Создание комплекса диагностики атмосферных климатически активных веществ дистанционными радиометрическими методами

Атмосферные процессы оказывают существенное влияние на хозяйственную деятельность и качество жизни человека. Смерчи, ураганы могут затруднить работу важных инфраструктурных объектов (таких, как, например, Крымский мост), а климатические аномалии (избыток или недостаток дождей, резкие похолодания) могут нанести существенный ущерб сельскому хозяйству, а также приводить к обледенению транспортной инфраструктуры. Основным естественным фактором, воздействующим на климат Земли, является Солнце и его активность. Одним из основных атмосферных объектов, воспринимающим это излучение и взаимодействующим с ним, является водяной пар, который в значительной степени определяет погодные и климатические характеристики Земли, такие как температура, влажность, облачность, осадки, ветер. Разработанный авторами проекта новый метод дистанционной диагностики влагосодержания атмосферы в миллиметровом диапазоне волн позволяют создать новую систему дистанционной диагностики параметров атмосферы как c целью экологического мониторинга, так и для учета влияния атмосферы на системы точного позиционирования, связи и в радиоастрономии. Традиционно, для дистанционного определения влаго- и водозапаса, температурного зондирования и тропосферной задержки радиосигнала используется излучение атмосферы в окне прозрачности на длине волны 0.8 см, линиях поглощения кислорода и водяного пара на длинах волн 0.5 см и 1.35 см. Известно предложение использования таких систем коротковолновой части сантиметрового диапазона для коррекции тропосферной задержки радиосигнала в спутниковых навигационных системах и радиоастрономии, для дистанционного зондирования атмосферы и прогноза опасных гидрометеорологических явлений. Развитие в последнее время технологий приема и усиления слабых сигналов в миллиметровом диапазоне волн позволяют ставить решение такой задачи в окнах прозрачности в диапазоне длин волн 3, 2 и 1 мм, на склонах линий поглощения водяного пара 1.64 мм и кислорода 2.54 и 5 мм. Разработанный авторами проекта "модифицированный метод разрезов", позволяет измерять атмосферное поглощение, среднюю температуру атмосферы и влагосодержание атмосферы и капельной фракции облаков в диапазоне миллиметровых волн при облачности до 2.5 балла (без осадков). Проведены натурные измерения атмосферного поглощения в окнах прозрачности в диапазоне миллиметровых волн. Показана возможность обнаружения и определения водности облаков в зените в реальном масштабе времени. Новый метод имеет точность определения параметров атмосферы на порядок превышающий возможности имеющихся аналогов. Для полноценного использования возможностей этого метода необходимо создать измерительный комплекс на современной элементной базе - диодах Шоттки. Целью проекта является разработка радиометрического комплекса для дистанционных измерений параметров атмосферы в миллиметровом диапазоне длин волн на базе приемников прямого усиления на основе диодов Шоттки. Для тестирования и наладки комплекса и его элементов нужна радиоизмерительная аппаратура диапазонов 75-110 ГГц, 110-170 ГГц и 210-260 ГГц, имеющаяся в объекте инфраструктуры (ОИ) - Центр коллективного пользования «Физика и технология микро- и наноструктур» ЦКП ИФМ РАН. Создаваемый комплекс мм-диапазона будет иметь более высокую точность измерения параметров атмосферы, более высокое пространственное разрешение, меньшие весовые и габаритные характеристики, более высокую помехоустойчивость. Основная часть измерений будет проводиться на полигоне ННГУ «Карадаг» на территории Республики Крым, что позволит существенно снизить экспедиционные расходы и провести апробацию комплекса в условиях широкого интервала атмосферных условий.