Микроволновые и оптические измерения параметров ветра и исследование микроструктуры дождя тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РСФСР .

НИЖЕГОРОДСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАДИОФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (НИРФИ)

На правах рукописи

СТЕРЛЯДКИН Виктор Вячеславович

УДК 621.371

МИКРОВОЛНОВЫЕ И ОПТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРА ВЕТРА И ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ ДОЖ^

(01.04.03 - радиофизика)

Автореферат

диссертации йа соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Нижний Новгород 1992

Работа выполнена в Московском институте приборостроения.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Гавриленко В.Г.

доктор физико-математических наук, профессор Козлов А.И.

доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Наумов А.П.

Ведущая организация: Институт радиотехники и электроники РАН.

Защита состоится " Щ " Он^еи^- 1992 г. в часов на заседании специализированного совета Д 064.05.01 при Научно-исследовательском радиофизическом институте (^03600 г. Нижний Новгород, ул. Большая Печерская, д. 25/14).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИР5И.

Автореферат разослан " Л " ¿ЮрУАО. 1992 г.

Ученый секретарь Специализированного совета при НИРФИ кандидат физ.-маг. наук

Е.Н.Виняйкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Настоящая работа, посвящена разработке новых радиофиэи-чеокях методов диотанцяонного зондирования динамических объектов, применению этих методов к задаче ветрового зондирования атмосферы и развитию новых подходов н задачам обработки и интерпретации радиометеорологической информации.

Традиционно в радиометеорологии для определения поля скоростей используются импульсно-когерентные станции (ИКС). Обладая определенными достоинствами, такими как возможность селекции целей по дальности, использование одной антенны на прием и передачу, ИКС имеют и недостатки: сложную конструкцию, "мертвую" зону, а такяе ряд принципиальных ограничений, связанных с импульсным характером излучения. Так, максимальная однозначго измеряемая скорость и максимальная дальность х

связаны со скоростью О и длиной йолны излучения 'А

соотношением: йт»х^ту& ~д~ . Этот факт затрудняет применение ЖС в целях заблаговременной регистрации опасных явлений типа ураганов, смерчей, ограничивает возможность перехода к более коротким (миллиметровым и оптическим) длинам волн. Серьезными недостатками являются наличие "мэртвой"зоны у ИКС, необходимость работы при широкой: полосе пропускания приемника, что снижает потенциал на 20-30 дБ.

Доплеровские системы с непрерывным смодулированным излучением перечлоленными недостатками не обладают. Они обеспечивают однозначное определение любой скорости, что особенно важно при регистрация опасных явлений, нет принципиальных ограничений на дальность зондирования. Однако 'их применение ограничено одним, но существенным недостатком - отсутствием селекция по дальности. 0\ видно, что в спектрах отраженного сигнала содержится важная информация о поле окороогей рассеивателей, о мякрофиэичеоких параметрах оаних рэсоеивателей, однако методы извлечения этой информации до настоящего времени развиты олабо. Практически не используются ни полная форма спектров, ни закономерности ее изменения при изменении параметров зондирования.

Таким образом, возможности непрерывных доплеровсюс. систем в плане получения метеорологической информации исследоваь: явно недостаточно, и развитие этого направления радиометеорологии представляется важным и актуальным.

Следует отметить, что традиционно в радиометеорологии п{ анализе спектров рассеянного излучения используются одно или несколько чисел. Обычно шли являются оредняя интенсивность си нала и ширина спектра для некогерентных станций, средняя част та догмеровского спектра и его ширина для когерентных систем. В то же время очевидно, что доплеровокие спектры или спектры интенсивности содержат существенно больший объем информации, т.к. опектрн представляют о обой обычно массивы из сотен чисел Однако методы, использующие более широкую Спектральную и формацию веоьма немногочисленны. Примером могут служить работ американских авторов, использующие, экстремальные значения доп леровских -чаотот для определения.скоростей в торнадо,и работы А.Г.Горелика и сотрудников по определению микроструктуры осад ков при вертикальном зондирований. Однако и в этих работах ио пользование спектральной информации свелось в конечном счете вычислению двух первых моментов спектров.

Цель работы. Создание нового научного направления - доил ровской томографии и нового подхода к решению задач радиомете рологии на основе анализа полной формы спектров рассеянного сигнала. ,

Новый подход к задачам радиометеорологии овязан а решени обратных радиофизических задач на основе анализа полной струк туры опектров рассеянного излучения и закономерностей изменения формы спектров при .изменении параметров зондирования.

С хорошим приближением можно считать, что тонкая структу ра опектров, их' полная форма в общем случае определяется прои ведением двух факторов: первый овязан с перемещением рассеива телей в пространстве, а второй определяется свойствами самих рассеивателей: их формой, фазовым состоянием, динамикой, микр структурой статистического ансамбля. По этой причине обратные задачи радиометеорологии, имеющие целью восстановление "образ объекта по рассеянному им излучению, также условно мояно разделить на две группы. Первая группа обратных задач связана с восстановлением поля скоростей рассеивателей. Второй тип зада

зязан о восстановлением ыикрофизич ео ких параметров оамих рас-эивателей. В настоящей работе рассмотрены задачи как первой?, зк я второго типа.

Задача реконструкции ветрового профиля на базе доплерово-ес систем а непрерывным излучением о математической и физичес-эй точек зрения оказались новым классом обратных задач радио-язики, я в совокупности о разработанными методами их решения ривели к ооздвнию доплеровской томографии.

Постановка задач доплеровской томографии и обоснование ме~ одов их решения явидооь одной из целей настоящей работы. Важны представляется комплексный характер исследований, включив-ш разработку теории новых томографических методов / 13,14 /, трогую математическую и физическую постановку задачи / 14,31 /, ¡атематичеокое- моделирование прямых и обратных задач ветрового ювдирования / 14,19 /, а также экспериментальная проверка разработанных методов томографического определения ветрового про-' жля в натурных условиях и сравнение результатов с данными не'эа-шсимых измерений / 15,16,23,28 /.

Второй тип обратных задач основан на использовании интересно, но малоизученного явления вибрации капель во время гравитационного падения. Периодическая деформация капель приводит к амплитудной и фазовой модуляции рассеянного излучения и появлению тонкой структура в спектрах. Однако оказалось, что для решения обратной задачи реконструкции микроструктуры осадков одних спектров недостаточно: необходимо знать амплитудные зависимости вибрации капель в дождях, расоеивавдие свойства несферичео-ких и вибрирующих капель. К сожалению, этой информацией до последнего времени радаометеорологя не располагали.

Поэтому одной из целей работы явилось исследование как оамих процеосов вибрации капель в доздях,"так и рассеивающих свойств вибрирующих капель. Это оказалось очень непростой око-шриментальной и теоретической задачей, потребовавшей проведения комплексных лабораторных, натурных и теоретических исследований. Они включали лабораторные измерения резонансных свойств водяных капель / 12 /, лабораторные измерения рассеивающих свойств неоферических и вибрирующих капель в оптическом и микроволновом диапазонах длин волн / 21,29,30 /, теоретическое 'обоснование оптимальных методов регистрации вибрации капель

в осадках / 22,30 /, натурные-измерения вибраций капел^ в дождях / 22,24,26 /. И лишь на последнем этапе, на основе оригинальных экспериментальных данных о вибрации предложены методы решения обратных задач данного типа / 2-7, 27 /.

Актуальность работы. Дистанционные методы зондирования окружающей среды играют все большую роль как в метеорологии, гак и в раде прикладных направлений, таких как радиосвязь, конт> роль загрязнений, метеообеспечение авиации и т.д. Развитие в работе метода доплеровской томографии- позволяет определять профиль ветра в атмосфере, течение газов и жидкостей в различных гидродинамических задачах, на базе относительно простых и дешевых систем с непрерывным излучением. Разработанные методы доплеровской томографии, основанные на анализе полной формы допле-ровских спектров отраженного излучения, могут- иопользоватьоя не только в радио- или микроволновом диапазонах длин волн, но в любых других системах, использующих дотирований принцип - оптических, акустических и т.д. По этой причине круг задач, в которых может применяться доплеровокая томография, очевидно,-не ограничивается радиометеорологией и гидродинамикой и может существенно расширяться в будущем.

Использование доплеровской томографии в радиометеорологии позволяет расширить возможности радиолокационных методов, ио-' клвчить неоднозначность измеряемых величин в экстремальных метеоусловиях, применять для исследования пограничного слоя атмосферы. Вахннм и актуальным вопросом практической радиометеорологии является создание всепогодной системы томографического ветрового зондирования, которая может быть создана на базе комплексного использования непрерывных радиолокационных систем, работающих при выпадении осадков, и оптических НДС, использующихся при "ясном небе".

Актуальными представляются и новые способы восстановления микроструктуры доздей / 2,4,6'/, интенсивности осадков / 5,7 /, основанные на решении обратных радиофизических задач, а также методы определения степени загрязнения осадков поверхностно-активными веществами / 1,3,11 /.

Научная новизна и практическая ценность.

I. Поставленная в настоящей работе проблема восстановления поля скоростей рассеивателей на основе анализа полной формы

доплеровских спектров, полученных с помощью систем с непрерывным излучением является новой не только по своей (физической постановке, но и по типу обратных математических задач, возникающих при ее решении. По этой причине, и вследствие некоторой аналогии а традиционными задачами реконструктивной томографии данное направление, класс возникающих математических задач и методов их решения был назван автором доплеровской томографией. Следует отметить, что задачи доплеровской томографии качественно шире, чем круг задач традиционной реконструктивной томографии, которая в этом плана является частным случаем доплеровской томографии.

Дана постановка задачи доплеровской томографии в общей аналитической форме в виде система нелилейных интегральных уравнений / 14,31 /. Показано, что данная обратная задача в общем случае некорректна по Тихонову (Тихонов Л.Н., Дрсешш В.Я. Методы решения некорректных задач. И.: Наука, 1979. - 285 а.). Проведена конкретизация уравнений для различных моделей зондируемой динамической системы и при различных параметрах зондирующей системы.

В ряде частных случаев предложены методы регуляризации решения задачи, доказана их корректность, т.е. однозначность, ограниченность, устойчивая сходимость томографического решения в каждом случае.

Полностью решена томографическая задача восстановления профиля ветра в атмосфере на базе непрерывных доплеровских станций, показана корректность ее решения / 15,23,28,31 /.

Теоретическая постановка задачи, ее аналитическое решение, компьютерное моделирование, экспериментальная проверка в натурных условиях и сравнение с результатами независимых измерений / 14-16,20,31 / в совокупности явились законченной комплексной работой, которая позволила сформулировать и утвердить новую ветвь дистанционных методов зондирования - доплеровскую томографию.

Новыми являются также методы, расширяющие возможности доплеровской томографии за счет использования нескольких длин волн с различными коэффициентами линейного поглощения / 14,17 /. Эти методы названы многоволновой доплеровской томографией.

Интерес представляет и другое направление исследований,

объединенное термином кьрреляцяонная доплеровская томография, в котором наряду с непрерывной доллеровской'системой одновременно используется импульсная некогерентная станция. Эти методы позволяют в. ряде случаев расширить класс динамических объектов, для которых возможно корректное томографическое решение.

2. Для решения обратных задач второго типа, связанных с восстановлением микрофизических параметров дождей по полной форме спектров рассеянного излучения,- потребовалось' проведете целого комплекса экспериментальных и теоретических исследований, которые включали:

- исследование резонансных свойств капель / 12 /;

- исследование рассеивающих характеристик несферических и вибрирующих капель в микроволновом и оптическом диапазонах длин волн / 21,24,26,29,30 /;

- изучение вибрации капель в натурных Условиях / 22 /;

- теоретические и компьютерные расчёта рассеивающих'сьс"ств /21,27,30/.

Результаты Есех этих исследований являются оригинальными, и, кроме того, основаны на новых эксперимеггалышх методах: новыми являются лабораторные методы формирования капель произвольного размера и формы на гидрофильных колечках, методы возбуждения собственных резонансных мод / 12 /, методы регистрации индикатрис рассеяния колеблющихся капель / 21,26 / и их поляризационных рассеивающих свойств в микроволновом диапазоне / 27 /, а также шсокочувствительнне методы регистрации вибрация в натурных условиях /22 /.

В процессе экспериментов обнаружен неизвестный ранее эффект аномально высокой модуляции рассеянного оптического излучения (при модуляции диаметра капли = 10~3, глубина амплитудной модуляции была близка к единице) / 21,22,26 /, нелинейные модуляционные оффокта, в частности, удвоение частоты модуляции рассеянного излучения по отношенгоо к частоте вибрации капли / 21 /. Предсказан и экспериментально подтвержден неизвестный ранее эффект "обнуления" вклада несферичности за счет поворота плоскости поляризации зондирующего микроволнового излучения на угол где - местный угол зондирования / 27,29 /.

Обнаруженные эффекты позволяли на качественно новом уров-

не изучить вибрацию капель в естественных условиях и предложить новые методы решения обратных радиофизических задач, связанных с восстановлением микрофизических параметров дождей / 2-7 /.

Результаты работы внедрены в научные исследования Циститу та физики атмосферы АН СССР, а также используются в учебном процессе в Московском институте приборостроения.

Научная новизна и практическая ценность работ по доплеров-ской томографии отмечена решением Комиссии Совета Министров СССР.

Апробация результатов и публикации. Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, докладывались на научных семинарах Московского института приборостроения, Института физики атмосферы АН СССР, Центральной аэрологической обсерватории ■ (Москва). Главной геофизической обсерватории им. А.И.Воейкова (Ленинград), на ХШ-й (г.Горький), ХУ1 (г.Харьков) Всесоюзных конференциях по распространению радиоволн, на 71 (Таллин,1982 г.), УП (Суздаль,198В г.) Всесоюзных совещаниях по радиометеорологии, на IX Симпозиуме по распространению лазерного излучения в атмосфере (Томск,1987 г.), на 17 Совещании по атмосферной оптике (Красноярск,1987 г.), на УП Всесоюзной конференции "Статистические методы зондирования окружающей среды" (Рига,1986 г.), на К Ленинградском симпозиуме "Радиолокационные исследования природных сред" (Ленинград,1991 г.), на Международной конференции "Некорректно поставленные задачи в-естественных науках" (Москва, 1991 г.).

Материалы диссертации опубликованы в научных статьях 19, докладах и тезисах 14, получено II авторских свидетельств и положительных решений по заявкам на изобретения.

Личный вклад автора в данном исследовании заключается в постановка рассмотренных задач, теоретическом обосновании, аналитических расчетах, компьютерном моделировании, разработке методик, в непосредственном участии в создании аппаратуры, постановке и проведении экспериментов, в обработке материалов измерений.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, девяти глав, заключения, приложений и библиографии (из 9,2 наименований) и содержит 259 стр. текота, 75 стр. иллюстраций, 2 стр. таблиц, 27 стр. приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РДБОТЫ' ■

Во введении дана краткая оценка, современных методов пс чения метеорологической информации по данным радиозондирова! атмосферы, сформулирована цель работы, предмет исследований отмечена актуальность поставленных задач, научная новизна ре зультатов и методов исследований, дано краткое содержание рг боты.

Первая часть (главы 1-7) диссертации посвящена разра( ке и обоснованию новых радиофизических методов зондирования динамических объектов, основанных на применении доплеровскю систем с непрерывным немоду лировэняым излучением.

Возникающие при этом математические задачи относятся к ратным задачам томографического типа',' однако во многих отног ниях отличаются от известных классов томографических задач. Основные различия заключаются в том, что в традиционных том< графических задачах интегральные уравнения линейны по отнош к восстанавливаемой функции, а в доллеровской томографии - t линейны. И этот факт коренным образом изменяет свойства задг и подходы к ее решению. Кроме того, в первом случае, как пр вило, требуется восстановить скалярную функцию в 1

страистве [(2 ] по скалярным значениям проекций, заданных j некотором множестве прямых. Например, в рентгеновокой томог] фии по интенсивности прошедшего излучения вор с та нови ть рас п; деление плотности в пространстве. В доплеровской томографии задача формулируется качественно шире^и заключается в boccíí новленди векторного поля скоростей У(С) по доплеровсшп спектрам, полученным на некотором множестве линий зондирова: Автору не удалось обнаружить в имеющейся литературе ни пост; новки задач данного вида, ни их решения. На данном ос нова ни: автор взял на себя ответственность рассмотренный класс обратных задач и разработанные в настоящей'работе пути их peí» шя объединить термином доплеровская томография.

В главах 8 и 9 также решаются обратные радиофизические дачи на основе анализа полной формы доплеровских спектров и. спектров интенсивности, но эти задачи иного типа. В них рек

струируется информация о самих раооеивателях. Проведены исследования как резонансных свойств самих капель, так и их рассеивающих характеристик. Обнаружены-новые эффекты, связанные с рассеянием на таких частицах и. предложены оригинальные методы решения обратных задач .описанного типа.

В первой главе показаны достоинства и недостатки традиционной доплеровеной радиолокации, основанной на использовании импульс но-когерентшх станций (ИКС).

Отмечено, что переход к непрерывным системам резко упрощает измерительную аппаратуру, дает выигрыш в энергетике, габаритах, стоимости, по при этом создаются трудности при анализе сигналов: необходимо обеспечить пространственную селекцию сигнала. Это удается сделать на основе томографического подхода к решению задачи. В разделе I.I дана общая постановка задачи доплеровской томографии без уточнения параметров объекта зондирования. Обосновываются основные уравнения доплеровской томографии, физический смысл полученных соотношений. Обеуадены их общие свойства и отллчля от традиционных уравнений реконструктивной томографии.

Показано, что измеряемой величиной в доплеровской томографии является доплеровский спектр j) (V) , зависящий от обобщенной доплеровской частоты 1Г= , численно равной проекции скорости рассеивателей на направление зондирования и параметров зондирования: 1С ~ направления распространения излучения, Т - радиус-вектора, задающего положение зондирующей системы, я А - длины волны.

Если в- традиционной реконструктивной томографии при каждом направлении зондирования измеряется обычно одно число - интенсивность прошедшего или отраженного излучения, то в доплеровской томографии измеряется функция, 'функционал S¡2,2,2 физический смысл которого состоит в том, что величина S^j характеризует мощность,сигнала отраженного всеми рассеивателя-ми, находящимися на траектории зондирования, скорость которых лежит в интервале-

(V, V+dV) .

Набор спектров, полученных при различных значениях параметров £ , Ъ , Я дает в общем случае систему нелинейных интегральных уравнений, решение которой в общем случае не является корректным в смысле, указанном академиком Тихоновым А.Н.

Однако, в каждой конкретной задаче, исходя из свойств зондируемого объекта.основные томографические соотношения можно упростить, конкретизировать, привлечь дополнительную информацию (например, уравнение неразрывности),. Это нередко позволяет регулировать решение, обеспечить его однозначность и устойчивую' сходимость, тем самым удовлетворить физическим требованиям, предъявляемым к решению.

Вопросы применения основных уравнений доплеровской томографии .к различным моделям зондируемого объекта обсуждаются в 1.2. Получены томографические уравнения для частных случаев "игольчатоп" диаграммы направленности, однопозиционного зондирования, однородного распределения рассеивателей в .пространстве с учетом и без учета .ослабления по трассе^при.различных предположениях о распределении рассеивателей ¡10 скоростям.

Примеры томографических задач различного уровня сложности приведены в разделе 1.3. С целью постепенного введения в принципы томографического решения сложность задач возрастает от самых простых примеров из области гидродинамики, обладающих высоким уровнем симметрии (круглый цилиндр) до общей томографической задачи, решения которой на данном этапе исследований еще на существует.' Вводятся понятия граничных частот доплеровскгос спектров , "ТГмах > ограничивающих интервал частот, в ко-

то пом спектральная плотность £ (V) отлична от нуля (на практике "нуль"определяется уровнем шумов).

•Важным понятием в доплеровской томографии являются "особые точки" спектра У;* - это частоты, на которых в доплеровской спектре наблюдаются устойчивые и закономерно зависящие от параметров зондирования локальше максимумы. Показано, что особые точки возникают при тех значениях У= 1У* , где выполняется условие с1'Ц'(1)/с/1=0 . Здесь ■ 1Щ.) - зависимость проекции скорости рассеивателей 1Г от дальности вдоль

траектории зондирования. Иопользование граничных частот и особых точек доплеровских спектров играет важную роль з методах томографической реконструкции поля скоростей.

Полностью представлено решение задачи для поля скоростей, имеющего осевую симметрию и однородного вдоль оси вращения, для поля скоростей, имеющего плоскость симметрии и однородного вдоль одного из направлений, лежащих в этой плоскости. Дана

постановка задачи восстановления ветрового поля з атмосфере. Однако, подробное рассмотрение этого вопроса проводится в следующем разделе и последующих главах. В заключение раздела томографическая задача формулируется для произвольного трехмерного поля скоростей, не обладающего симметрия. Эта задача очень сложна и в настоящей работе подробно не рассматривается.

