mireabulletinRussian Technological JournalRussian Technological Journal2782-32102500-316XRTU MIREA10.32362/2500-316X-2018-6-6-28-40mireabulletin-131Research ArticleСОВРЕМЕННЫЕ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫMODERN RADIO ENGINEERING AND TELECOMMUNICATION SYSTEMSРАДИОЛОКАЦИОННЫЕ ОТРАЖЕНИЯ ОТ ЯСНОГО НЕБА В МИЛЛИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ ДЛИН ВОЛНFEATURES OF RADAR REFLECTIONS FROM THE CLEAR SKY IN THE MILLIMETER WAVELENGTH RANGEСтерлядкинВ. В.SterlyadkinV. V.noemail@neicon.ruКуликовскийК. В.KulikovskyK. V.constantinkk@mail.ruКалмыковВ. М.KalmykovV. M.noemail@neicon.ruЕрмиловД. В.ErmilovD. V.noemail@neicon.ruМИРЭА - Российский технологический университетРоссияMIREA - Russian Technological UniversityRussian FederationАО "Центральное конструкторское бюро аппаратостроения"РоссияCentral Design Bureau of Apparatus EngineeringRussian Federation201828122018662840Copyright © Стерлядкин В.В., Куликовский К.В., Калмыков В.М., Ермилов Д.В., 20182018Стерлядкин В.В., Куликовский К.В., Калмыков В.М., Ермилов Д.В.Sterlyadkin V.V., Kulikovsky K.V., Kalmykov V.M., Ermilov D.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rtj-mirea.ru/jour/article/view/131

Рассмотрена тонкая структура и условия возникновения радиолокационных отражений от безоблачной атмосферы в различных метеорологических условиях и в разные времена года. Немногочисленные результаты исследований в миллиметровом диапазоне длин волн определяют важность и актуальность задач в этом направлении. Приведены результаты натурных измерений, выполненных с помощью радиолокатора 8 мм диапазона, в зависимости от условий эксперимента. Рассмотрены возможности предлагаемого программного обеспечения для обработки и анализа полученных данных, которые могут быть использованы при проектировании всепогодных малогабаритных метеорологических радиолокаторов различного назначения. Представлены параметры импульсно-когерентных доплеровских радиолокаторов 8 мм диапазона длин волн для измерения профилей ветра в широком диапазоне метеоусловий. Указаны режимы зондирования, методы обработки и накопления данных с помощью программного обеспечения, а также форма представления полученных результатов. Приведена методика восстановления профиля ветра по направлениям зондирования. Получены данные по радиолокационной отражаемости в ясном небе в различных метеорологических ситуациях. Отдельно обсуждаются особенности структуры доплеровских спектров в миллиметровом диапазоне длин волн при отражении от ясного неба.

The fine structure and conditions for the occurrence of radar reflections from a cloudless atmosphere in various meteorological conditions and at different times of the year are considered. The few research results in the millimeter wavelength range determine the importance and relevance of the tasks in this area. The results of field measurements carried out using a radarof 8 mm wavelength range at different times of the year under various weather conditions are presented. The possibilities of the developed software for processing and analyzing the data are considered. The obtained data can be used in the design of all-weather small-sized weather radars for various purposes. The parameters of pulse Doppler radars of 8 mm wavelength range for measuring wind profiles in a wide range of weather conditions are presented. Sensing modes, methods for processing and accumulating data using software, as well as the form for presenting the results are indicated. The technique of wind profile recovery in the directions of sounding is considered. The data on radar reflectivity in a clear sky in various meteorological situations are given. Separately, the features of the structure of the Doppler spectra in the millimeter wavelength range when reflected from the clear sky are considered.

