Вычисление высоты подъема радиозонда

Цель занятия: определить высоту радиозонда над поверхностью земли и над уровнем моря и построить график высоты.

Принадлежности: П.К., книжка КАЭ-3 с координатами радиозонда, миллиметровка.

Порядок выполнения и методические рекомендации

Высоту подъема радиозонда над уровнем моря (Н_ур.м.) вычисляют по формуле

(21)

где Н_ст – высота станции (т.е. высота нуля шкалы барометра) над уровнем моря (м), записывается в технической документации станции; Н_ант  - превышение (м) антенной колонки РЛС над нулем шкалы барометра, учитывается при значении 10 метров и более, записывается в технической документации станции; Н_р/л  - высота радиозонда, которая рассчитывается по радиолокационным данным (м).

Высоту подъема радиозонда по радиолокационным данным (Н_р/л) определяют по формуле:

(22)

где D – наклонная дальность, метры; Е – угол места (вертикальный угол), градусы. (Если высота антенны (Н_ант) меньше 10 метров и не учитывается, то высота подъема радиозонда по радиолокационным данным равна высоте радиозонда над поверхностью земли).

ΔН_рефр – суммарная поправка на кривизну Земли и рефракцию радиоволн в атмосфере (м), вводится при наклонной дальности D ≥20 км. Поправка ΔН_рефр зависит от наклонной дальности D и угла места Е  и определяется по таблице приложения 25 [Л.2] или рассчитывается по формуле:

(23)

где К=0,5887*10^-7; j – индекс для j-й секунды полета радиозонда. При увеличении наклонной дальности поправка увеличивается, при увеличении угла места поправка уменьшается, при Е =90^о поправка ΔН_рефр=0.

Рефракция (от лат. refractio - преломление) радиоволн в атмосфере – это искривление траектории радиоволны из-за убывания с высотой плотности воздуха и уменьшения показателя преломления. (Показатель преломления n – это отношение синуса угла падения к синусу угла преломления). В результате этого радиоволны преломляются (искривляются) к поверхности земли.

В атмосфере Земли четкой границы раздела между слоями нет, а плотность атмосферы и показатель преломления изменяются (уменьшаются с увеличением высоты) плавно. При этом радиоволны не преломляются, а искривляются. Это явление и называется рефракцией.

1. В главном окне программы «Аэрология» (рис. 2) выбрать пункт меню «Расчет высоты подъема радиозонда над уровнем моря». При этом откроется рабочее окно задачи (рис. 12).

2. Ввести следующие исходные данные:

· Высоту станции над уровнем моря в метрах.

· Высоту антенны, если она больше или равна 10метрам.

· Включить пункт «Не рассчитывать скорость и направление ветра».

· Включить точность определения высоты радиозонда до единиц метров.

3. Ввести время и координаты радиозонда из книжки КАЭ-3 или из таблицы 12:

· Высота станции над уровнем моря = 200м, высота антенны = 10м.

· Время ввести в минутах. (До трех минут – через 0,5минуты; с 3до 10минут - через 1 минуту, далее - через 2 минуты).

· Азимут и угол места ввести в делениях угломера (д.у.). Большие д.у. отделяются от малых д.у. запятой.

·  Наклонную дальность ввести в метрах.

Для перехода к вводу очередного параметра необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши на соответствующем поле.

Таблица 12

Время, мин	Азимут, д.у.	Угол места, д.у.	Наклонная дальность, м
0,5	5-39	4-12	300
1	5-41	4-29	610
1,5	5-84	4-23	1040
2	5-62	3-20	1540
2,5	5-47	2-76	2060
3	5-39	2-23	2660
4	5-34	1-86	4030
5	5-38	1-84	5360
6	5-42	1-83	6730
7	5-75	1-79	8150
8	6-28	1-78	9320
9	6-83	1-76	10520
10	7-20	1-75	11830
12	7-78	1-82	14260
14	8-25	1-83	17050
16	8-56	1-84	19880
18	8-64	1-78	22850
20	8-72	1-75	25930
22	8-83	1-78	28870
24	8-98	1-82	31880
26	9-07	1-83	34940
28	9-13	1-84	38190
30	9-14	1-82	41680
32	9-16	1-76	45720
34	9-17	1-72	49890
36	9-14	1-79	54240
38	9-11	1-67	58790
40	9-14	1-66	62830
44	9-38	1-59	72830
48	9-62	1-58	77090
52	9-91	1-57	84210
56	10-12	1-54	91950
60	10-38	1-55	100640
64	10-60	1-57	108710
68	10-83	1-56	116620
72	10-97	1-54	129900
76	11-16	1-48	134250
80	11-28	1-44	144140
84	11-38	1-42	154290
88	11-51	1-36	164780

После ввода последнего параметра для данного отсчета времени в окне появятся результаты расчета высоты радиозонда над поверхностью земли (Н_п.з.) и над уровнем моря (Н_у.м.), а также дополнительная строка, соответствующая следующему отсчету времени.

Когда наклонная дальность будет больше или равна 20 километрам, то будет рассчитываться поправка на рефракцию радиоволн в атмосфере.

Исходные данные для нескольких моментов времени и результаты расчетов приведены на рисунке 12.

Рисунок 12. Расчет высоты подъема радиозонда

Контрольные вопросы:

1. Что такое рефракция радиоволн в атмосфере, причина ее появления?

2. От каких параметров зависит поправка на рефракцию?

3. По какой формуле определяется высота радиозонда над уровнем станции?

4. В каком порядке записываются уровни в таблице ТАЭ-3?

5. В каком слое закодирован средний ветер в группе 2ddff кода СЛОЙ?

 

Отчетный материал: Книжка КАЭ-3 с вычисленными значениями высоты, ответы на контрольные вопросы, вывод по работе.

 

Практическая работа № 16