Способ определения тропосферных возмущений

(тЛ 7)Е Й (Е 7) тт = -4 и (э Е,трическоЕ - напряженност го поляа и Й- безразмерные танты, за ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта(56) Костыгов К,И., Кривошеин В,А, О применимости атмосфериков для получения геофизической и метереологической информации. Атмосферное электричество. Л.: Гидрометеоиздат, 1976,Авторское свидетельство СССР В 1497226, кл, С 01 Ч 3/08, 1987,Изобретение относится к радиометеорологии и может быть использовано для слежения за динамическими параметрами атмосферных фронтальных систем.Целью изобретения является повышение информативности способа,На фиг.1 приведены примеры амплитудно-временных вариаций вертикальной компоненты электрического поля Е огибающей интенсивности низкочастотного (ОНЧ) излучения на частоте 8 кГц и вариаций атмосферного давления Р; на фиг.2 - амплитудно-временные ха - скорость течения воздушно среды плотностии вязк ти ) ЯО 63 68(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРОПОСФЕРН 11 ХВОЗИЩЕ НИЙ(57) Изобретение относится к радиометеорологии. Оно может быть использовано для непрерывного слежения закоординатами и направлением движенияфронтальных систем, их масштабом искоростью движения. Целью изобретенияявляется повышение информативностии точности прогноза тропосферных возмущений. По изменению характеристикво времени и пространстве фиксируютместо возникновения тропосферных возмущений, их интенсивность, размерыи направление движения, 3 ил. рактеристики Е, 4 Р и ОНЧ-излучения на частоте 3 Гц; на фиг.3 - пример динамического спектра ОНЧ-излучения.В основе генерации квазистатического поля Еи сопровождающего излучения может лежать механизм поляризации диэлектрической среды при ее сложном трехмерном движении. Диэлектрической средой с малой проводимостью в нашем случае является воздух. Уравнение электродинамики мы можем, пренебрегая сжимаемостью среды, записать в виде(5) висящие от электрических параметров среды.Чтобы выяснить взаимноевлияние течения воздушной среды и электрического поля, умножим первое из уравнегде П,=о ч 1/Зх + очк/Зх;,Уравнения (2) и (3) определяютизменение энергии движения средыи энергии электрического поля привзаимозависимом поведении среды иполя. Именно поверхностные интегралыв (2) и (3) характеризуют изменениеэнергии за счет ее приноса (выноса)через границу Б в рассматриваемыйэлемент объема Я .Вторые объемные интегралыв (2) и (3) строго отрицательны и описывают поэтому уменьшениеэнергии в результате диссипации засчет вязкости и проводимости среды.И только первые члены (объемные интегралы) справа в (2) и (3) описывают перекачку энергии между тече 35киями воздушной диэлектрической среды и электрического поля в замкнутойсистеме. Скорость перекачки энергии,характеризующая степень неустойчивости или же генерации электрического 4 Ополя за счет движения среды (и наоборот), определяется величинойЕ Э Е Отсюда следует важный вывод:ГК егенерация (уничтожение) электрическоСледовательно, степень изменения50 электрического поля в замкнутой системе оказывается пропорциональной гоГ Е, т.е. генерация, например, наиболее легко имеет место для сильно вихревых электрических полей. Это означает, что процесс генерации55 (уничтожения) кв азистатического электрического поля при движении диэлектрической среды неизбежно сопровожданий (1) на )ч, а второе наЕЬ-- Е и проинтегрируем по объе 4 Т Йму у., ограниченного поверхностьюБ. Тогда получаем го поля возможна только при наличиидифференцированного движения среды,поскольку в этом случае компонентытонзора скоростей деформации 0 к=кг= Эч;/дх + Зчк/дх; отличны от нуля.Генерация или уничтожение квазистатического электрического поля зависитот положительности или отрицательности интегрального значения Е,Э Е к иопределяется, следовательно, взаимнойконфигурацией течения среды и электрического поля. Например, можно утверждать, что будут генерировать электрические поля, направленные вдоль собственных векторов матрицы 0;, отвечающих положительным собственйым значением ( . При этом для замкнутойсистемы (когда поверхностные интегралы исчезают) рост поля определяется,как это следует.из (3), уравнениемЙ-1), г-- Е Йй= ф Й -4 иб)Е ЙЯ, (4)гдеЕе =В Е ЕО/Е ЕЫ,Качественный характер генерируемого электрического поля можно оценить,воспользовавшись тождеством ется электромагнитным излучением. Частоту такого излучения можно оценить в случае замкнутой системы, исходя из (3), (5) и уравненияЭН/3 г + + сго Е = О, такс 1 Й - гИ Е (6)Ч Ег ЙСгде 7 - характерная: величина скорости дифференцированного течения среды;с - скорость света;Е - интегральное значение квад 2рата напряженности электрического поля,Таким образом, частота электромагнитного излучения из области дифференцированного движения диэлектрической среды (области генерацииквазистатического электрического поля)меняется со временем, Такое изменение выявляется достаточно увереннона сонограммах, В качестве примераприведена на фиг.З сонограмма, определяющая в каждый момент времени 15спектр частот регистрируемых электромагнитных сигналов. Кривые, отмеченные стрелками, дают зависимость частоты от времени для некоторого сигнала. 20Существует взаимосвязь движенийдиэлектрической среды (в данном случае воздушной) с генерацией квазистатического электрического поля иэлектромагнитного излучения. Уравнения (4) и (6) устанавливают связьпараметров движения в очаге, такихкак характерная скорость Ч дифференцированного течения среды и характерные размеры , этого течения, со сте- ЗОпенью роста (ЙЕ /Й)/Е квазистатического электрического поля и частотой Я электромагнитного излучения,поскольку можно утверждать, чтоф Ч/1. н Е;Р;Е "(Ч/1.)Е .При этом2поляризация электромагнитйого излучения задается направлением генерируемого квазистатического электрическогополя и тем самым главными осями дифференцированного движения среды в щочаге, а направление на очаг естьнаправление прихода электромагнитногоизлучения. Способ прогнозирования тропосферных возмущений осуществляется следующим образом. Определяют направление прихода электромагнитного излучения, что дает направление на очаг возмущения, Место возмущения засекают по двум приемным станциям. Изменение частоты излучения со временем с помощью сонограмм (фиг.З) позволяет определить характерную скорость движения среды в очаге и интенсивность изменения генерируемого квазистатического электрического поля, По измерению поляризации электромагнитного излучения судят о главных направлениях дифференцированного движения среды в очаге. Независимое измерение электрического поля и степени его изменения дает информацию о характерных скоростях и характерных размерах возмущений в соответствии с выражением (4).Независимое измерение перепада давлений (фиг.1 и 2) позволяет дополнительно определять характерную скорость и тем самым точнее фиксировать интенсивность и размеры тропосферных возмущений.Формула и з о б р е т е н и я Способ определения тропосферных возмущений, при котором производят непрерывный прием электромагнитного излучения в двух направлениях, пересекающихся в тропосфере, определяют зависимость амплитуды электромагнит- його излучения от часготы и обрабатывают результаты измерений, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппенияинформативности способа, дополнительно измеряют величины атмосферного давления, вертикальной компоненты электрического поля в воздухе и поляризации электромагнитного излучения, определяют изменения измеренных величин, а при обработке результатов измерений оценивают интенсивность, размер и направление движения тропосферного возмущения.