Научная статья на тему 'Тонкая структура вертикального профиля влажности, влияющая на распространение радиоволн в тропосфере'

Тонкая структура вертикального профиля влажности, влияющая на распространение радиоволн в тропосфере Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
269
202
Поделиться

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Островский Евгений Валерьевич, Фридзон Марк Борисович

В статье представлены результаты анализа данных сетевого радиозондирования атмосферы на предмет наличия в тропосфере тонких слоев с существенно повышенным или пониженным содержанием водяного пара. Существование подобных слоев было показано в ходе уникальных экспериментов на свободных аэростатах, когда выполнялись совместные подъемы до высот около 30 км прецизионных измерительных приборов и датчиков стандартного сетевого радиозонда в едином комплексе. Современные радиозонды с более совершенными датчиками влажности позволяют обнаружить более тонкую структуру вертикального профиля влажности воздуха в тропосфере, по сравнению с той, которая отмечалась при помощи стандартных датчиков, установленных ранее на радиозондах. На большом статистическом материале показано, что наличие в атмосфере тонких слоев с резкими перепадами влажности является скорее правилом, чем исключением.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Островский Евгений Валерьевич, Фридзон Марк Борисович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

THIN STRUCTURE OF HUMIDITY PROFILE INFLUENCING ON RADIO-WAVE PROPAGATION IN TROPOSPHERE

The objective of the present study is to investigate reliability of testing the remote sensing methods of precipitable water vapour content determination by using comparison with the standard radiosonde observations in troposphere. Possibility Тонкая структура вертикального профиля влажности... 39 of reaching the acceptable reliability during such comparison in condition of using specially prepared and tested radiosondes has shown. This paper shows results of analysis of data from weather radio sounding network on subject of searching troposphere for thin layers with essentially increased or decreased water vapour content. The similar layers' existence was shown during unique experiments with free aerostats, when precise measuring instruments and standard radiosonde's sensors were lifted jointly united. Modern radiosondes have more perfect humidity sensors which able to detect the more fine humidity profile's structure then one that has been detected before by radiosondes with film-based humidity sensors. Based on large amount of statistical data, the existence of thin layers with sudden humidity changes in troposphere has shown.

Текст научной работы на тему «Тонкая структура вертикального профиля влажности, влияющая на распространение радиоволн в тропосфере»

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА серия Радиофизика и радиотехника

УДК 621.396

ТОНКАЯ СТРУКТУРА ВЕРТИКАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ВЛАЖНОСТИ, ВЛИЯЮЩАЯ НА РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН В ТРОПОСФЕРЕ

Е.В. ОСТРОВСКИЙ, М.Б. ФРИДЗОН

В статье представлены результаты анализа данных сетевого радиозондирования атмосферы на предмет наличия в тропосфере тонких слоев с существенно повышенным или пониженным содержанием водяного пара. Существование подобных слоев было показано в ходе уникальных экспериментов на свободных аэростатах, когда выполнялись совместные подъемы до высот около 30 км прецизионных измерительных приборов и датчиков стандартного сетевого радиозонда в едином комплексе. Современные радиозонды с более совершенными датчиками влажности позволяют обнаружить более тонкую структуру вертикального профиля влажности воздуха в тропосфере, по сравнению с той, которая отмечалась при помощи стандартных датчиков, установленных ранее на радиозондах. На большом статистическом материале показано, что наличие в атмосфере тонких слоев с резкими перепадами влажности является скорее правилом, чем исключением.

Введение

Информация о высотном распределении в атмосфере влажности или ее массовой доли необходима как метеорологам, так и специалистам, занимающимся распространением радиоволн.

Известна общая закономерность: количество водяного пара убывает с высотой по экспоненциальному закону [1, 2]. Имеются также эмпирические формулы, которые описывают изменения содержания водяных паров с высотой.

Так, например, формула Ганна имеет вид:

_ и_

а(Н) = а(0)-10 63 Формула Зюрцига-Хргиана (рис. 1):

Л н (1+в н )

а(Н) = а(0)-10~А‘Н~Б‘Н = а(0)-10 " ' А

где коэффициенты A и B приведены в табл. 1.

