Введение 3
1 Метеорологические локаторы 5
1.1 Задачи и технические особенности радиолокационных систем 5
1.2 ДМРЛ-С 7
1.3 Мобильные локаторы 9
1.4 ДМРЛ-С Войеково 14
2 Опасные для авиации явления 17
2.1 Сдвиг ветра 19
2.2 Турбулентность 19
3 Верификация радиолокационной информации 25
3.1 Верификация 25
3.2 Данные бортовой погоды как рабочий эталон 25
4 Верификация радиолокационной информации от ДМРЛ-С по 33
данным бортовой погоды
5 Валидация и верификация 54
5.1 Методика валидации и верификации 54
5.2 Валидация динамических величин: сдвиг ветра и 58
турбулентность
Заключение 67
Список используемых источников 70
Локаторы типа ДМРЛ-С являются наиболее часто используемыми устройствами для проведения радиометеорологических исследований на сети Росгидромета. Для выполнения более узконаправленных задач используютсямалогабаритные локаторы (50-100км) Х диапазона с возможным включением обнаружения динамических характеристик, канала Ка диапазона. Чтобы использовать данные о турбулентности и сдвиге ветра, нужно проработать методику и найти для них эталон для дальнейшего использования на практике.
Цель исследования:
Оценка работоспособности использования данных бортовой погоды для использования в качестве эталона по отношению к локатору ДМРЛ-С (Войеково) для апробации вторичных динамических продуктов.
Задачи исследования:
- сформировать базу данных бортовой погоды за 2023 год зоны ULLL (зона полета Санкт-Петербургского центра);
- сформировать базу данных бортовой погоды за 2023 год зоны ULLLu убрать из нее данные, выходящие за зону обнаружения локатора Войеково;
- расшифровать полученную базу данных, представленную в закодированном виде,за 2023 год зоны ULLL в зоне обнаружения локатора;
- сформировать базу данных локатора Войеково;
- провести совместный анализ данных локатора Войеково и данных бортовой погоды: совпадение или не совпадение случая;
- провести совместный анализ данных локатора Войеково и данных бортовой погоды в случае рассмотрения сдвига ветра: рассчитать оправдываемость и достоверность;
- провести совместный анализ данных локатора Войеково и данных бортовой погоды в случае рассмотрения годичной изменчивости турбулентности: рассчитать оправдываемость и достоверность;
- провести совместный анализ данных локатора Войеково и данных бортовой погоды в случае рассмотрения турбулентности по сезонам: рассчитать оправдываемость и достоверность;
- привести окончательные выводы относительно работоспособности бортовой погоды в качестве эталона и как решить возможные проблемы.
По итогу проделанной работы было сделано:
- формирование базы данных бортовой погоды за 2023 год зоны ULLL (зона полета Санкт-Петербургского центра);
- формирование базы данных бортовой погоды за 2023 год зоны ULLL. Также из нее были убраны данные, выходящие за зону обнаружения локатора Войеково (радиус 200-250 километров);
- расшифровка полученной базы данных, представленной в
закодированном виде, за 2023 год зоны ULLL в зоне обнаружения локатора;
- формирование базы данных локатора Войеково;
- совместный анализ данных локатора Войеково и данных бортовой погоды: совпадение или не совпадение случая;
- совместный анализ данных локатора Войеково и данных бортовой
погоды в случае рассмотрения сдвига ветра: рассчитать
оправдываемость и достоверность;
- совместный анализ данных локатора Войеково и данных бортовой погоды в случае рассмотрения годичной изменчивости турбулентности: рассчитать оправдываемость и достоверность;
- совместный анализ данных локатора Войеково и данных бортовой погоды в случае рассмотрения турбулентности по сезонам: рассчитать оправдываемость и достоверность;
- приведены окончательные выводы относительно работоспособности бортовой погоды в качестве эталона и даны рекомендации как решить возможные проблемы;
Архив “Журнал бортовой погоды” может быть использован в дальнейшем в качестве рабочего эталона для подтверждения оправдываемости и достоверности сдвига ветра на ДМРЛ-С после небольшой доработки, связанной с объемом выборки осмотром сезонной зависимости. Соответственно, будут перерасчитаны показатели“Достоверности” и "Оправдываемости".
В случае же использования архива данных с летательных аппаратов для валидации ДМРЛ-С по турбулентности на данный момент подобное не представляется возможным. Проблемой при фиксации турбулентности может служить потолок обнаружения у метеолокаторов (чаще всего не более 8километров) и обнаружение подобного явления на значимой дальности (более 100 километров).
Требуются значительные улучшения для обнаружения иных видов турбулентности, так например:
1) В теплое время года, когда крупные водные объекты, такие как Финский залив и Ладожское озеро, аккумулирует в себе большое количество энергии, происходит увеличение термической активности, то есть в большем объеме происходит термическая турбулентность;
2) Турбулентность ясного неба связана с попаданием в поток, скорость которого существенно отличается от основного. Подобный поток может быть небольшим в пространственно-высотном распределении, а при условии, что локатор ДМРЛ-С создает сечения с высотным шагом 1 км, может быть пропущен или просто осреденен, поэтому данный вид на метеолокаторах трудноразличим .
Для повышения общей оправдываемости можно рекомендовать включение устройства, дополняющего показания ДМРЛ-С, например: как уже было упомянуто ранее, пирометр или лидар на поворотном устройстве для определения температуры или иное техническое устройство для определения водности объекта или же его влажности.
Таким образом, данные, получаемые с воздушных судов, могут сильно облегчить валидацию и настройку локаторов типа ДМРЛ-С.
