Лекция №10

В дождях из слоисто-дождевых облаков индекс меняется от 0 до 40. Среднекубический диаметр капель меняется от 0,01 до 0,24 см. Количество гидрометеоров в таких дождях меняется от 1 до 4*10³ м^-3; - среднее значение количества капель.

Для снежинок функция распределения:

,

где , - коэффициент пропорциональности, - число снежинок в единице объема.

При этом индекс для снежинок меняется от 0 до 10. В 70% снегопадов .

Рассмотрим удельную эффективную площадь рассеивания в облаках с малыми частицами; в этих облаках волновое число .

При таких условиях, а именно наблюдаемом релеевском рассеивании:

(4)

Рассмотрим следующее отношение:

Данное выражение справедливо для малых частиц при любых фазовых состояниях гидрометеоров.

Так как влияние гидрометеоров на отношение мало, и если мы возьмем осадки из слоисто-дождевых облаков, то это отношение будет см).

В области крупных частиц удельная эффективная площадь рассеивания зависит от диаметра частиц и является функцией длины волны. Поэтому расчет производится не по формуле релеевского рассеивания, а с помощью формул Ми, для которых нет различия в размерах облачных частиц. В этом случае:

(6),

где и параметры, зависящие от использования длин волн и , и диэлектрических свойств гидрометеоров; - среднекубический диаметр гидрометеоров.

Из (6) следует, что отношение удельных эффективных площадей рассеивания и на двух длинах волн является в первом приближении однозначной функцией размера рассеивающих частиц:

,

где – эти коэффициенты не зависят от параметров МРЛ и диэлектрических свойств частиц.

Облачные крупные частицы ( ): точное выражение в виде отношения можно определить только с помощью дифракционных формул рассеивания Ми, и может быть аппроксимировано для частиц с заданными диэлектрическими свойствами и размерами.

Если мы зададимся , то с помощью дифракционных формул рассеивания Ми мы можем рассчитать:

Зная значение , мы можем определить максимальное значение градовых частиц:

Зависимость представлена с различными диэлектрическими свойствам гидрометеоров (капли дождя, град сухой и обводненный, снег). При этом расчет производился по точным дифракционным формулам:

Таким образом, градины отличают от дождя с различным значением отношения .

Принцип определения града

1) Если отношение - облака считаются не градовыми, .

2) - облака считаются градоопасными, но град не всегда достигает поверхности Земли вследствие таяния в теплой атмосфере.

3) – град достигает поверхности Земли.

Размер градин тем больше, чем меньше значение отношения .

4) При значении - максимальный диаметр может достигать .

Основные требования при практической реализации двухволнового метода:

1) Измерение удельных эффективных площадей рассеивания и должны производиться в пространстве совмещенных объектов;

2) При этом двухволновой РЛ, типа МРЛ-5, должен иметь одинаковую ширину диаграммы направленности и синхронизацию во времени длительности зондирующих импульсов по двум каналам.

Постоянство отношений в дождях и уменьшение этого отношения в областях локализации града позволяет решать следующие задачи:

1) выделение градовых облаков на фоне дождя по контрасту значений ;

2) определение пространственного положения градового облака;

3) пространственно распределение размеров градин в градовом очаге;

4) определение тенденции и трансформации объемов градовых очагов.

Радиолокационные характеристики облаков с осадками

(кучево-дождевые, высококучевые)

1) Кучево-дождевые облака. Пространственная изменчивость отражаемости в отдельных конвективных ячейках различна для Cb с градом и ливневыми осадками, для стадии зрелости отражаемость не изменяется от Земли до нулевой изотермы, а затем плавно убывает с ростом высоты. Скорость убывания отражаемости выше нулевой изотермы различна для града, гроз и ливней.

В вертикальной плоскости убывание отражаемости Cb описывается экспоненциальном законом:

(1),

где - высота зоны максимальной отражаемости, - максимальное значение отражаемости, – вертикальный градиент отражаемости.

В горизонтальной плоскости отражаемость в пределах плоскости среднего ливня изменяется от центра к периферии по экспоненциальному закону:

(2),

где – горизонтальный градиент отражаемости, - расстояние, отсчитанное от центра ливня.

Установлено, что высота верхней границы Cb и связаны между собой.

Для изолированных Cb получена эмпирическая формула между максимальной высотой верхней границы и максимального значения отражаемости:

(3),

для отдельной ячейки, где – ячейки.

Результаты расчетов по этой формуле можно представить в виде таблицы:

H, км	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	32	36	38	40	42	49	44	45	46

С уменьшением высоты радиоэхо возрастает как в ячейке, так и на фиксированной площади , когда могут наблюдаться несколько ячеек.

Вертикальный градиент рассчитывает по формуле:

,

где – расстояние от поверхности Земли до середины -ого слоя (км), в котором изменяется эквивалентная отражаемость в пределах .

Пространственная структура Cb: