RU2503030C1 - Способ раннего обнаружения атмосферных вихрей в облаках некогерентным радаром - Google Patents
Способ раннего обнаружения атмосферных вихрей в облаках некогерентным радаром Download PDFInfo
- Publication number
- RU2503030C1 RU2503030C1 RU2012130343/07A RU2012130343A RU2503030C1 RU 2503030 C1 RU2503030 C1 RU 2503030C1 RU 2012130343/07 A RU2012130343/07 A RU 2012130343/07A RU 2012130343 A RU2012130343 A RU 2012130343A RU 2503030 C1 RU2503030 C1 RU 2503030C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cloud
- radar
- atmospheric
- screen
- cavity
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области радиолокационной метеорологии и может быть использовано на практике для раннего обнаружения таких атмосферных циклонических вихрей, как торнадо и смерчи некогерентным радаром. Достигаемый технический результат - повышение информативности и точности раннего обнаружения атмосферных вихрей. Согласно способу при обнаружении циклонических вихрей в грозоградовых облаках некогерентным радаром осуществляют радиолокационное зондирование облака на длине волны 10 см, определяют значения отражаемости в заданных пространственных точках облачной среды и отображают эти данные на экране персонального компьютера в виде трехмерной радиолокационной картинки облака, полученное изображение облака рассматривают со всех сторон на фоне экрана персонального компьютера в динамическом режиме, снимая предварительно при каждом просмотре с трехмерного изображения внешнюю оболочку, соответствующую перепаду радиолокационной отражаемости в 2 dBZ, затем при обнаружении контура предполагаемой полости атмосферного вихря на поверхности изображения осуществляют визуальный его просмотр на фоне экрана персонального компьютера и при совпадении цвета обнаруженной полости с цветом фона экрана персонального компьютера идентифицируют данную полость как полость атмосферного вихря. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области радиолокационной метеорологии и может быть использовано на практике для раннего обнаружения таких атмосферных вихрей, как торнадо и смерчи некогерентным радаром.
Смерчи и торнадо появляются внезапно и стремительно несутся над континентами, нанося огромный ущерб народному хозяйству.
В настоящее время для обнаружения таких атмосферных вихрей, как торнадо и смерчи, используют метеорологические спутники, которые позволяют обнаруживать их, экстраполировать путь движения и тем самым уменьшать наносимый ими ущерб. Однако, как правило, метеорологические спутники позволяют их обнаружить тогда, когда они уже сформировались и успели нанести значительный ущерб. Достаточно эффективные методы раннего обнаружения до сих пор не разработаны. Большие надежды в этом отношении возлагаются на эффект появления специфического импульсного радиоизлучения в СВЧ-диапазоне частот при зарождении атмосферных смерчей в грозовых облаках (Качурин Л.Г. Физические основы воздействия на атмосферные процессы. - Л.: Гидрометеоиздат, с.385-406.). Однако методы, основанные на данном эффекте, находятся пока на ранней стадии своего развития и не нашли практического применения.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ активных воздействий на облака, включающий радиолокационное зондирование облака на заданной длине волны, прием отраженного сигнала от облака с последующей обработкой сигнала и определением отражаемости в заданных пространственных точках облачной среды, с последующим отображением на экране персонального компьютера двумерного радиолокационного изображения облака и получением сечений изоконтуров радиолокационной отражаемости облака в горизонтальной и вертикальной плоскостях (Руководство по применению радиолокаторов МРЛ-4, МРЛ-5 и МРЛ-6. / М.Т. Абшаев, И.И. Бурцев, С.И. Ваксенбург, Г.Ф. Шевела. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980, с.138-139 Прототип).
Данный способ позволяет получить вертикальные и горизонтальные сечения грозоградового облака, и по изоконтурам радиолокационной отражаемости в сечениях выделить в облаке зоны зарождения града и воздействовать на эти зоны реагентом с целью предотвращения градобитий и искусственного стимулирования осадков.
Данный способ позволяет обнаружить также на поверхности двумерного изображения облака различные контуры предполагаемых струйных воздушных течений, идентифицировать которые практически не представляется возможным. Это обусловлено тем, что способ недостаточно информативен и точен, поэтому данный способ применяется на практике только для решения задач, связанных с активными воздействиями на облака с целью предотвращения градобитий и вызывания осадков.
Техническим результатом от использования заявленного способа является повышение информативности и точности раннего обнаружения таких атмосферных вихрей, как торнадо и смерчи некогерентным радаром.
Технический результат достигается тем, что в известном способе раннего обнаружения атмосферных вихрей в облаках некогерентным радаром, включающем радиолокационное зондирование облака на заданной длине волны, прием отраженного сигнала от облака с последующей обработкой сигнала, определением отражаемости в заданных пространственных точках облачной среды и отображение на экране специализированного вычислительного устройства структуры эхосигналов облака, по данным радиолокационного зондирования формируют трехмерное изображение структуры эхосигналов облака, ограниченное по внешнему контуру пороговым уровнем эхосигнала Z=0 dB, которую затем рассматривают в динамическом режиме, удаляя предварительно при каждом просмотре с внешней ее поверхности слой, соответствующий перепаду ослабления порогового уровня сигнала в ΔZ dB, затем при обнаружении предполагаемой полости атмосферного вихря на поверхности изображения ее ориентируют в плоскости экрана специализированного вычислительного устройства таким образом, чтобы видимость ее была максимальной, после этого вновь последовательно с трехмерного изображения структуры эхосигналов облака удаляют следующий внешний слой, соответствующий перепаду порогового уровня сигнала ΔZ dB, и при обнаружении в данной полости просвета, совпадающего по цвету с фоном экрана, идентифицируют данную полость как полость атмосферного вихря.
Технический результат достигается также и тем, что в известном способе раннего обнаружения атмосферных вихрей в облаках некогерентным радаром перепад ослабления порогового уровня сигнала ΔZ принимается равным 5 dB.
Сущность изобретения поясняется рисунками, где на фиг.1 представлена фронтальная проекция структуры эхосигналов облака; на фиг.2 представлен вид этой структуры сверху при уровне сигнала на ее поверхности Z=35 dB; на фиг.3 представлена структура радиоэхо облака (вид сверху) после последовательного удаления с внешней его поверхности слоев до уровня сигнала Z=45 dB. На рисунке визуально просматривается полость атмосферного циклонического вихря на фоне экрана компьютера.
Способ раннего обнаружения атмосферного вихря в облаках некогерентным радаром реализуется следующим образом.
С помощью некогерентного радара (не показан) осуществляют периодический обзор пространства (полусферы) с цикличностью 3-5 минут. В каждом цикле обзора регистрируют амплитуды радиолокационных сигналов во всех точках трехмерного пространства полусферы с разрешающей способностью по всем трем координатам не хуже 0,5 км (выбранные значения цикличности и разрешающей способности по координатам являются оптимальными). По данным радиолокационного зондирования в каждом цикле обзора формируют трехмерное изображение структуры эхосигналов облака, ограниченное по внешнему контуру пороговым уровнем эхосигнала Z=0 dB. Затем, рассматривая данное изображение в динамическом режиме, удаляя предварительно при каждом просмотре с внешней ее поверхности слой, соответствующий перепаду ослабления порогового уровня сигнала в ΔZ=5 dB. И при обнаружении предполагаемой полости атмосферного вихря на поверхности изображения ее ориентируют в плоскости экрана таким образом, чтобы видимость ее была максимальной. Затем последовательно вновь с трехмерного изображения удаляют следующий внешний слой, соответствующий перепаду порогового уровня сигнала ΔZ=5 dB. И так продолжается до тех пор, пока в данной полости не обнаружится просвет, совпадающий по цвету с фоном экрана. В этом случае данную полость идентифицируют как полость атмосферного вихря. Выбранное значение ΔZ=5 dB для существующих некогерентных радаров является оптимальным.
Пример конкретного выполнения способа.
