СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРА ГРАДОВЫХ ЧАСТИЦ Российский патент 2007 года по МПК G01S13/95 

Изобретение относится к области радиолокационной метеорологии и может быть использовано для определения размера градовых частиц с использованием двухволнового метеорадиолокатора.

Известны различные способы определения размера градовых частиц методом прямого инструментального измерения градин после падения их на землю либо методом измерения реплик, оставляемых градинами на поверхности специальных градовых подушек, называемых иначе наземными градовыми индикаторами (Тлисов М.И., Хучунаев Б.М. Исследование физических характеристик градобитий при помощи наземных индикаторов. - Труды ВГИ, 1986, вып. 69, с.81-86).

Наземные градовые индикаторы представляют собой пенополистироловую пластину, покрытую тонкой алюминиевой фольгой толщиной 100 мкм. Град, падая на поверхность индикатора, оставляет отпечатки (реплики), по которым определяют размеры градовых частиц.

К существенным недостаткам известного способа можно отнести необходимость калибровки индикаторов, которая производится с помощью стальных, пластиковых либо ледяных ядер, сталкивающихся с чувствительной поверхностью подушки.

Кроме того, реализация способа требует значительного ручного труда при подсчетах и измерении отпечаток градин, а также требует создания мощной градомерной сети на обширных территориях, что практически невозможно из-за значительных трудозатрат.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ определения размера градовых частиц путем радиолокационного зондирования градового облака с последующим определением радиолокационной отражаемости на двух длинах волн и нахождением среднекубического размера градовых частиц по формуле

где d₃ - среднекубический диаметр градин (см):

(η_3,2 и η₁₀) - отражаемость на длинах волн 3,2 см и 10 см;

4,54 и -0,502 - коэффициенты;

(Руководство по применению радиолокаторов МРЛ-4, МРЛ-5 и МРЛ-6. / М.Т.Абшаев, И.И.Бурцев, С.И.Ваксенбург, Г.Ф.Шевела. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980, с.66-67. ПРОТОТИП).

В сравнении с наземной градомерной сетью радиолокационный способ имеет ряд существенных преимуществ, поскольку обеспечивает измерение размеров градовых частиц на значительных площадях, ограниченных радиусом действия локатора 130-150 км. Вместе с тем известный способ обладает низкой точностью измерения, поскольку не учитывает изменение толщины пленки воды на поверхности градин, образующейся в процессе их движения от нулевой изотермы вниз - в более теплые слои атмосферы.

Техническим результатом от использования заявленного способа является повышение точности измерения размера градовых частиц.

Технический результат достигается тем, что в известном способе измерения размера градовых частиц путем радиолокационного зондирования градового облака с последующим определением радиолокационной отражаемости на двух длинах волн и нахождением размера градовых частиц расчетным путем при радиолокационном зондировании облака измеряют путь таяния градовых частиц при их движении от уровня нулевой изотермы вниз, затем определяют искомый результат, умножая расчетное значение размера градовых частиц на корректирующий множитель

где H - расстояние от нулевой изотермы до точки зондирования атмосферы (км), а "а" и "в" - корреляционные коэффициенты, которые составляют преимущественно а=-0,247 и в=0,055.

Предложенный способ реализуется следующим образом.

В процессе зондирования атмосферы в зоне, расположенной ниже нулевой изотермы, находят уровни радиолокационной отражаемости на двух длинах волн (η_3,2 и η₁₀). Одновременно определяют расстояние от этой зоны до уровня нулевой изотермы в километрах. После этого по формулам (1) и (2) определяют соответственно среднекубический диаметр градин (см) и корректирующий множитель (К). Произведение полученных величин дает результат, в котором учитывается влияние на точность измерения изменение толщины пленки воды на поверхности тающих при падении градин.

Пример конкретного выполнения способа.

Допустим, что в процессе зондирования атмосферной среды, расположенной под градовым облаком, получены радиолокационные отражаемости η_3,2=5,7·10^-7 дБ и η₁₀=5,0·10^-8 дБ. При этом путь таяния градин по радиолокационным данным соответствует 3,5 км. Для данных условий определяем среднекубический диаметр градовых частиц (d₃) по формуле (1):

Далее по формуле (2) определяем корректирующий множитель (К) при а=-0,247 и в=0,055:

Умножая полученное значение среднекубического диаметра (d₃) на корректирующий множитель (К), находим искомое значение размера градин:

d₃·K=1,34·2,06=2,76 см.

Из приведенного примера следует, что жидкая пленка на поверхности градин может существенно искажать результаты измерения.

Предлагаемый способ, в сравнении с существующими, позволяет скорректировать результаты расчета и учесть влияние образующейся на поверхности градин жидкой пленки на точность результатов измерений. В данном случае, как следует из приведенного выше примера, точность измерения для рассматриваемого случая повышается в среднем на 35%.

Изобретение относится к области радиолокационной метеорологии и может быть использовано для определения размера градовых частиц с применением двухволнового метеорадиолокатора. Достигаемый технический результат - повышение точности определения размера градовых частиц. Согласно способу осуществляют радиолокационное зондирование атмосферы в зоне выпадения градовых осадков. Определяют радиолокационную отражаемость на длинах волн 3,2 см и 10 см - η_3,2 и η₁₀. Определяют расчетный размер градовых частиц по формуле , где 4,54 и -0,502 - эмпирические коэффициенты. Измеряют радиолокационным методом путь таяния градовых частиц при их движении в атмосфере от уровня нулевой изотермы вниз - H (км). Определяют искомый размер градовых частиц путем умножения расчетного значения d₃ на корректирующий множитель К, определяемый по формуле , где а=-0,247, в=0,055.

Способ определения размера градовых частиц, согласно которому осуществляют радиолокационное зондирование градового облака, определяют радиолокационную отражаемость на двух длинах волн η_3,2 и η₁₀, определяют расчетный размер градовых частиц по формуле

отличающийся тем, что измеряют расстояние Н от нулевой изотермы до точки зондирования атмосферы, определяют искомый размер градовых частиц путем умножения расчетного значения размера градовых частиц d₃ на корректирующий множитель К, определяемый по формуле

где а=-0,247, в=0,055.