Рис. 1. Вертикальные профили влажности, рассчитанные по формуле Зюрцига-Хргиана

для разных сезонов (a(0)=1г/м3)

Таблица 1

Значения коэффициентов A и B

Параметр Сезон Год

Зима Весна Лето Осень

Ав, 1/км-10-2 4,8 9,4 9,5 9,0 8,5

Вв, 1/км-10-2 1,6 1,6 1,4 1,2 1,6

Однако, реальное распределение водяного пара отличается большой изменчивостью и слоистостью. Эмпирические формулы не отражают также наличия в атмосфере аномалий высотного профиля влажности - зон с повышенным и пониженным содержанием водяного пара, которые особенно важны для учета особенностей распространения радиоволн и прогноза погоды.

Очевидным фактором, влияющим на вертикальное распределение влаги в тропосфере, является облачность, различные типы которой характеризуются, в частности, толщиной и расположением по высоте.

В 80-х годах прошлого века, в ходе совместных измерений на свободных аэростатах (СА) профилей температуры и влажности прецизионными и стандартными радиозондовыми приборами [3], было показано существование слоев с низким содержанием водяного пара и резкими

границами таких сухих зон. Градиент изменения относительной влажности может дости-

± 5 +10%

гать на их границах значений более----------.

100 м

В [3] показано, что сухие зоны в свободной атмосфере встречаются достаточно часто и вероятность их появления летом в ночные и утренние часы практически одинакова. Однако физические процессы, ответственные за их формирование, практически не изучены.

Ценность и научная значимость данных, полученных в результате аэростатных экспериментов, становится особенно весомой в связи с разработкой и развитием дистанционных радиофизических методов и средств зондирования атмосферы.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В последнее время, в связи с внедрением на метеорологической сети радиозондов с усовершенствованными датчиками влажности, появилась возможность определить статистические параметры подобных явлений на массовом материале.

В настоящей статье проведен анализ общих закономерностей в вертикальном профиле влажности, приписываемых ранее недостаткам радиозондовых датчиков. При сравнении необходимо учитывать, что новые радиозонды, например, МРЗ-3А*, имеют более высокие метрологические характеристики (табл. 1), по сравнению с радиозондами МАРЗ, которые использовались ранее и радиозондами МРЗ-3 А.

Из полученных в ходе анализа показателей наиболее интересным является вероятность появления сухих зон в тропосфере, а также их типичные характеристики для данной местности - в первую очередь погодные условия, при которых они возникают.

Сухие зоны

Исследование тонкой структуры вертикального профиля атмосферы невозможно без проведения измерений прецизионными измерительными средствами. Характеристики измерительных преобразователей сетевых радиозондов до недавнего времени не позволяли измерять перепады

± 1 + 5%

влажности с градиентом более----------.

100м

В [3] приведены описание и результаты комплексных экспериментальных исследований достоверности измерений вертикальных профилей влажности при радиозондировании атмосферы. Эксперименты проводились на ПЭБ ЦАО в г.Рыльске в период с 10 по 25 июля 1982 г. и с 11 по 25 июля 1983 г. Сравнения проводились в режиме подъёма аэростата, т.е. в условиях, приближённых к рабочим условиям радиозондирования: высота подъема аэростата - около 30 км, температура воздуха: +20...-60°С. Измерение температуры точки росы осуществлялось конденсационным гигрометром «Торос». Устройство и принцип работы конденсационного гигрометра (КГ) «Торос» приведены в [3,4].

По результатам аэростатных экспериментов был сделан вывод, что существенные изменения влажности могут происходить в слоях, толщина которых в свободной атмосфере составляет

величину менее 10 метров. Для определения наличия в атмосфере подобных слоев постоянная времени сорбционно-деформационного датчика (СДД) радиозондов МАРЗ и МРЗ-3А слишком велика и профили относительной влажности ф(Н), полученные при помощи пленочного датчика, более «сглажены» по сравнению с теми, которые получены КГ «Торос».

Конденсационный гигрометр, имея значительно меньшую постоянную времени [4], большую чувствительность, по сравнению с пленочным датчиком, позволяет получить более «тонкую» структуру вертикального профиля влажности.

