Жел профилі - Wind profiler

Scintec SODAR SFAS бар WindCollector2

A жел профилі - бұл ауа-райын бақылайтын жабдықтың түрі радиолокация немесе дыбыстық толқындар (СОДАР ) анықтау үшін жел жылдамдық және бағыт жердің әр түрлі биіктіктерінде. Көрсеткіштер теңіз деңгейінен әр километрде, тропосфера деңгейіне дейін (яғни, теңіз деңгейінен орта деңгейден 8 мен 17 км аралығында) жасалады. Осы деңгейден жоғары радиолокациялық секіру үшін судың буы жеткіліксіз. Желдің бағыты мен жылдамдығынан синтезделген мәліметтер метеорологиялық болжам жасауға және ұшуды жоспарлау үшін уақытылы есеп беруге өте пайдалы. Он екі сағаттық деректер тарихы арқылы қол жетімді NOAA веб-сайттар.

Қағида

Үш қисайған жел профилі жағдайындағы сәулелердің бағыты

Әдеттегі іске асыру кезінде радиолокатор немесе содар бес сәуленің әрқайсысы бойынша сынама ала алады: біреуі тік жылдамдықты өлшеу үшін тігінен бағытталған, ал төртеуі ауаның қозғалысының көлденең компоненттерін өлшеу үшін тік және бағытталған ортогоналды бір-біріне қисайтады. Профилерлердің желдерді өлшеу қабілеті шашыранды тудыратын турбулентті құйындар орташа желмен бірге жүреді деген болжамға негізделген. Осы қораптардың шашыраңқы және профиль алушы энергиясы болып табылады реттік шамалар берілетін энергиядан аз. Алайда, егер жеткілікті үлгілерді алуға болатын болса, онда бұл құйындылармен шашыраған энергияның амплитудасын фондық шу деңгейінен жоғары анықтауға болады, содан кейін желдің орташа жылдамдығы мен таңдалған көлем ішіндегі бағытын анықтауға болады. Көлбеу сәулелермен өлшенетін радиалды компоненттер - ауаның радарға қарай немесе одан алыс көлденең қозғалысының векторлық қосындысы және сәуледе болатын кез келген тік қозғалыс. Сәйкес тригонометрияны қолдана отырып, үш өлшемді метеорологиялық жылдамдық компоненттері (u, v, w) және желдің жылдамдығы мен жел бағыты радиалды жылдамдықтардан тік қозғалыстарға түзетулермен есептеледі.

Радарлық желдің профилі

Радар желінің профилі.
Көлденең жел профиль жасаушыдан.
Әдеттегі радиолокаторлық жел профилінде қосымша өнім ретінде алынған шағылыстыру туралы мәліметтер.

Импульстік-доплерлік радар жел профильдері желді қашықтықтан сезіну үшін электромагниттік (ЭМ) сигналдарды қолдана отырып жұмыс істейді. Радиолокатор ан электромагниттік импульстің әрқайсысы бойымен антенна нұсқау бағыттары. UHF профилі құрамында радиолокатордың таратқышын, қабылдағышын, сигналды өңдеуді басқаруға арналған ішкі жүйелер бар Радио-акустикалық дыбыстық жүйе (RASS), егер ұсынылған болса, сондай-ақ телеметрия және қашықтықтан басқару.

Тарату ұзақтығы антенна шығаратын импульстің ұзындығын анықтайды, ол өз кезегінде радиолокациялық сәулемен (электрлік тұрғыдан) жарықтандырылған ауаның көлеміне сәйкес келеді. Берілген энергияның аз мөлшері кері қарай шашырайды (деп аталады) артқа шашу ) радиолокаторға қарай және оны қабылдады. Белгіленген аралықтардың кідірісі деректерді өңдеу жүйесіне кіреді, сондықтан радиолокатор шашыраңқы энергияны дискретті биіктіктен алады, бұл диапазонның қақпасы деп аталады. The Доплерлік жиіліктің ауысуы кері энергияның энергиясы анықталады, содан кейін биіктік функциясы ретінде әр сәуле бойымен радиолокаторға қарай немесе одан ауаның жылдамдығын есептеу үшін қолданылады. Артқа шашыраңқы энергия көзі (радиолокаторлық «нысандар») - радиода бұзушылықтар тудыратын кішігірім турбулентті ауытқулар. сыну көрсеткіші атмосфераның Радиолокатор кеңістіктік масштабы радиолокацияның толқын ұзындығына тең немесе UHF профилі үшін шамамен 16 сантиметр (см) болатын турбулентті құйындылардың шашырауына сезімтал.