В разделе 1.4 конкретизируется томографическая задача восстановления ветрового профиля в атмосфере, вводится понятие пространственного ветрового годографа "У(о1) , задающего проекцию ветрового профиля на горизонтальную плоскость. Получены томографические уравнения для этой задачи.

В разделе 1.5 рассмотрена обоснованность применения томографического подхода к решению метеорологических задач. В частности, па простых моделях показана тесная связь и высокая чувствительность доплеровского спектра'к форме ветрового профиля, включая такие особенности как сдвиг ветрового поля, связь с градиентом скорости ветра по высоте и некоторые другие.

Таким образом, в данной главе проводится постановка задачи доплэровской томографии в общем виде как на физическом уровне, так и строго математическом. Рассмотрены томографические уравнения для различных физических моделей зондируемого объекта.

Последующие главы, 2-7, посвящены одной общей проблеме - томографическому восстановлению ветрового профиля в атмосфере. Прежде чем перейти к решению этой задачи в общем случае целесообразным представляется рассмотрение томографического подхода на простых метеорологических моделях ветрового профиля. Этому посвящена глава 2, в которой рассмотрена модель ветрового поля, однородного 'В горизонтальной плоскости при однородном распределении раосеивателей в пространстве и при условии малой интенсивности турбулентного движения. В качестзе зондирующего устройства рассмотрена однопозиционная РЛС с "игольчатой" диаграммой направле. юати. Это одна из наиболее простых моделей томографического зондирования, поэтому именно с нее начинается обсуждение задачи. .В рамах данной модели общие томографические уравнения существенно проще, а спектральная плотноать на любой, цоплеровской частоте представляется в виде суммы.

С целью выявления круга проблем, возникающих в томограф«-

ческих задачах данного класса, рассмотрено определенное количество прямых задач, проведено моделирование формы доплеровс-ких спектров, формируемые ветровыми профилями различных типов, исследованы особенности изменения формы спектров при проведении томографических разрезов. Полутени аналитические соотноне-ния, связшащие форцу доплеровекпх спектров, их особенности с видом ветрового профиля, Введена понятия пространственного годографа ветрового поля, граничных частот допдеровского спектра , , особых точек спектра , в которых наблю-

дается локальный «зксймуи спектральной плотности. Проведен анализ закономерностей изменения положения грашгчннх чаотот и особых точек при изменении направления зондирования.-

В третьей главе рассмотрена задача определения ветрового профиля в наиболее общем случае, когда годограф ( "УТ^О ) по является ¡су с очно-ломаным, а непрерывен л монет иметь самопересечения. Исследуются свойства граничных частот и особых точек доплеровекпх спектров. Доказано 15 теорем, описывакиж от свойства. Показано, что проведение азимутального разрэзз атмосферы при постоянном угле места $и использование зависимостей граничных частот 1Г,п;к , (^ь) »осо-

бых точек 1Г; от азимута зондирования , позволяет

в полярных координатах "V", с/- выделить область, в которой пключои ветровой годограф, а та юсе иолиос-шо восстановить его форму,, т.е. восстановить зависимость У(о1) .

Следуюацш этапом восстановления профиля является вертикальная привязка годографа. Это эквивалентно тому, что каждой точке годографа необходимо поставить в соответствие определенную высоту. На этом этапе реконструкции ужа используется полная форма доплеровекпх спектров.

Показано, что те участки годографа, которые взаимно однозначно проектируются на направление зондирования, восстанавливаются однозначно путем разделения переменных и прямого интегрирования спектров в соответствующих пределах. Участки годографа, на которых отсутствует взаимно однозначное соответствие мекду годографом и его проекцией, восстанавливаются более сложно, на основе последовательных приближении к истинному профилю. Для решения этой части задачи могут быть использованы не

один, а несколько спектров, полученных при различных направлениях зондирования. Последовательность томографического решения имеет следующий вид. '

С помощью вектора параметров "1- {¿х,"^, — "¿и] вводится аппроксимирующий профиль "У? (Н) зависимости скорости ветра У от высоты Н , на основе которого можно рассчитать форму ожидаемых спектров (V) , I - номер спектра,

■у - обобщенная доплеровская частота. Затем формируется невязка между расчетными и- экспериментальной спектрами:

Посредством минимизахщи невязки по вектору параметров проводится поиск наилучшего профиля, при котором расчетные спектры наиболее близки к экспериментальным. Этот профиль и принимается за решение. Доказано, что полученное таким образом рег.з-ние является однозначным и устойчиво сходится к истинному решению, т.е. удовлетворяет физическим требованиям, предъявляемым к решению обратных задач.

Четвертая глава посвящена оценке точности томографических методов восстановления ветрового профиля и разрешающей способности метода при наличии различных возмущающих факторов, отсутствующих в "идеальной" модели.

Рассмотрено влияние конечной ширины диаграммы направленности антенной сиотемы. Показано, что вклад этого фактора приводит к некоторому перераспределению спектральной плотности в сравнении оо-случаем игольчатой диаграммы. Однако масштабы этого перераспределения-для типичной ширины диаграммы лб^.30 не превышают 1-2 % по спектральной плотности, что существенно меньше,.'чем влияние других факторов. По &той причине вкладом конечной ширины диаграммы направленности можно пренебречь.

Турбулентность также приводит к определенному изменению формы спектров как на краях, так и в средней его части. В определенной степени-ее влияние на опектры имеет такой не характер, как и влияние конечной ширины диаграммы направленности. .Турбулентность приводит, в частности, К уншрению спектров на краях, в окрестности особых точек. Модельные расчеты, проведан-

ные на компьютерах показали, .что' для типичных ветровых 1ро-фялей при ширине турбулентного распределения по скоростям йТГтз- .= I м/с, погрешность восстановления профиля имеет масштаб по скорости не превышающий аТГ^в' •

Показана высокая устойчивость томографического метода к любым факторам: турбулентности, конечной ширине диаграммы направленности и другим факторам, приводящим к размыванию спектров. Это обусловлено интегральным характером томографического решения, при котором используются не абсолютные значения спект~ ральной плотности на той или иной частоте, а интегралы от спектра в некотором интервале частот.

Рассчитано влияние гравитационного падения раосеивагелей и вертикальных потоков на точность определения профиля ветра. Предлагается, особенно при наличии жидкокапёльных осадков, или града, учесть среднее влияние гравитационного падения путем сдвига спектров на величину Уг $1п' . где Уг - средняя скорость гравитационного падения, получаемая при вертикальном зондировании в зенит, а - угол места, при котором прово-

дится азимутальный разрэз. Уменьшение вг^адов вертикальных потоков монет проводиться путем усреднения спектров по времени или в пространстве {при-изменении угла места). Уширеяяе спектров и перераспределение спектральной плотйоогл за счет разброса гравитационных схоростёй у различных частиц на спектры влияет незначительно и пм можно пренебречь.