В свободной атмосфере были обнаружены зоны с высокой и низкой влажностью («сухие» и

«влажные» зоны). Показано, что они встречаются достаточно часто и вероятность их появления

Аф ± 5 +10%,

(«градиент» влажности ----- составляет более ----------) летом в ночные и в утренние часы

АН 100 м

практически одинакова.

Область перехода от сухой зоны к влажной и наоборот, по результатам измерений, практически одинакова. Учитывая, что СА поднимаются со скоростью 5-6 м/с, а время переходного процесса конденсационного гигрометра по уровню 3Х составляет при температурах ниже -10.-15°С не более 15 с, вполне вероятно, что в свободной атмосфере могут устойчиво существовать области, у которых «переходной» слой составляет несколько метров, а «градиент» относитель-Аф

ной влажности------в них достигает долей процента или процент на метр.

АН

Необходимо обратить внимание еще на одно обстоятельство. Переход от воздушной массы с одной влажностью к другой, как правило, сопровождается некоторым изменением температуры. Однако, такого перепада температуры во многих случаях, при помощи высокочувствительного и малоинерционного платинового термометра ПТС не было зарегистрировано [3]. В тех же случаях, когда регистрируются небольшие перепады температуры, изменение относительной влажности происходило с различным знаком. Так, в некотором диапазоне высот с увеличением высоты происходит рост как температуры, так и влажности, в то время как для других высот изменение температуры одного знака приводит к изменению влажности другого знака. Это указывает на то, что в свободной атмосфере, вероятно, происходят физические процессы, механизмы которых практически не изучены.

Самолетные исследования в полярных районах показали [5], что в тропосфере, в диапазоне высот 3-8 км при совершенно безоблачной атмосфере образуются протяженные области (зоны), в которых относительная влажность может приближаться к 85-98%. В те же дни на других высотах или областях могут существовать сухие зоны, в которых влажность падает до нескольких процентов. Эти зоны являются замкнутыми образованиями с горизонтальными размерами до 20-50 км. В этом смысле можно говорить о наличии в атмосфере не только видимых влажных облаков, но и невидимых сухих облаков.

«Толщина», т.е. вертикальный размер таких облаков может составлять всего несколько сот метров и сетевыми радиозондами не регистрируется. Резкое уменьшение относительной влажности до 5% неоднократно отмечалось и в слоях под тропопаузой.

Обработка материалов, полученных на СА, позволяет получить некоторые результаты, которые представляют интерес для специалистов, работающих в области физики атмосферы, разработки методов дистанционного зондирования и распространения радиоволн, которые в своей работе используют сведения о вертикальном распределении влажности и базируются на данных оперативной сети радиозондирования.

В табл. 2 представлены результаты расчетов значений общего влагосодержания (слой 1) атмосферы Яе, полученных по данным экспериментов на СА, а также распределение Я по слоям. В проведенных расчетах второй слой простирается от поверхности Земли до высоты, на которой температура составляет -15°С, а третий - от слоя с Т=-15°С до высоты, соответствующей температуре -40...-45°С. В тех же таблицах приводятся данные о соответствующих эффектив-

ных высотах Нэфф = Я. и процентном расхождении Ф данных об интегральной влажности,

а

(0)

полученных для каждого слоя.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Таблица 2

Сопоставление данных измерения общего содержания водяного пара Я в верхней и нижней части тропосферы, полученных при помощи КГ и СДД датчиков влажности