дистанционное зондирование атмосферымиллиметровый ветровой профайлеротражения от ясного небарадиолокационная отражаемостьКа-диапазон длин волнRemote sensing of the atmospheremillimeter wind profilerreflections from clear skyradarKa wave bandReferencesHamazu K., Hashiguchi H., Wakayama T., Matsuda T., Doviak R.J., Fukao S. A 35-GHz scanning Doppler radar for fog observations // J. Atmos. Oceanic Technol. 2003. V. 20. Р. 972-986.Hamazu K., Hashiguchi H., Wakayama T., Matsuda T., Doviak R.J., Fukao S. A 35-GHz scanning Doppler radar for fog observations. J. Atmos. Oceanic Technol. 2003; 20: 972-986.Kollias P., Clothiaux E.E., Miller M.A., Albrecht B.A., Stephens G.L., Ackerman T.P. Millimeter-wavelength radars: new frontier in atmospheric cloud and precipitation research // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 2007. V. 88. № 10. Р. 1608-1624.Kollias P., Clothiaux E.E., Miller M.A., Albrecht B.A., Stephens G.L., Ackerman T.P. Millimeter-wavelength radars: New frontier in atmospheric cloud and precipitation research. Bull. Amer. Meteorol. Soc. 2007; 88(10): 1608-1624.Lindholm T.A., Frazier E., Barron B., Blackburn G., Kessinger C., Delemarr M., Williams J.K. Demonstrating feasibility of tactical turbulence alerts // In: AMS 17th Conference on Aviation, Range and Aerospace Meteorology. 2015. Paper 13.3.Lindholm T.A., Frazier E., Barron B., Blackburn G., Kessinger C., Delemarr M., Williams J.K. Demonstrating feasibility of tactical turbulence alerts. In: AMS 17th Conference on Aviation, Range and Aerospace Meteorology. 2015. Paper 13.3.Стерлядкин В.В., Кононов М.А. Расчет потенциала и оценка возможностей ветровой метеорологической РЛС миллиметрового диапазона длин волн // Научный вестник МГТУ ГА. 2010. № 158. С. 52-59.Sterlyadkin V.V., Kononov M.A. Calculation of potential and estimation of possibilities of a wind millimeter-wave meteorological radar. Nauchnyi vestnik MGTU GA (Civil Aviation High Technologies). 2010; 158: 52-59. (in Russ.)Стерлядкин В.В., Кононов М.А., Быковский С.С. Об оценке погрешностей измерений параметров профиля ветра, полученного методом круговых диаграмм и применением ИКР миллиметрового диапазона длин волн // Научный вестник МГТУ ГА. 2012. № 176. С. 31-39.Sterlyadkin V.V., Kononov M.A., Bykovsky S.S. The accuracy of wind measurements by K-band Doppler meteo radar and VIA observation method. Nauchnyi vestnik MGTU GA (Civil Aviation High Technologies). 2010; 176: 31-39.Doviak R.J., Zrnić D.S. Doppler radar and weather observations: 2nd ed. Mineola, NY: Dover Publications, Inc., 2006. 562 p.Doviak R.J., Zrnić D.S. Doppler radar and weather observations: 2nd ed. Mineola, NY: Dover Publications, Inc., 2006. 562 p.Gossard E.E., Strauch R.G. Radar observations of clear air and clouds. Elsevier, 1983. 280 p.Gossard E.E., Strauch R.G. Radar observations of clear air and clouds. Elsevier, 1983. 280 p.Kropfli R.A., Kelly R.D. Meteorological research applications of MM-wave radar // Meteor. Atmos. Phys. 1996. V. 59. Iss. 1-2. P. 105-121.Kropfli R.A., Kelly R.D. Meteorological research applications of MM-wave radar. Meteor. Atmos. Phys. 1996; 59(1-2): 105-121.Новые возможности для метеообеспечения // Арсенал. Военно-промышленное обозрение. 2010. Т. 5(23). С. 124-126.New opportunities for meteorological support. Arsenal. Voyenno-promyshlennoye obozreniye (Arsenal. Military Industrial Review). 2010; 5(23): 124-126. (in Russ.)Fang M., Doviak R.J., Melnikov V.M. Spectrum widths measured by WSR88D: Error sources and statistics of various weather phenomena // J. Atmos. Oceanic Technol. 2004. V. 21. P. 888-904.Fang M., Doviak R.J., Melnikov V.M. Spectrum widths measured by WSR88D: Error sources and statistics of various weather phenomena. J. Atmos. Oceanic Technol. 2004; 21: 888-904.Fang M., Doviak R.J. Coupled contributions in the Doppler radar SW equation // J. Atmos. Oceanic Technol. 2008. V. 25. P. 2245-2258.Fang M., Doviak R.J. Coupled contributions in the Doppler radar SW equation. J. Atmos. Oceanic Technol. 2008; 25: 2245-2258.Melnikov V., Straka J. Axis ratios and flutter angles of cloud ice particles: retrievals from radar data // J. Atmos. Oceanic Technol. 2013. V. 30. P. 1691-1703.Melnikov V., Straka J. Axis ratios and flutter angles of cloud ice particles: retrievals from radar data. J. Atmos. Oceanic Technol. 2013; 30: 1691-1703.Lane T.P., Sharman R.D., Trier S.B., Fovell R.G., Williams J.K. Recent advances in the understanding of near-cloud turbulence // Bull. Am. Meteor. Soc. 2012. V. 93. P. 499-515.Lane T.P., Sharman R.D., Trier S.B., Fovell R.G., Williams J.K. Recent advances in the understanding of near-cloud turbulence. Bull. Am. Meteor. Soc. 2012; 93: 499-515.Al-Momar S., Deierling W., Williams J.K. Examining in-cloud convective turbulence in relation to total lightning and the 3D wind field of severe thunderstorms // In: AMS 17th Conference on Aviation, Range, and Aerospace Meteorology. 2015. Paper 5.3.Al-Momar S., Deierling W., Williams J.K. Examining in-cloud convective turbulence in relation to total lightning and the 3D wind field of severe thunderstorms. In: AMS 17th Conference on Aviation, Range, and Aerospace Meteorology. 2015. Paper 5.3.Стерлядкин В.В., Стерлядкин А.В., Горелик А.Г., Коломиец С.Ф. Способ определения вертикального профиля концентрации газов в атмосфере: пат. 2510054 Росс. Федерация. № 2012145617/28. заявл. 26.10.2012; опубл. 20.03.2014. Бюл. № 8.Sterlyadkin V.V., Sterlyadkin A.V., Gorelik A.G., Kolomiets S.F. The method for determining the vertical profile of the concentration of gases in the atmosphere. Patent RU 2510054; filled 10/26/2012; publ. 03/20/2014. (in Russ.)Стерлядкин В.В., Куликовский К.В. Метеорологическая калибровка ветрового профайлера для космодрома Байконур // Сб. Международная научно-техническая конференция «Информатика и технологии. МНТК-ФТИ-2017», 2017. С. 633-636.Sterlyadkin V.V., Kulikovskiy K.V. Meteorological calibration of the wind profiler for the Baikonur cosmodrome. Int. Sci. Techn. Conf. «Informatics and Technology. MNTKFTI-2017», 2017. P. 633-636. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.