Отражательная способность градоносных кучево-дождевых облаков в видимом диапазоне длин волн

Электроника

Аннотация

В последнее время ведутся интенсивные исследования микрофизических процессов в облаках, в частности, исследования механизмов роста облачных элементов, фазовой перестройки облаков и т.д., с целью диагностики характеристик облака. Известно, что основной электрической характеристикой любой среды является диэлектрическая проницаемость. Однако в видимой части оптического диапазона длин волн диэлектрическая проницаемость льда и воды имеет слабую дисперсию, и фактически диагностика облака путем изучения его изменения в этом диапазоне является неинформативной. Иная ситуация возникает при рассмотрении рассеяния световых волн на частицах, содержащихся в облаке, так как характер рассеяния электромагнитной волны в диспергирующей среде облака, состоящего из капель воды и ледяных кристаллов, зависит от соотношения длины волны и размеров рассеивающих частиц. Тем самым получаем определенную информацию об основных характеристиках облака. Исходя из вышесказанного, в работе изучена отражательная способность градоносных кучево-дождевых (Cb) облаков в видимом диапазоне длин волн. Основываясь на статистических данных метеорологических наблюдений и общепринятых моделях, рассмотрены случаи рассеяния света на разных стадиях жизненного цикла Cb облака. Показано, что на ранней стадии роста Cb облака отражательная способность обусловлена только рэлеевским рассеянием от мелких водяных капель. Лазерным зондированием с длинами волн видимого диапазона можно отличить эти облака от кучевых облаков хорошей погоды (Сu hum), из которых не выпадают осадки. На “зрелой” стадии жизненного цикла облака отражение обусловлено диффузным рассеянием от крупных частиц и проявляется при содержании градин на коротковолновом участке видимого спектра. Получено аналитическое выражение, связывающее измеренную детектором интенсивность отраженного от облака сигнала с эффективным диаметром и концентрацией градин в облаке. Основываясь на гамма-функции распределения градин по размерам, приведен алгоритм вычисления ледности Cb облака.