Дата и время пуска № слоя Я, кг/м3 Нэф, км ДЯ, кг/м3 Ф, % ДНэф, км

Ясдд Ккг Нсдд Нкг

19.07.82, 7:10 1 31,6 30,12 2,98 2,96 1,14 3,8 0,02

2 26,15 28,4 2,8 2,7 0,75 2,6 0,1

3 2,45 1,85 1,76 1,33 0,6 3,33 0,43

23.07.82, 7:05 1 25,1 25 2,5 2,5 0,01 0,04 0

2 23,6 23,8 2,55 2,57 -0,02 0,0 0,02

3 1,5 1,18 2,3 1,7 0,32 24 0,6

11.07.83, 8:45 1 30,8 27,15 2,7 2,4 3,65 13 0,3

2 28,0 25,3 2,4 2,2 2,7 10 0,2

3 2 1,9 2 1,5 0,1 38 0,5

25.07.83, 11:00 1 27,8 25,7 2,5 2,4 2,1 8 0,1

2 25,6 24 2,3 2,26 1,6 9,4 0,04

3 2,3 1,8 2,7 2,4 0,5 28 0,3

18.07.83, 23:00 1 24,6 21,4 2,0 2,2 3,2 15 -0,2

2 23,5 20,5 2,3 2,5 3,0 14,6 -0,3

3 2,5 2,3 1,4 1,0 0,2 9 0,4

20.07.83, 22:30 1 31,75 30,15 2,5 2,7 1,6 5,3 -0,2

2 29,8 28,5 2,4 2,5 1,3 4,5 -0,1

3 2,0 1,6 2,3 2,2 0,4 25 0,1

Я — общее влагосодержание; Ясдд — по данным стандартного радиозонда; Якг — по данным КГ «Торос»; Нэф — эффективная высота; Нсдд — по данным стандартного радиозонда; Нкг — по данным КГ «Торос»; ЛЯ — величина расхождения Ясдд и Якг; Ф — величина процентного расхождения Ясдд и Якг; ЛНэф — величина расхождения Нкг и Нсдд.

Полученные расхождения общего содержания водяного пара ДЯ должны быть учтены при корректировке коэффициентов связывающих поглощение или излучение атмосферы с общим содержанием в ней водяного пара в различные сезоны года, когда его величина определяется по данным радиозондирования.

Отмечается систематическое завышение Я, полученное с помощью стандартного радиозонда, по сравнению с Я по КГ. В среднем для полного интеграла это завышение составляет 5-7%, в то время как в области отрицательных температур оно достигает 27-35%.

В диапазоне высот от земли до 5 км влажность претерпевает существенные вариации. В среднем, данные, полученные с помощью измерений на СА, уменьшаются с высотой быстрее, чем по Хргиану. На больших высотах они хорошо согласуются между собой.

В литературе [6, 7] приводятся данные, указывающие на то, что в свободной атмосфере при вертикальном радиолокационном зондировании регистрируются устойчивые слои с высоким коэффициентом отражения. Однако данных о том, какие физические процессы приводят к их появлению и какова изменчивость в них метеоэлементов, практически нет. Отметим, что рефрактометрические измерения на высотных мачтах в приземном слое и на самолетах в свободной атмосфере показали, что слои с резкими перепадами показателя преломления п неоднократно

наблюдались, но детального анализа причин, приводящих к их образованию, практически не проводилось [7].

Результаты измерений влажности при помощи малоинерционного гигрометра позволили провести исследование приращений Да/ДИ с высотой показателя преломления воздуха в Ы-единицах, провести сопоставление значений Ы(Н), рассчитанных по данным, полученным синхронно каждым из двух датчиков влажности, установленных на СА. Были построены соответ-

ЛЫ (Н) 1ПП

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ствующие зависимости —— с шагом по высоте 100 метров, показавшие, что и на высотах,

превышающих 7-8 км, имеются области с очень высокими значениями этой величины, приближающимися к величинам, регистрируемым на более низких высотах.

^ « ЛЫ (Н)

Необходимо отметить, что модуль градиента показателя преломления ----------, рассчитан-

ЛН

ный по результатам радиозондирования, занижен и сглажен относительно значений, полученных дистанционными методами. При использовании активной радиолокации показано существование в тропосфере тонких слоев с перепадами до -2 К/м [7]. Вероятно, в атмосфере присут-

ЛЫ (Н)

ствуют слои с еще большими величинами----------.

ЛН

Характеристики датчиков влажности новых современных радиозондов типа МРЗ-3 А* или АК-2 позволяют определять наличие в атмосфере сухих зон. Следует учесть, что существующие в настоящее время на метеорологической сети методики обработки данных рассматривают большие градиенты влажности как ошибки показаний датчиков и исключают такие показания из конечной обработки [8].

Статистическая обработка результатов радиозондирования

Для статистической обработки использовались данные радиозондирования, полученные на аэрологической сети в г. Долгопрудный Московской области за 2006 год. Данные интересны тем, что в указанный период на аэрологической станции (АЭ) Долгопрудная применялись сразу несколько различных типов радиозондов, имеющих более высокие метрологические характеристики, чем выпускаемые ранее на сети [9].

