше ожидаемой и может не попасть в намеченный приемник.
Другие причины [ править ]
Другие способы регистрации аномального распространения - это тропосфера, вызывающая неоднородности в тропосфере , рассеяние из-за метеоров , рефракция в ионизированных областях и слоях ионосферы и отражение от ионосферы. [3]
Наконец, многолучевое распространение вблизи поверхности Земли имеет несколько причин, включая атмосферный воздуховод, ионосферное отражение и преломление, а также отражение от водоемов и земных объектов, таких как горы и здания.
На радио [ править ]
Аномальное распространение может быть ограничивающим фактором распространения радиоволн, особенно сверхрефракции. Однако отражение от ионосферы - обычное использование этого явления для расширения диапазона сигнала. Другие множественные отражения или преломления более сложно предсказать, но они все же могут быть полезны.
Радар [ править ]
Положение радиолокационных эхосигналов сильно зависит от стандартной гипотезы снижения температуры. Однако реальная атмосфера может сильно отличаться от нормы. Аномальное распространение (AP) относится к ложным радиолокационным эхо-сигналам, обычно наблюдаемым, когда спокойные, стабильные атмосферные условия, часто связанные со сверхрефракцией в температурной инверсии , направляют луч радара на землю. Затем программа обработки ошибочно разместит отраженные эхосигналы на той высоте и расстоянии, на которых они были бы в нормальных условиях. [4]
Этот тип ложного возврата относительно легко обнаружить во временной петле, если он вызван ночным охлаждением или морской инверсией, поскольку можно увидеть очень сильные эхо-сигналы, развивающиеся по площади, распространяющиеся по размеру, не перемещающиеся, но сильно меняющиеся по интенсивности со временем. После восхода солнца инверсия постепенно исчезает, и площадь соответственно уменьшается. Инверсия температуры существует слишком перед теплыми фронтами и вокруг холодного бассейна грозы . Поскольку в этих условиях существуют осадки, аномальные эхо-сигналы при распространении смешиваются с реальным дождем и / или интересующими целями, что затрудняет их разделение.
Аномальное распространение отличается от земного беспорядка , отражений океана ( морского беспорядка ), биологического возврата от птиц и насекомых, мусора, соломы , песчаных бурь , извержения вулкана.шлейфы и другие метеорологические явления без осадков. Помехи от земли и моря - это постоянное отражение от фиксированных участков на поверхности со стабильными отражательными характеристиками. Биологический рассеиватель дает слабое эхо на большой поверхности. Они могут меняться со временем по размеру, но не сильно по интенсивности. Мусор и мякина преходящи и со временем перемещаются в высоту. Все они указывают на что-то, что действительно существует и имеет отношение к оператору радара и / или легко объяснимо и теоретически может быть воспроизведено. AP в смысле радара в просторечии известен как «мусор», а беспорядок на земле - как «мусор». [ необходима цитата ]
Доплеровские радары и импульсно-доплеровские радары определяют скорости целей. Поскольку точка доступа исходит от стабильных целей, можно вычесть данные об отражательной способности, имеющие нулевую скорость, и очистить радиолокационные изображения. Землю, беспорядок на море и всплеск энергии от заходящего солнца можно различить таким же образом, но не другие артефакты . [4] [5] Этот метод используется в большинстве современных радаров, включая радары управления воздушным движением и метеорологические радары .
См. Также [ править ]
- Распространение вне прямой видимости
- Распространение волн
Заметки [ править ]
- ^ Питер Meischner (ред.) Weather Radar: Принципы и Advanced Applications , Springer Science & Business Media, 2005, ISBN 3540003282 страница 144
- ^ a b Всемирная метеорологическая организация . «Аномальное распространение» . Eumetcal. Архивировано из оригинала на 2015-09-24 . Проверено 10 сентября 2012 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ a b У. Л. Паттерсон, К. П. Хаттан, Джелиндем, Р. А. Паулус, Х. В. Хитни, К. Д. Андерсон, А. Э. Барриос. Технический документ 2648. Система прогнозирования эффектов рефракции инженера (EREPS), версия 3.0. Май 1994 года. Сан-Диего, Калифорния.
- ^ a b «Общие ошибки в интерпретации радара» . Окружающая среда Канады . Архивировано из оригинала на 2006-06-30 . Проверено 23 июня 2007 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ "Обнаруженные радаром закаты от Миннесоты до Теннесси" . Национальная метеорологическая служба . Архивировано 6 июля 2007 года . Проверено 23 июня 2007 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
