Способ обнаружения шторма в океане со спутника

Изобретение относится к метеорологии, а именно к способам обнаружения штормовой погоды в океане. Согласно способу обнаружения шторма в океане со спутника облучают поверхность океана оптическим излучением и принимают отраженный сигнал. При этом площадь наличия шторма определяют по соотношению мощности всего отраженного спектра «белого» излучения и узкополосных участков ближней инфракрасной области с длиной волны 0,72; 0,82; 0,93; 1,13 микрометров. Технический результат - упрощение определения штормовых зон в океане.

 

Предлагаемое изобретение относится к метеорологии, к определению погоды в океане.

Известен способ определения параметров состояния приповерхностного слоя океана со спутника, заключающийся в посылке с его антенны микроволнового излучения и анализе отраженного от поверхности океана сигнала [1]. Данный способ основан на очень сложной обработке отраженного сигнала.

Известен способ определения параметров крупномасштабного волнения водной поверхности океана, также заключающийся в посылке узконаправленного излучения и в исследовании формы отраженного сигнала [2]. Известный способ также сложен в практическом осуществлении.

Целью предлагаемого изобретения является создание максимально простого и надежного способа обнаружения штормовой погоды в океане в реальном масштабе времени.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения крупномасштабного волнения водной поверхности, заключающемся в облучении поверхности океана микроволновым (оптическим) диапазоном излучения и принятии отраженного сигнала, площадь наличия шторма определяют путем посылки импульсов лазеров с длинной волны: 0.72; 0,82; 0,93; 1,13 микрометров, а также импульсов всего видимого диапазона, на водную поверхность и сравнивают мощность (амплитуду) видимого отраженного света с мощностью (амплитудой) отраженных узкополосных лазерных импульсов.

Для более ясного понимания поставленной задачи необходимо вернуться к определению шторма в океане. Обычно, штормом в океане называют волнение больше 6-ти баллов. Такое волнение возникает при скорости ветра более 10 м/сек, а высота волн достигает 3,5 м. Собственно шторм - это результат взаимодействия ветра с поверхностью воды. Как понятно, это взаимодействие происходит и при более низких скоростях, да и волны при этом более мелкие. Но вот эти мелкие волны и увеличивают долю энергии, передаваемой ветром воде, почему высота волн со скоростью ветра растет.

Следует заметить, что разрушение поверхности воды начинается даже без ветра и вызвано оно общеизвестным отрывом молекул воды (переходом ее паров) в воздух. Перемещение воздуха (газа) над поверхностью воды значительнейшим образом увеличивает образование пара над поверхностью воды. Не вдаваясь в математическое описание процесса, можно с полным основанием заявить, что над штормовыми областями океана толщина парового слоя и концентрация пара в нем значительно выше, чем над спокойным океаном. Теперь можно перейти к изложению собственно способа.

Возможность практической реализации

На спутнике устанавливаются четыре лазера с длинами волн 0,72; 0,82; 0,93; 1.13 микрон. Как показывают исследования, именно на этих волнах, в ближней инфракрасной области, происходит максимальное затухание, вызванное парами воды. Лазерные лучи, прежде чем вернуться к приемнику оптического излучения, установленного на спутнике (он может быть один), отразившись от поверхности океана, два раза пройдут через поглощающий слой паров воды, увеличив надежность выявления спектральных провалов в отраженных сигналах.

Одновременно с узкополосными лазерными импульсами на поверхность океана направляют широкополосный белый свет, который также отражается, и физические условия его отражения идентичны условиям отражения узкополосных импульсов. Сравнение мощности отраженного белого цвета с мощностями отраженных узкополосных сигналов и позволяет выявить штормовые зоны в океане.

Понятно, что на поверхности воды диаметр лазерных пятен должен быть больше, чем длина штормовых волн, т.е. достигать, по меньшей мере, километра. Последовательность работы лазеров со спутника не принципиальна, т.к. скорость изменения погодных условий бесконечно больше длительности лазерных импульсов и частоты их повторений. Возможно использование перестраиваемых лазеров. О наличии необходимых элементов обработки сигналов, оптики и пр. на спутнике в тексте опущено, в целях его сокращения.

Таким образом, предлагаемый способ значительно упрощает задачу определения штормовых зон в океане по сравнению с известными техническими решениями, т.к. основан только на мощностной составляющей сигнала и не требует фазовой, частотной и других скоростных его обработок. Заявленные отличия непосредственно связаны с поставленной целью изобретения.