Ванной особенностью компьютерного анализа данных при ре-, конструкции ветрового профиля является представление информации в дискретном виде. Проводится анализ влияния этого фактора на точность томографического решения. Для типичных профилей ветра получено, что погрешность за счет этого фактора составляет

й!Г 0,2 м/с по скорости и д £ = 0,02 км по высоте,, и при необходимости может быть уменьшена за счет увеличения времени накопления сигнала.

Рассмотрено также влияние пространственной неоднородности отражаемости на точность метода. Численное моделирование на компьютерах выявило, что влияние этого фактора сильно зависит от степени усреднения доплеровских спектров как во времени, так и в пространстве. Показано, что даже в случае резкой гори-

зонтальной неоднородности отражаемости усреднение около 15 реализаций позволяет снизить погрешности томографического метода #0 10 % по скорооти и 8 % по высоте.

В заключении главы проводятся оценки разрешающей способности томографического метода. С учетом всех рассмотренных возмущающих факторов разрешение по скорюсти ьУ~р составляет величину близкую к общему уширению спектров &ЛГ за счет основных факторов, приводящих к уширению: турбулентности, диаграммы направленности, конечной длительности обрабатываемых реализаций. Учитывая, что основной вклад в йУ , как правило, вносит турбулентность, получаем, что разрешение по скорости

аДГр с дУгГ • Разрешение по высоте зависит от нескольких факторов, один из которых - уровень суммарного сигнала по отношению к мощности шума в рабочей полосе частот. Ври отношении сиг-кал/щум => 30 дБ разрешение на дальности 2 = I км составляет 20 метров и возрастает с уменьшением дальности.

Разрешение томографического метода по измеряемым углам Ьри масштабе длГтб/чГ ~ Ю-^ не хуже 5°.

В пятой главе рассмотрены перспективы доплеровской томографии и возможные пути ее развития.

Одна из перспективных, ветвей доплеровской томографии связана с зондированием исследуемого объекта не только непрерывной доплеровской системой, но и импульсной некогерентной системой, что позволяет в дополнение к доплеровсному спектру получить профиль отражаемости по траектории распространения излуче-кия. Эта дополнительная информация может существенно повысить 1очность измерений в случае резко неоднородного распределения ¿ассеивателей в зондируемом объеме, например, в случав вертикальной стратификации отражаемости. Кроме того, информация об отражаемости по траосе позволяет осуществить корреляционную привязку доплеровских чао тот по дальности, т.е. осуществить Пространственную селекцию доплеровского сигнала. Это качественно новая возможность, возникающая за счет совокупного использования доплеровской томографии и импульсной селекции отражаемости, не может быть получена при раздельном использовании доплеровской и импульсной некогерентной систем. По этой причине данная ветвь томографии является качественно ловим методом, кото-

рый автор назвал корреляционной доплеровской томографией.

Получены уравнения корреляционной доплеровской томографии, проведен анализ их отличий достоинств в сравнении о обычной доплеровской томографией.-'Недостатком нового метода является определенное усложнение системы, связанное с необходимостью дополнительного- использования импульсной некогерентной системы или периодического перевода непрерывной когерентной станции в некогерентннй импульсный режим.

Другим перспективным направлением доплеровской томографии представляется многоволновая доплеровская томография. При этом зондирование проводят на двух или нескольких длинах волн, испытывающих различное ослабление по трассе. Такой режим зондирования обеспечивает.дополнительную информацию об зондируемом объекте, причем однозначно связанную с -дальностью. Это облегчает пространственную привязку поля скоростей, особенно в сложных динамических случаях. При этом возможны различные пути решения задач. Первый основан на выборе таких длин волн , для которых коэффициенты линейного ослабления ^ , ¿¡д^ ... известны, например, когда ослабление обусловлено одной из основных газовых составляющих атмосферы. Во втором методе длину волн выбираются так, чтобы на одной длине волны ослабление било пренебрежимо мало, а на других определялось профилем отражаемости по траектории распространения излучения.

Однозначный ответ на вопрос, какие из рассмотренных методов решения задачи ветрового'зондирования являются предпочтительней, теоретически-или на базе численного моделирования дать трудно. Единственный путь - проведение целенаправленной программы исследований и натурных сравнительных измерений. Широта и объемность таких исследований требуют формирования программ и выделения целевых средств на ее реализацию. Поэтому в настоящей работе методы корреляционной и многоволновой доплеровской томографии рассмотрены и обсузденн лишь на теоретическом уровне, и в плоскости перспектив развития томографических методов.

В шестой главе описан аппаратурный комплексиспользовавшийся при проведении экспериментальных исследований, а также методика измерений и обработки данных.

Радиолокационная станция, мощность непрерывного излучения которой составляла 5 Вт, работала на длине волны 3,2 см. Пово-

этное устройство позволяло разворачивать антенную сиотему по еду места на -10°... +90°, а по азимуту на 0... 360°. Развяз-з между приемной и передающей антеннам составляла 95 дБ.

Детектирующая часть комплекса ообрана по схеме, позволяю-ей разделить положительную и отрицг ельную полосы дотшеров-кого спектра, разделить знак скорости. Выделение каждой из по-ос происходит о подавлением оопряженн<Зй полооы на -37 дБ, в иапазоне частот 15 Гц - 17 кГц, что полностью удовлетворяет отребностям метода.

Регистрация доплеровского сигнала проводилась либо в ана-.оговой форме яа стереомагнитофон или магнитограф, либо в пиф-ювой форме в памяти и на дискетах компьютера.

Данная РЛС позволила проводить измерения при осадках лго-!ых типов до высот, которые определялись мощностью слоя осадков. )бработкэ оигнала проводилась с помощью ыикроЭВМ по программе 5ыстрого преобразования Фурье. Опиоана методика настройки аппаратуры, юстировка антенной системы, проверка работоспособности }оей системы, включая анализ спектров по сигналу, отраженному

цели о известными динамическими характеристиками. Паречисле-и последовательность проведения измерений. Указывается, что sa один цикл азимутального разреза, который'проводилоя ступенчато через 30 или 15°, затрачивалось 2-3 минуты.

Опыт измерений показал, что оптимальные значения углов места, при которых целесообразно проводить азимутальные разрезы,составляет 9°... 25°, при этом обычно использовались значения Да 20°.

Описана методика первичной обработки спектров. На первом этапе по спектру, полученному при зондировании в зенит ( = 90°) определялось среднее значение скорости гравитационного падения рассеивагелей Vr . Затем проводились циклы азимутальных разрезов при некотором ^"Comt , а коррекция спектров по вкладу гравитационного падения проводилась путем сдвига всех спектров на величину Уг SU jbs ..