Шекаралық қабатты радиолокатор профилін желдің орташаланған профильдерін бірнеше минуттан бір сағатқа дейін есептейтін етіп теңшеуге болады. Шекаралы қабатты радиолокаторлық жел профилдері көбіне бірнеше режимде сынама алу үшін конфигурацияланған. Мысалы, «төмен режимде» профиль беруші энергияның импульсінің ұзындығы 60 м болуы мүмкін. Импульстің ұзындығы сыналатын ауа бағанының тереңдігін және осылайша деректердің тік ажыратымдылығын анықтайды. «Жоғары режимде» импульстің ұзындығы көбейтіледі, әдетте 100 м немесе одан да көп. Импульстің ұзындығы әр үлгі үшін көбірек энергия берілетіндігін білдіреді, бұл жақсартуды жақсартады шу мен сигналдың арақатынасы Деректердің (SNR). Импульстің ұзындығын пайдалану үлгі көлемінің тереңдігін арттырады және осылайша мәліметтердегі тік ажыратымдылықты төмендетеді. Жоғары режимдегі энергияның көбірек шығуы радиолокаторлық желдің профилі таңдай алатын максималды биіктікті жоғарылатады, бірақ тіке шешімділігі және алғашқы желдер өлшенетін тереңдіктің артуы есебінен. Радарлық жел профильдерін бірнеше режимде жұмыс істегенде, деректер көбінесе кейінгі өңдеу және деректерді тексеру процедураларын жеңілдету үшін бір-бірімен қабаттасқан мәліметтер жиынтығына біріктіріледі.[1]

Радиолокаторлық желдің профилі қосымша қолданылуы мүмкін, мысалы биологиялық жағдайда құстарды бақылаудың ауқымды схемаларын толықтырады.[2]

Содар желінің профилі

TRITON тасымалдауға болады СОДАР жел профильдерін өлшеу үшін қолданылатын жүйе Екінші жел.

Сонымен қатар, желдің профилі дыбыс толқындарын жердің әр түрлі биіктіктеріндегі желдің жылдамдығын және төменгі қабаттың термодинамикалық құрылымын өлшеу үшін қолдана алады. атмосфера. Мыналар содарлар таратуға және қабылдауға арналған бірдей антеннаны қолданатын моно-статикалық жүйеде, ал бөлек антенналарды қолданатын би-статикалық жүйеде бөлуге болады. Екі антенналық жүйенің айырмашылығы атмосфералық шашырау температураның ауытқуымен (моно-статикалық жүйелерде), немесе температура мен желдің жылдамдығының ауытқуымен (би-статикалық жүйелерде) анықталады.

Моно-статикалық антенналық жүйелерді одан әрі екі санатқа бөлуге болады: бірнеше білікті, жекелеген антенналарды және бір антеннаны пайдаланатындар. массив антенна. Әдетте көп осьті жүйелер акустикалық сәулені басқару үшін белгілі бір бағыттарға бағытталған үш жеке антеннаны пайдаланады. Бір антенна негізінен тігінен бағытталған, ал қалған екеуі тік жақтан ортогональ бұрышта сәл қисайған. Жеке антенналардың әрқайсысы а-ға бағытталған бір түрлендіргішті қолдана алады параболалық рефлектор қалыптастыру параболалық дауыс зорайтқыш, немесе массив динамик драйверлері және мүйіз (түрлендіргіштер ) барлығы жібереді фазалық бір сәулені қалыптастыру. Әр антеннаның вертикальдан еңкейту бұрышы да, азимут бұрышы да жүйе орнатылған кезде бекітіледі.

Содарлардың тік диапазоны шамамен 0,2-ден 2 км-ге дейін (км) және жиіліктің, қуаттың, атмосфералық тұрақтылықтың функциясы болып табылады, турбуленттілік, және, ең бастысы, шу ортасы онда сода қолданылады. Жұмыс жиілігі 1000 Гц-тен 4000 Гц-ден жоғары, қуаттылығы бірнеше жүз ваттға дейін. Атмосфераның әлсіреу сипаттамаларына байланысты жоғары қуаттылық, төменгі жиіліктегі содарлар, әдетте, биіктікті едәуір жабады. Тік ажыратымдылық пен қолдану ауқымын жақсырақ сәйкестендіру үшін кейбір содарларды әр түрлі режимдерде басқаруға болады. Бұл арасындағы релаксация арқылы жүзеге асырылады импульстің ұзындығы және максималды биіктік.[1]

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б Бейли, Десмонд Т. (2000 ж. Ақпан) [1987]. «Жоғарғы ауаны бақылау» (PDF). Нормативтік модельдеуді қолдану үшін метеорологиялық бақылау жөніндегі нұсқаулық. Джон Ирвин. Зерттеу үшбұрышы паркі, NC: Америка Құрама Штаттарының қоршаған ортаны қорғау агенттігі. 9-9-дан 9-11 бетке дейін. EPA-454 / R-99-005.
  2. ^ Вайсшаупт, Н .; Аризага, Дж .; Марури, М. (2018). «Орнитологиядағы радиолокаторлық жел профилдерінің рөлі». Ибис. 160 (3): 516–527. дои:10.1111 / ibi.12562. hdl:11556/651.

Бұл мақала құрамына кіредікөпшілікке арналған материал бастап Америка Құрама Штаттарының үкіметі құжат: «Нормативтік модельдеуді қолдану үшін метеорологиялық бақылау жөніндегі нұсқаулық ".

Сыртқы сілтемелер

  • Ресми NOAA жел профилдерін іздеу парағы Желдің бағыты мен жылдамдығын теңіз деңгейінен теңіз деңгейінен 17 км биіктікке дейін (1 км аралықпен) нақты уақыттағы (және 12 сағаттық тарихтағы) графикалық бейнелерді қараңыз. Кез-келген жұлдызшаны немесе нүктені басыңыз, содан кейін сол жақта «учаске алу» түймесін басыңыз.