Источники информации

1. Патент России №2235344.

2. Патент России №2501037.

Способ обнаружения шторма в океане со спутника, заключающийся в облучении поверхности океана оптическим излучением и принятии отраженного сигнала, отличающийся тем, что площадь наличия шторма определяют по соотношению мощности всего отраженного спектра «белого» излучения и узкополосных участков ближней инфракрасной области с длиной волны 0,72; 0,82; 0,93; 1,13 микрометров.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для измерения пространственных распределений параметров атмосферы. Сущность: система включает летательный аппарат (2) с измерительной аппаратурой (4) на борту, устройство (1) для транспортировки летательного аппарата в виде шара-зонда или аэростата, а также устройство управления полетом летательного аппарата.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для указания параметров ветра при посадке летательного аппарата. Сущность: устройство развертывается вдоль воздушной траектории по направлению к поверхности земли, например, после сброса с летательного аппарата в полете.

Устройство для обнаружения аэрозолей содержит летательный аппарат, имеющий диэлектрический элемент, такой как окно (10), размещенный в его корпусе (12), так что поверхность диэлектрического элемента образует часть наружной поверхности летательного аппарата.

Изобретение относится к измерительным океанографическим приборам, предназначенным для определения характеристик окружающей среды, преимущественно - пограничного слоя атмосферы и океана. Технический результат - повышение точности определения параметров заданного пограничного слоя приводной среды. Сущность: радиозонд-буй содержит: газонаполненную оболочку 1, к которой посредством стропа 2 прикреплен приборный блок, который включает в себя электрически соединенные верхний приборный блок (контейнер) 3, закрепленный вверху стропа 2, преимущественно вблизи оболочки 1, и нижний приборный блок (контейнер) 4, прикрепленный к нижнему концу стропа 2.
Изобретение относится к области дистанционного зондирования ледяного покрова и может быть использовано для обнаружения айсбергов. Сущность: получают спутниковые радиолокационные снимки.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для диагностики конвективных опасных метеорологических явлений (гроза, град, шквал, ливень).
Изобретение относится к области метеорологии, а именно к получению водорода, предназначенного для наполнения оболочек для проведения радиозондовых измерений различных параметров атмосферы.
Изобретение относится к области экологических исследований и может быть использовано при мониторинге окружающей среды. .
Изобретение относится к области экологии и может быть использовано при проведении мониторинга окружающей среды. .

Изобретение относится к области авиационной гидрометеорологии и может быть использовано для разведки ледовой обстановки. .

Предложен способ определения атмосферного потенциала обледенения. Способ содержит испускание (304) допплеровским гетеродинным лидаром (прибором светового обнаружения и определения дальности) (108а, 108b) электромагнитного излучения в атмосферу и прием излучения, обратнорассеянного от аэрозоля, в частности, от облака.
Изобретение относится к технике измерения оптических характеристик атмосферы. Одновременно с первым зондирующим импульсом производят включение фотоприемника излучения первым стробом-импульсом питания.

Оптический блок может быть использован для измерения характеристик облачности, преимущественно, на аэродроме с целью метеообеспечения взлета/посадки информацией о высоте нижней границы облаков.

Изобретение относится к области метеорологии, а более конкретно к способам определения характеристик загрязнения атмосферы, и может быть использовано для измерения прозрачности неоднородной атмосферы лидарными системами при определении аэрозольного загрязнения воздуха.
В наблюдаемое облако с установленного на поверхности Земли или вблизи этой поверхности лазерного излучателя в тело облака посылают импульсное лазерное излучение с длительностью импульсов излучения 10-20 нс и с промежутком времени между импульсами не более 2 с.

Изобретение относится к области метеорологии, а более конкретно - к способам определения характеристик слабо рассеивающей атмосферы. Согласно способу осуществляют посылку в атмосферу световых импульсов из точек, разнесенных в пространстве, по пересекающимся трассам зондирования, проходящим по неколлинеарным направлениям.

Изобретение относится к метеорологии, к способам для определения физических параметров атмосферы, и позволяет определять направление и скорость движения нижней границы облачности (НГО).

Изобретение относится к измерениям турбулентностей атмосферы с помощью лидарной системы, в частности на борту летательных аппаратов. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, в прикладной метеорологии для оперативного дистанционного определения скорости и направления ветра.
Наверх