Следующим шагом решения задачи восстановления ветрового профиля являлось определение граничных частот спектров lTw;h (cis) и (¿i) для каждого из дискретных направлений азимуталь-

ного разреза. Затем по полученным значениям граничных частот

восстанавливалась область Ks loU/V¿j, как множество точек cU . V¿ удовлетворяющих неравенству

при любнх значениях oís • 3 с .оогветствии со свойствами годографа, годограф искомого ветрового профиля расположен в полученной области Н > а выпуклые границы области о необходимостью принадлежат годографу. Использование оообых точек спек: ра, в которых наблюдается устойчивый локальный максимум спектральной плотности позволяет полностью восстанавливать годограс

На последнем этапе восстановления используетоя полная форма доплеровоких опектров для вертикальной привязки годограс

В седьмой главе приводятся результаты экспериментальной проверки разработанного томографического подхода к задаче опр деления ветра в атмосфере с помощью 3 см доплеровской РЛС о непрерывным немодулированным излучением. С целью проверки воз мощностей метода проводилось сравнение полученных ветровых npi филей о данными независимых измерений. За период I98I-I988 гг на территории Звенигородской научной станции ¡Ш АН СССР было проведено 29 дней измерений ветрового поля, пять из которых п. водились совместно о шар-пилотными измерениями. Практическое отсутствие публикаций, освещающих опыт работы о непрерывными РЛС, требовало особой тщательности при проведении, эксперимент и осторожности в интерпретации данных. Поэтому подробно анали зировались особенности экспериментально полученных опектров, : воспроизводимость, уотойчивоать ьо времени, степень корреляци формы при различных направлениях зондирования,

Была показана необходимость отображения спектров в лога рифмичеоком масштабе по оси спектральной плотности. Оптимальн длительность обрабатываемого сигнала для получения одного опе: ра составляла 0,3-0,5 о. Указывается, что в большинстве случаев за.двухминутный интервал времени форма спектров и положа ние граничных частот, которое выбиралось по уровню спектральн плотности в 4-5 раз превышающему уровень шумов, изменялись не значительно, что свидетельствовало об устойчивости ветрового поля за период одного азимутального разреза'. Подробно изложен

прокомментированы-случаи определений^ветрового профиля в об-эжяом довде, снеге, при сильных-ветрах. Результаты восстанов-эния сравнивались с данными о ветровом профиле, полученном на зтанкинской башне, отстоящей от пункта зондирования на 40 км. равнение профилей, получешшх на непрерывной РЛС и в Останкино казывает на хорошее качественное и количественное соответствие, цнако удаленность Осташшнокой башни не позволила считать проеденное сравнение полным доказательством возможностей предло-енного метода. С целью дополнительной проверки метода проводи-ись одновременные измерения ветра при помощи РЯС и шар-пилотов, рудность такого сравнения обусловливалась тем фактом, что по-енциал непрерывной РЛС позволял проводить измерения только при алячии осадков, а в осадках дальнооть видимости шара-пилота не ревышала 500 м. Однако, в случае осадков малой интенсивности далось провести шар-пилотида измерения до высот около 200 м. равнение профилей показало, что среднеквадратичное различие :о углам составляло 6-9°', а по скорости 20-24 %. Следует, одна-:о, учесть, что значения скорости, восстановленные томографи-:еским методом, оказались несколько завышенными по сравнению с гар-пилотнымя данными, что соответствовало теоретическим пред-лазаниям о влиянии турбулентности на восстанавливаемый профиль. ! учетом смещения по скорости различие сравниваемых профилей находилось в пределах точности сравниваемых методов.

Последние две главы диссертации посвященн решению обратите задач другого типа - определению микрофпзическях парамет-зов дондей по тонкой структуре отраженных сигналов. В этих глазах представлены результаты комплексной исследовательской программы, направленной на изучение связи тонкой структуры рассеян-юго электромагнитного сигнала с микрофизичсскими параметрами тоядей. Программа включала ыирокий круг лабораторных измерений, теоретических и модельных расчетов, натурных экспериментов логически связанных одной общей целью: исследовать малоизученный процесс вибрации довдевых капель, его влияние на структуру рассеянного оптического и СВЧ сигнала и разработать методы решения обратной задачи - определения интенсивности до.тдч, его микроструктуры и других характеристик по доплеровскпм спектрам и спектрам интенсивности рассеянного излучения.

' В восьмой главе рассмотрены прямые и обратные задачи, в которых исследуется связь микрофизических параметров дождей со опектрами интенсивности и доплеровскими спектрами в микроволновом и оптических диапазонах длин волн.

В разделе 8.1 проведен анализ влияния несферичности и вибрации капли на рассеянное ею радиоизлучение в дипольном приближении. Весьма продуктивным оказался расчет поляризационных свойств капель, проведенный путем разложения индуцированных в капле дипольных моментов по параметру деформации ,

где С/й - коэффициент формы, равный отношению вертикальной полуоси капли С к горизонтальной Л- . Оказалось, что переменная составляющая рассеянного такой каплей излучения пропорциональна поляризационному коэффициенту:

М^М-за^й?'/. (2)

при приеме параллельной компоненты раооеянного поля и пропорциональна коэффициенту

для ортогональной компоненты. Здесь - угол поворота плоскости поляризации падающего на каплю излучения,-отсчитываемый от вертикальной плоскости,- - местный угол зондирования.

Из соотношения (2) следует, что оущеотвует такой угол поляризации .

(гГ5>,' <4>

при котором вклад несферичнооти может быть-сведен к нулю. (При этом (Ь<> $>ь должен быть не более 1 ¡(V ). При выборе данного угла поворота плоскости поляризации все капли рассеивают как идеальные сферические капли равного объема, т.е.. можно измерять идеальное значение радиолокационной отражаемости дождя. Кроме тог.о, этот факт означает, что методами спектрально-поляризационной селекции при сравнении формы спектров, полученных при различных поляризациях зондирующего излучения, можно в чистом виде выделить в спектрах вибрационные полосы, обусловленны<

плиту дпой модуляцией рассеянного излучения. Затем, по форме их полос можно восстанавливать микроструктуру дождя.

В разделе 8.2 выводятся соотношения для доплеровского эктра при рассеянии электромагнитного излучения ансамблем из

частиц. При этом на параметры кауого рассеивателя огргнш-ния не налагаются, а распределение частиц в пространстве предлагается статистически однородным. Получены выражения для ектров рассеянного сигнала для параллельной и деполяризацион-Л компонент при произвольной ориентации плоскости поляризация дающей электромагнитной вол1Ш. Проведена оценка мощности бо-внх вибрационных полос для различных режимов и методов зондп-вашш. Оказалось, например, что в сильных осадках суммарная щпость боковых полос при приеме деполярпзациояяой компоненты лет достигать 12 % общей рассеиваемой мощности. По этой при-не пренебрежение эффектом вибрации представляется допустимым леко не во всех радиометеорологических задачэх.

Влияние иесферичнооти и вибрации па спектры флуктуаций тэнсивности при нзкогерентном приеме рассеянного излучения .ешвается в разделе 8.3. Показано, что вибрация приводит к явлению двух боковых полос различной мощности и вносит допол-:тельннй вклад з постоянную составляющую рассеянного излуче-м. Интересен тог факт, что мощность боковых полос зависит в шительксй мере от статистики процессов возбуждения колеба-¡й капель в дождях. Если механизм возбуждения носит случайный ¡рзктер, например, обусловлен турбулентностью, коагуляцией т.д., то распределение фазы колебаний по ансамблю одинаковых 1стиц может быть принято равномерным на участке 0-2 , имеет ;сто некогерентное сложение колебаний. Возможен и другой мо-1низм возбуждения колебаний, а именно, скачком электростагибкого ноля, разрядом. В этом случае капли одинакового разке-1 будут колебаться когерентно и рассеянное ига излучение буг? иметь полосы, в которых суммарное колебание пропорпиональ-) не числу рассеизатолей , как в некогеронтном реяиме, а зопорционально (А^ 4 . Это интересное свойство, вероятно, мо-зт быть использовано для оценки грозовой активности з доддях.

