Эффективная площадь рассеяния облаков

При радиолокационных наблюдениях облаков и осадков, наблюдается множественная цель, характеризующая суммарную мощность отраженных сигналов от отдельных гидрометеоров.

Для оценки суммарной мощности рассеяния сигнала вводят понятие удельной эффективной площади рассеяния , т.е. эффективная площадь рассеянных частиц в единице объема (см³, м³).

Если имеем монодисперсное облако, то:

(1) – для всех частиц, где – эффективная площадь рассеяния отдельной частицы, - число капель в единице объема.

(2) – только для монодисперсной облачности.

– для полидисперсной облачности, где - диаметр гидрометеоров, – функция распределения гидрометеоров по размерам.

Расчет интенсивности рассеянной энергии объемом, который содержит частицы облаков и осадков требует знания аналитических выражения для функции распределения капель по размерам. Необходимы знания спектра частиц. Спектр – это самостоятельная характеристика облака, однозначно связанная с водностью облака и интенсивностью осадков. На спектр облачных капель оказывают влияние процессы конденсации, коагуляции и испарения. Коагуляция и гравитация играют роль для гидрометеоров или облачных частиц, радиус которых больше или равен 15 мкм. Из-за сложности процессов в облаке рассмотрим определенные спектры по большому числу измерений на разных стадиях развития.

Для облаков слоистых форм спектр облачных частиц описывается формулой Хргиана-Мазина:

,

где - постоянная, зависящая от формы облаков; – число капель, заключенных в интервале , .

Пример: , где - плотность вещества капли, – максимальный радиус капли.

Для крупных части мкм) спектр облачных частиц будет описываться:

В этом выражении: - число частиц, превышающих определенный порог; – минимальный размер капель, которые регистрируются прибором, - показатель спада кривой распределения для различных облаков.

Пример: St Sc ; Ns .

Если имеем выпадающие осадки, то среднее распределение капель дождя по размерам может быть представлено:

,

где - размер дождевых капель, – множитель, который зависит от интенсивности выпадающих осадков.

Пример:

I мм/час	0,5	1,0	2,5	5,0	10	25
	1,11	1,3	1,6	1,9	2,2	2,7

Если имеем радиолокационную станцию с шириной диаграммы и длительностью посылаемых импульсов , то такой посылаемый импульс будет занимать объем ( – скорость распределения электромагнитных волн).

Рассеянный, отраженный сигнал будет возвращаться из пространства .

Предположим, что вырезанный в пространстве объем будет определяться цилиндром, и мы можем определить площадь основания такого цилиндра .

Если возьмем по всему расстоянию , то – по всей сфере на расстоянии .

Вводится понятие разрешающий объем, который будет определяться:

Предположим, что в разрешающим объеме находится монодисперсных сферических частиц. Тогда:

,

где – ЭПР разрешающего объема.

(*)

Для случая неоднородных полидисперсных частиц в разрешающем объеме ЭПР будет определяться:

(**)

(*) и (**) справедливы, если весь зондирующий объем заполнен облаками, если объем не полный, то вводиться коэффициент заполнения: .