В ходе анализа показателей была получена вероятность появления сухих зон в погодном слое атмосферы, а также проведено исследование их типичных характеристик для данной местности - в первую очередь погодные условия, при которых они возникают.

Помимо этого, получены значения эффективной высоты Нэфф, высоты изотермы нуля, общего влагосодержания атмосферы и их зависимости от влажности у поверхности Земли. Были проведены расчеты показателя преломления Ы(Н) и его градиента АЫ(Н)/АН.

Использованы данные выпусков радиозондов МРЗ-3А и РФ-95. Набранная статистика за 2006 год составляет около 590 выпусков зондов. Данные выпусков с неполной информацией о профиле влажности, или выпусков, профиль влажности которых был измерен только для малых высот (до 7 км), отбрасывались. В результате отсеивания, в статистических расчетах участвовало 440 выпусков с января по ноябрь 2006 года.

Радиозонды РФ-95 выпускали на АЭ Долгопрудная, начиная со второго квартала 2006 года. Радиозонды МРЗ-3 А использовались на протяжении всего года.

Привлечение статистики предыдущих лет, с учетом смены поколений зондов и датчиков влажности, в дальнейшем позволит выявить общие закономерности в вертикальном профиле влажности, приписываемые ранее недостаткам радиозондовых датчиков.

Различные типы радиозондов, использовавшихся в указанный период на метеорологической сети, для измерения температуры используют терморезистор ММТ-1 (радиозонды МРЗ-ЗА, МРЗ-3 А*, РЗМ-2, АК-2), за исключением радиозонда РФ-95, в котором используется

блок датчиков температуры и влажности финского радиозонда Я8-80 (емкостной датчик серии НиМ1САР). Предел допускаемого значения погрешности измерения температуры в нормальных условиях у радиозондов МРЗ-ЗА, МРЗ-ЗА* и РЗМ-2 составляет 1,8°С. У датчиков радиозондов РФ-95 и АК-2 этот параметр составляет 1,0 с.

В то же время предел допускаемого значения погрешности измерения влажности составляет от 7 %КН для датчиков влажности Н1Н4000-001 и радиозонда РФ-95, до 15 %КН для сорбционно-деформационного датчика из животной пленки (СДД используется в радиозонде МРЗ-ЗА) и емкостного датчика НБ-03М (используется в радиозонде РЗМ-2).

Анализ изменения эффективной высоты во времени показывает наличие периода относительной стабильности этого показателя - с марта по октябрь (включительно). В этот период Нэфф = 2,19 ± 0,40км, в то время, как в целом по выборке Нэфф = 2,39 ± 0,81км .

Выделим из общей выборки выпуски радиозонда РФ-95 с датчиком влажности А-НЦМ1САР. Таких выпусков в выборке участвовало более 70. Для этой выборки аналогичный расчет по показателю Нэфф дал следующие результаты: Нэфф = 2,18 ± 0,32км .

На рис. 2 показано, что в зимний период отклонения от среднего по выборке максимальны и могут составлять 200%. Наличие в результатах расчетов столь больших отклонений требует дополнительного изучения. Причем, отклонения могут проявляться как при наличии 100% облачности (19.01.2006), так и при ясном небе (10.02.2006, 06.04.2006). Показано, что подобные отклонения могут появляться в условиях наличия больших инверсий вертикального профиля температуры и влажности в приземном слое. Следует также отметить, что в этот период, из-за низких температур, датчики влажности радиозондов вносят большую погрешность.

Заметим, что среднее значение Нэфф по данным выпусков радиозондов РФ-95 с точностью до долей процента совпадает со средним для сезона март-октябрь по данным выпусков радиозондов обоих типов. Это подтверждает гипотезу о том, что отклонения Нэфф от среднего значения в положительную и отрицательную сторону равновероятны. Причиной положительного отклонения является наличие зон повышенной влажности, которое в некоторых случаях накладывается на температурную инверсию. Причинами отрицательного отклонения могут быть как температурные аномалии, так и сухие зоны.

Таким образом, при расчете интегральных параметров атмосферы необходимо учитывать как вероятность температурной инверсии, так и вероятность аномалии вертикального профиля влажности.