В последнем разделе донной главы рассмотрены прямые я об-зтнне задачи для случая зондирования дождей в оптическом для- . ззоне длин волн. Получено соотношение для спектра йлуктуапий

интенсивности при произвольной микроогруктуре дождя и

распределении -капелй по амплитудам колебаний д^/©) :

где й - коэффициент пропорциональности, §($) - спектральная плотность по частоте 5 • Да^ое соотношение позволяет непосредственно измерять величину , ко-

торая характеризует переменную составляющую сигнала как в оптическом, так и в микроволновом диапазонах длин волн. С другой стороны, по спектру 5($) фшуктуаций интенсивности можно определять микроструктуру дождя (£й) лишь при известной зависимости амплитуды колебаний от диаметра капель, либо наоборот, оценивать зависимость д при получении независимой

информации о микроструктуре дождя.

Таким образом, для решения задычи оперативного определения микроструктуры дождя необходимы экспериментальные данные об амплитудной зависимости вибрации дождевых капель от размеров частиц. Это справедливо как для оптического, так и для микроволнового диапазонов длин волн. По этой причине на первое , место в задачах реконструкции микроструктуры дождя выходит именно эта проблема экспериментального определения амплитудных зависимостей вибрации довдевых капель.

Методы и пути решения этой очень непростой экспериментальной задачи изложены в главе девять.

Из общих радиофизических соображений ясно, что наиболее чувствительным, с точки зрения регистрации деформации капель, является не микроволновой, а опгич'еский диапазон длин волн. По этой причине в 1980-1991 гг. был проведен комплекс лабораторных и натурных измерений, включивший:

- исследование резонаноных свойств водяных капель в лабораторных условиях; •

- измерение оптичеоких характеристик несферических и вибрирующих капель;

- разработку методики измерения вибрации дождевых капель в полевых условиях;

- исследование вибрации дождевых капель в натурных условиях.

Для реализация этих исследовательских задач были разработаны оригинальные методики возбуждения собственных капиллярных колебаний капель. Впервые экспериментально получены изображе-яия формы капель при различных модах колебаний.

Измерение индикатрис рассеяния несфергеесклх капель показало их существенное отличие от известных индикатрис сферических частиц. При измерении оптических свойств вибрирующих капель обнаружен неизвестный ранее эффект, названный аномально высокой модуляцией рассеянного оптического излучения (ЛВМЭ). Аномальный характер эффекта проявлялся, в частности, в том, что при глубине модуляции диаметра капли = 0,001, в некоторых направлениях рассеяния амплитуда переменной составляющей излучения была близка к уровню постоянной составляющей. При большей амплитуде колебаний капля начинала формировать яркие импульсы рассеянного света, амплитуда которых могла в десятки раз превышать интенсивность излучения, рассеянного в данном направлении неподвижной каплей.

Тщательные экспериментальнне исследования обнаруженного эффекта показали, что он обусловлен двум факторами: высокой чувствительностью углового положения радуги первого порядка к деформации капли, я, кроме того, большой крутизной склонов локального максимума индикатрисы, обусловленного радугой. Показано, что ЯШ определяется произведением этих (факторов.

Теория эффекта полностью подтверждена также и численными расчетами индикатрис рассеяния несферических капель, методика котор1Д и результаты, ввиду их сложности и громоздкости, помещен« в приложениях в коше диссертации.

На основе обнарукенного эффекта аномальной модуляции была разработала эффективная, методика регистрации параметров вибрации в натурннх условия?;. Натурные изкерешя, проведенные з течение трех летне-весенних сезонов, во-первых, полностью подтвердили существование аномальной модуляции рассеянного света в доздях, во-вторых, позволили получить важную информацию о таком малоисследованном процессе как вибрашя дождевых капель.

Фоторегксграция треков аномального рассеяния позволила о каждой капле получать следующую информацию: объем капли, среднюю деформация, амплитуду и моду колебаний. С этой точки зрения

фотографш греков аномального рассеяния представляют собой факсимильную'запись основных микрофизических параметров гидрометеора. Статистически обработано свыше 1000 треков в 12 различных дождях, что позволило накопить уникальную информацию. Оказалось, что:

2. Практически все зарегистрированные капли { 2 мм) испытывают вибрацию во вреда гравитационного падения.

2. С ростом объема капли сплющиваются, а средняя амплитуда колебаний растет. Получен эмпирический вид этих зависимостей.

3. Интенсивность вибрации зависит от различных факторов, таких как интенсивность турбулентности и интенсивность докдя.

В заключении глав 8 и 9 отмечается, что в работах по распространению и рассеянию электромагнитного излучения в осадках до последнего времени процесс вибрации практически не учитывался.

Данные, полученные в настоящей работе, показали, во-первых, что даже в случае рэлеевского рассеяния вибрация играет существенную роль, вклад которой, например, в поляризационных измерениях может достигать 12 Во-вторых, исследование самого процесса вибрация позволило получить столь необходимые данные об амплитуде, модовом соотаве и другую информацию о вибрации. Это позволяет учитывать этот эффект, оценивать его влияние на любые радиофизические методы зондирования дождей. Важным представляется не только возможность учета вибрации, но.также предложенные в работе методы решения обратных задач, использующие этот процесс для получения метеорологической информации: оперативного определения микроструктуры доадей, коррекции коэффициентов в 31~Г соотношении с целью повышения точности радиолокационного зондирования осадков.

К защите представляются следующие основные положения и результаты'исследований автора:

I.-' Коыплеко теоретических и экспериментальных исследований, составляющих новое направление радиофизики, названное доплеровокой томографией, который включает:

- постановку нового типа обратных томографических задач, щих целью реконструкцию векторного поля скоростей в неко-

области пространств на ооновз доплеровскпх спектров, по-мых с помощью непрерывных доплеровских систем при различ-акурсах измерений;

- аналитический и компьютерный анализ, а также разработку ов решения задачи доплеровской томографии в приложении к . еме ветрового зондирования атмосферы;

- создание экспериментальных доплеровских комплексов для рафического зондирования ветра в атмосфере и подтвервдение жяостей разработанных методов путем проведения комплексных ных измерений и сравнения с независимыми методам.

2.Комплекс новых теоретических и экспериментальных резуль-по рассеивающим характеристикам несферичеоких и вибрирую-

апель в оптическом и микроволновом диапазонах длин волн работанные на осново этих результатов методы решения оброт-адач реконструкции микрофизичеоких параметров довдей по й структуре доплеровских опектров или спектров флуктуация сявности.