На Фиг.1 представлена фронтальная проекция структуры эхосигналов облака, зафиксированная некогерентным радаром (МРЛ-5) в районе Усть-Лабинска Краснодарского края 2 августа 2007 года. Внешняя оболочка рассматриваемой структуры соответствует пороговому уровню сигнала ΔZ=5 dB. За пределами данного уровня радар не видит. Для обнаружения атмосферного вихря в облаке 1 с его внешней поверхности с помощью программного обеспечения радара (МРЛ-5) последовательно удаляли слои, соответствующие перепаду порогового уровня сигнала ΔZ=5 dB. В результате была получена структура эхосигналов облака (Фиг.2), внешняя оболочка которой отвечает уровню сигнала Z=35 dB. При этом было удалено всего семь слоев, каждый из которых соответствовал перепаду порогового уровня сигнала ΔZ=5 dB. При тщательном обзоре трехмерного изображения после удаления последующего слоя, отвечающего уровню сигнала Z=5 dB, не удалось выявить предполагаемую полость атмосферного вихря. И лишь при удалении тринадцатого по счету слоя с уровнем сигнала ΔZ=45 dB (Фиг.3) удалось обнаружить в теле облака 3 канал 4, просвет которого совпал по цвету с цветом экрана специализированного вычислительного устройства, в данном случае персонального компьютера. Таким образом удалось обнаружить полость атмосферного вихря некогерентным радаром в реальных условиях. При автоматическом поиске атмосферных вихрей время их обнаружения резко сокращается.
Предлагаемый способ отличается от известных высокой точностью, информативностью и простотой в реализации.
Способ может быть использован на практике для раннего обнаружения с помощью некогерентных радаров таких опасных атмосферных явлений, как торнадо и смерчи.
Claims (2)
1. Способ раннего обнаружения атмосферных вихрей в облаках некогерентным радаром, включающий радиолокационное зондирование облака на заданной длине волны, прием отраженного сигнала от облака с последующей обработкой сигнала и определением отражаемости в заданных пространственных точках облачной среды и отображение на экране специализированного вычислительного устройства структуры эхо-сигналов облака, отличающийся тем, что по данным радиолокационного зондирования формируют трехмерное изображение структуры эхо-сигналов облака, ограниченное по внешнему контуру пороговым уровнем эхо-сигнала Z=0 dB, которую затем рассматривают в динамическом режиме, удаляя предварительно при каждом просмотре с внешней ее поверхности слой, соответствующий перепаду ослабления порогового уровня сигнала ΔZ dB, затем при обнаружении предполагаемой полости атмосферного вихря на поверхности изображения ее ориентируют в плоскости экрана специализированного вычислительного устройства таким образом, чтобы видимость ее была максимальной, после этого вновь последовательно с трехмерного изображения структуры эхо-сигналов облака удаляют следующий внешний слой, соответствующий перепаду порогового уровня сигнала ΔZ dB, и при обнаружении в данной полости просвета, совпадающего по цвету с фоном экрана, идентифицируют данную полость как полость атмосферного вихря.
2. Способ раннего обнаружения атмосферных вихрей в облаках некогерентным радаром по п.1, отличающийся тем, что перепад ослабления порогового уровня сигнала ΔZ принимается равным 5 dB.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012130343/07A RU2503030C1 (ru) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Способ раннего обнаружения атмосферных вихрей в облаках некогерентным радаром |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012130343/07A RU2503030C1 (ru) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Способ раннего обнаружения атмосферных вихрей в облаках некогерентным радаром |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2503030C1 true RU2503030C1 (ru) | 2013-12-27 |
Family
ID=49817804
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012130343/07A RU2503030C1 (ru) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Способ раннего обнаружения атмосферных вихрей в облаках некогерентным радаром |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2503030C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2677236C2 (ru) * | 2017-06-02 | 2019-01-16 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Конверсия" | Радиолокационный способ обнаружения волнового характера ветрового воздушного потока |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1569759A1 (ru) * | 1988-05-06 | 1990-06-07 | Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники | Радиолокационный способ определени характеристик скорости ветра |