Рис. 2. Изменение Нэфф в течение 2006 года, км

Приведем статистику отклонений общего влагосодержания от «стандартной» атмосферы (рис. 3). В качестве стандарта использовалась модель атмосферы, в которой относительная влажность равна влажности у поверхности Земли и не изменяется с высотой.

Рис. 3. Изменение отклонения общего влагосодержания от «стандарта», г/м2

Проведенный анализ показывает, что в большинстве случаев (70%) абсолютные значения отклонения составляют более 1 г/м2. При этом, при одних и тех же значениях относительной влажности у поверхности Земли в разные дни значения общего влагосодержания могут отличаться в два раза. Среднее значение отклонения: 1,8 г/м2, стандартное отклонение: 3,7 г/м2.

Применение радиозондов РФ-95 с иным датчиком влажности не повлияло на тенденцию: в 80% случаев отклонения составляют более 2 г/м2. Среднее значение отклонения: 4,7 г/м2, стандартное отклонение: 3,4 г/м2. Заметим, что в представленной выборке присутствуют только положительные отклонения. Вероятно, это связано с недостаточным временным интервалом, в течение которого радиозонды данного типа применяются на АЭ Долгопрудная.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В некоторых случаев отклонение от стандарта очень велико. Так, например, выпуск 18.09.2006 в 23:31 показал значение отклонения в 18,3 г/м2. Условия, в которых это произошло, показаны на рис. 4. Влажность в приземном слое атмосферы составляет 90%, но уже к высоте 0,5 км она падает до 54%, а в промежутке от 1,2 км до 7 км она не превышает 20%.

В качестве признака наличия сухих зон были выбраны два показателя - максимальный отрицательный градиент вертикального профиля относительной влажности и максимальный перепад значений между последовательными измерениями относительной влажности радиозондом.

Распределение максимальных градиентов влажности показано на рис. 5. Только в 8% случаев вертикальный профиль относительной влажности не содержит градиентов, превышающих 10% / км. И только в 12% случаев максимальный градиент составляет более 150% / км. В некоторых случаях значение градиента доходит до 395%/км.

Распределение перепадов относительной влажности (см. рис. 4) показывает вероятность наличия небольших по амплитуде аномалий в профиле влажности. Можно заметить, что больше половины (59%) измерений вертикального профиля влажности не содержат перепадов относительной влажности более 30%.

Для того, чтобы отметить перепад в 10% при градиенте 150% / км и скорости подъема радиозонда 6-7 м/с, датчик должен иметь постоянную времени не более 10 с и точность лучше 1%.

км 15 14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 -0 -

-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

Т, °С Ф, %яи

Рис. 4. Вертикальные профили температуры (-) и влажности (-), выпуск на станции в г. Долгопрудный, 18.09.2006 23:31, радиозонд РФ-95

Распределение перепад0в Распределил максимальных градиентов

влажности, % на км высоты

влажности, %

□ 0-30

□ 30-50

□ 50-100

Рис. 5. Распределения максимальных градиентов и перепадов относительной влажности по категориям

При отсутствии четкого критерия сухой зоны будем рассматривать в этой роли отрицательные инверсии вертикального профиля влажности с перепадом более 30% (встречается в 41% случаев) и градиентом более 50% / км (встречается в 57% случаев). Таким образом, сухие зоны появляются в 33% выпусков.

При анализе по всей выборке, среднее значение высоты, на которой встречаются сухие зоны, составляет 2 км со стандартным отклонением 1,4 км. Глубина сухой зоны во всех данных случаях составляет более 30%, что исключает из объяснений погрешность в определении радиозондом влажности у поверхности Земли, которая составляет не более 15%.

Таким образом, можно утверждать, что наиболее вероятно появление сухих зон в нижней тропосфере на высоте до 5 км. Именно этот слой содержит в себе основную массу парообраз-

ной влаги, а следовательно, погрешность в определении аномалий вертикального профиля влажности прямо сказывается на достоверности определения общего влагосодержания атмосферы и других интегральных показателей.

Обратим внимание на то, что не удалось найти закономерности в погодных условиях, во время которых были отмечены сухие зоны. И в ясную погоду, и в условиях сплошной или слабой облачности вероятность появления сухих зон оказалась приблизительно одинакова.