3. Экспериментально'обнаруженный эффект аномально высокой яции оптического излучения, рассеянного в дождях, и теория

эффекта.

Основные публикации по диссертации

1. Стерлядкин В.В. Способ определения коэффициента повврх-ого натяжения жидкостей. A.c. W Ю29048 от 29.12.81,

2. Стерлядкин В.В., Стерлядкяна Е.А. Способ оправления структуры дождя. A.c. № 1459475 от 21.04.86.

3. Стерлядкин В.В., Стерлядкина Е.А. Способ определения ицивнта поверхностного натяжения жидкости. A.c. i* I4360I7 .04.86.

4.'Стерлядкин В.В., Шлыков В.В, Способ определения микро-:туры жидкокапельшп: облаков, тумана и осадков. A.c.

3988 от 28.12.87.

5. Стерлядкин B.B. Радиолокационный способ определения интенсивности,дождя. A.c. № 1566954 от 28.03.88.

6. Стерлядкин В.В. Радиолокационный способ опрзделения микроструктуры дождя. A.c. 1575724 от 14.04.88.

7. Стерлядкин В.В. Способ определения интенсивности дождя A.c. j* 1570504 от 14.04.88.

8. Стерлядкин В.В. Способ определения микроструктуры дозу A.c. № 1584598 от 28.03.88.

9. Стерледкин В.В- Способ радиосвязи. Полож. решение по заявке № 4656010/09/006769 от 9.II.89.

10. Способ определения показателя преломления. Полон, per ние по заявке !'п 4780528/25 от 10.01.90.

11. Белов В.М., Стерлядкин В.В., Тенякова O.A. Способ оп] деления коэффициента поверхностного натяжения яидкостзй. Полоз тельное решение по заявке № 4780528, 25 от 5.06.90.

12. Стерлядкин В.В. Измерение резонансных свойств вибрирующих капель.// Изв.АН СССР, МО, 1982, 18, fö I, с.98-101.

13. Горелик А.Г., Стерлядкин В.В. Использование онотем с непрерывным излучением для определения ветра в осадках. // Тр ГГО, Л.: Гидроыетеоиздат, 1982, вып.470, с.

14. Горелик А,Г., Стерлядкин В.В. Ветровое зондирование атмосферы при помощи непрерывных доплеровских систем. // Изв. АН СССР, ФАО, 1984, 22, 1 7, р. 720-727.

15. Горелик А.Г., Стерлядкин В.В. Определение ветра в по раничном слое атмосферы с помощью непрерывных доплеровских си тем. // Метеорология и гидрология, 1984, № 4, с,46-52.

16. Горедак А.Г., Стерлядкин В.В. Сравнение профилей вет ра в нижнем слое атмосферы', полученных с помощью непрерывной доплеровокой PJIC и по данным метеоизме рений. на телебашне в Останкино. // Труды ЦВГМО, М.; Гидрометеоиздат, 1984, шп.20( с.132-135. ■

17. Стерлядкин В.В.,.Шишков П.О. Исследование-динамичеоя процессов в облаках и осадках с помощью двухволновых доплеро! ских систем, // В кн.: Радиометеорология. Тр. У1 Всесоюзного оовещания по радиометеорологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1984,

с. II8-I20. •

18. Горелик А.Г., Стерлядкин В.В. Возможность.регистрации исследования смерчей при помощи непрерывных доплеровских сис-м. // В кн.: Радиофизические методы зондирования природных ьектов. Межвузовский сборник научны' трудов.' Л^ЛПИ, 1986, 38-48.

19. Горелик А.Г., Стерлядкин В.В., Шишков П.(Ь Статисти-зкие характеристики радиоэхо многоволновых доплеровских оио-

и и возможность их использования для определения ветра и мик-зтруктуры осадков. //В кн.: Статистические методы зондирова-fi окружащей средн. Тезисы докладов УП Всесоюзн. конф., 1986, га, о.Ш.

20. Горелик А.Г., Стерлядкин В.В. Определение ветра в без-пачной атмосфере при помощи оптической непрерывной доплеров-Da системы. //.Труды ГГО, Л.: Гидрометеоиздаг, 1987, вып.508, 37-45.

21. Стерлядкин В.В., Стерлядкина Е.А. Рассеивающие овой-

ва вибрирующей капли. // Оптика и спектроонопия АН СССР, 1988, , вып.З, с.685-688.

22. Стерлядкин В.В. Натурные измерения колебаний капель адков. // Изв. АН СССР, ФАО, 1988, 24, JI &■, с.613-621.

23. Горелик А.Г., Стерлядкин В.В., Шишков П.О. Определение тра в пограничном слое атмосферы с помощью многоволновых доп-ровских систем. // В кн.: Радиометеорология. Труди УП Всесоюзн. вещания. Л.: Гидрометеоиздаг, 1989, с.124-126.

24. Стерлядкин В.В., Стерлядкина H.A.. Исследование впбра-л капель и их рассеивающих характеристик. // В кн.: Радиоме-эрология. Труды УП Всесоюзн. совещания. Л.: Гидрометеоиэдат, 39, с.51-53."

25. Горелик А.Г., Стерлядкин В.В. Исследование динамики

эз при помощи совмещенных непрерывной доплеровской и импульс-й РЛС. // В кн.: Радиометеорология. Груды УЛ Всесоюзн. сопения. Л.: Гидрометеоиздат, 1989, с.179-181.

26. Стерлядкин В.В. Неожиданные свойства дождевых капель, ирода, АН СССР, 1989, J5 3, с.64-65.

27. Горелик А.Г., Стерлядкин В.В, Влияние вибрации доидэ-■< -капель на поляризационные характеристики радиоэхо. // Изв.

СССР, ФАО, 1989 , 25, J&9, с.960-368.

28. Стерлядкин Б.В. Доплеровокая томография в радиолокационной метеорологии. //В кн.: ХУ1 Воеооюзн. конф. по pacnpocs радиоволн. Тезисы докл. ч.'П, Харьков, 19.90, с.301.

29. Горелик А.Г., Стерлядкин В.В. Влияние несферичности и вибрации дождевых капель на рассеяние оптического и микроволноь го излучения. //В кн.: ХУ1 Всесоюзн. конф. по распросррзнению радиоволн. Тезиоы докладов. ч,2, Харьков, 1990, с.II.

30. Стерлядкин В.В. Индикатрисы рассеяния эллипсоидальных капель воды. // Оптика1 и. спектроскопия Ш СССР, 1990ч 69, вып.Е с.1357-1362.

.31. Горелик А.Г., Стерлядкин В.В. Доплеровокая томография в радиолокационной метеорологии. // Изв. АН СССР, ФАО, 1990, 26 Jé I, с.47-54.

32. Стерлядкин В.В., МагангА.С. Доплеровокая томография. / В сб. Некорректно поставленные задачи в естественных науках. Тезисы докладов мехдунар. конф. М., 1991, с.248.

33. Стерлядкин В.В. Способ определения векторного поля скс ростей. Положит, решение о выдаче патента. № 4877537/10 от

18.10.91.