SU1672386A1 (ru) * | 1989-02-06 | 1991-08-23 | Харьковский Институт Радиоэлектроники Им.Акад.М.К.Янгеля | Радиоакустический способ измерени параметров ветра и устройство дл его осуществлени |
US20010001134A1 (en) * | 1998-10-20 | 2001-05-10 | Baron Robert O. | System and method for detecting and displaying wind shear |
US6480142B1 (en) * | 2001-05-17 | 2002-11-12 | William L. Rubin | Method and apparatus for measuring velocity and turbulence of atmospheric flows |
RU2339971C2 (ru) * | 2005-09-28 | 2008-11-27 | Государственное Учреждение "Главная геофизическая обсерватория им, А.И.Воейкова"(ГУ "ГГО") | Способ радиотехнического обнаружения смерча |
US20090182507A1 (en) * | 2008-01-10 | 2009-07-16 | Baron Services, Inc. | System and Method for Predicting Tornado Activity |
-
2012
- 2012-07-17 RU RU2012130343/07A patent/RU2503030C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1569759A1 (ru) * | 1988-05-06 | 1990-06-07 | Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники | Радиолокационный способ определени характеристик скорости ветра |
SU1672386A1 (ru) * | 1989-02-06 | 1991-08-23 | Харьковский Институт Радиоэлектроники Им.Акад.М.К.Янгеля | Радиоакустический способ измерени параметров ветра и устройство дл его осуществлени |
US20010001134A1 (en) * | 1998-10-20 | 2001-05-10 | Baron Robert O. | System and method for detecting and displaying wind shear |
US6480142B1 (en) * | 2001-05-17 | 2002-11-12 | William L. Rubin | Method and apparatus for measuring velocity and turbulence of atmospheric flows |
RU2339971C2 (ru) * | 2005-09-28 | 2008-11-27 | Государственное Учреждение "Главная геофизическая обсерватория им, А.И.Воейкова"(ГУ "ГГО") | Способ радиотехнического обнаружения смерча |
US20090182507A1 (en) * | 2008-01-10 | 2009-07-16 | Baron Services, Inc. | System and Method for Predicting Tornado Activity |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
АБШАЕВ М.Т., БУРЦЕВ И.И., ВАКСЕНБУРГ С.И., ШЕВЕЛА Г.Ф. Руководство по применению радиолокаторов МРЛ-4, МРЛ-5 и МРЛ-6. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980, с.138-139. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2677236C2 (ru) * | 2017-06-02 | 2019-01-16 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Конверсия" | Радиолокационный способ обнаружения волнового характера ветрового воздушного потока |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kantha et al. | Dissipation rates of turbulence kinetic energy in the free atmosphere: MST radar and radiosondes | |
US20170139038A1 (en) | Method and signal generator for simulation of sea clutter | |
CN102621163B (zh) | 用于探测土壤含水量在深度方向分布的雷达遥感方法 | |
CN107942342A (zh) | 测风激光雷达的数据处理方法、装置、系统及存储介质 | |
JPH10227853A (ja) | レーダ装置及びそのレーダ信号処理方法 | |
Wilson et al. | Energetics of persistent turbulent layers underneath mid-level clouds estimated from concurrent radar and radiosonde data | |
CN110730913A (zh) | 用于退化可视环境的分布式多节点低频雷达系统的方法和设备 | |
Bączyk et al. | Passive ISAR imaging of air targets using DVB-T signals | |
Borque et al. | First observations of tracking clouds using scanning ARM cloud radars | |
KR102194427B1 (ko) | 기상 레이더의 관측 정보를 위한 노이즈 제거 장치 및 방법 | |
CN109270529A (zh) | 基于虚拟天线的前视阵列sar高分辨成像方法及系统 | |
CN103645467A (zh) | 海杂波抑制以及海杂波背景中目标检测的方法和系统 | |
Kusk et al. | Synthetic SAR image generation using sensor, terrain and target models | |
CN109581384B (zh) | 基于多普勒天气雷达的晴空垂直风廓线探测方法及系统 | |
Ji et al. | Ocean surface target detection and positioning using the spaceborne GNSS-R delay-Doppler maps | |
US20090167596A1 (en) | Method of processing a radar image | |
KR20170134092A (ko) | 고해상도 거리 프로파일을 이용한 다중 물체 판단 장치 및 방법 | |
Seyfried et al. | Information extraction from ultrawideband ground penetrating radar data: A machine learning approach | |
RU2503030C1 (ru) | Способ раннего обнаружения атмосферных вихрей в облаках некогерентным радаром | |
CN113514833A (zh) | 一种基于海浪图像的海面任意点波向的反演方法 | |
CN105116393A (zh) | 一种基于位置指纹的高空目标飞行高度和雷达截面积估计方法 | |
CN104297735B (zh) | 基于先验道路信息的杂波抑制方法 | |
Zhu et al. | Percentile-based neighborhood precipitation verification and its application to a landfalling tropical storm case with radar data assimilation | |
WO2022217407A1 (zh) | 信号处理方法、装置及可读存储介质 | |
Chen et al. | Application of Capon technique to mitigate bird contamination on a spaced antenna wind profiler |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140718 |