Заключение

Необходимо учитывать возможность возникновения сухих зон при интерпретации данных радиометрических измерений, а также в методическом обеспечении при дистанционном радиозондировании и обработке данных радиозондов.

Отметим, что при использовании радиолокационных профилемеров появляются отражения от атмосферных слоев [7]. Возникновение этого эффекта может быть вызвано появлением в атмосфере сухих зон.

Ранее, определение тонкой структуры вертикального профиля влажности атмосферы с помощью сетевых радиозондов было затруднено или вообще невозможно из-за использования в них чрезмерно инерционных датчиков влажности.

Появление сухих зон в тропосфере может внести дополнительный вклад в завышение величины общего влагосодержания, рассчитанной по данным радиозондирования. В то же время дистанционные радиотехнические методы определения общего влагосодержания атмосферы наиболее чувствительны к изменениям влажности именно в приземном слое и нижней тропосфере, а повышенная погрешность определения влажности на больших высотах, свойственная как дистанционным методам, так и сетевым радиозондам, вносит меньший вклад в суммарную погрешность измерения общего влагосодержания.

ЛИТЕРАТУРА

1. Семенченко Б. А. Физическая метеорология. - М. : Аспект Пресс, 2002.

2. Хргиан А.Х. Физика атмосферы. - Л.: Гидрометиздат, 1978. Т. 1, 2.

3. Иванов В. Э., Фридзон М.Б., Ессяк С.П. Радиозондирование атмосферы. Технические и метрологические аспекты разработки и применения радиозондовых измерительных средств. Екатеринбург, УрО РАН, 2004.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4. Немировский И.Б. Разработка и исследование образцового конденсационного гигрометра для метрологического обеспечения измерений влажности в свободной атмосфере: Дисс. ... канд. техн. наук. ЦАО. - Долгопрудный, 1985.

5. Мезрин М.Ю. Исследование возможностей УФ гигрометра при измерении влажности с борта самолёта // Труды ЦАО, вып. 147, 1983.

6. Raghavan S. Radar Meteorology. Springer, 2003.

7. Atlas D. Radar in Meteorology. American Met. Society, 1990.

8. Ефимов А. А. Принципы работы аэрологического информационно-вычислительного комплекса АВК-1. -М.: Гидрометеоиздат, 1989.

9. Фридзон М.Б., Иванов В.Э., Кочин А.В., Зайцева Н.А., Маров А.С., Ермошенко Ю.М., Дубовецкий А.З. Радиозондирование атмосферы на аэрологической сети в 2006 г. Zondr.msk.ru: интернет -сайт ФГУП «Гидрометпоставка».

THIN STRUCTURE OF HUMIDITY PROFILE INFLUENCING ON RADIO-WAVE

PROPAGATION IN TROPOSPHERE

Ostrovskiy E.V., Fridson M.B.

The objective of the present study is to investigate reliability of testing the remote sensing methods of precipitable water vapour content determination by using comparison with the standard radiosonde observations in troposphere. Possibility

of reaching the acceptable reliability during such comparison in condition of using specially prepared and tested radiosondes has shown. This paper shows results of analysis of data from weather radio sounding network on subject of searching troposphere for thin layers with essentially increased or decreased water vapour content. The similar layers’ existence was shown during unique experiments with free aerostats, when precise measuring instruments and standard radiosonde’s sensors were lifted jointly united. Modern radiosondes have more perfect humidity sensors which able to detect the more fine humidity profile’s structure then one that has been detected before by radiosondes with film-based humidity sensors. Based on large amount of statistical data, the existence of thin layers with sudden humidity changes in troposphere has shown.

Сведения об авторах

Островский Евгений Валерьевич, 1978 г.р., окончил Институт атомной энергетики (2001), консультант отдела разработки компании Терадата, автор 4 научных работ, область научных интересов -методология и методика метеорологических измерений.

Фридзон Марк Борисович, 1936 г.р., окончил Казанский государственный университет (1960), доктор технических наук, директор ФГУП “Гидрометпоставка”, автор более 120 научных работ, область научных интересов - методология и методика метеорологических измерений.