Экспериментальный статистический анализ радиолокационных сигналов, отраженных от опасных метеорологических явлений

Характер причин возникновения предпосылок к летным происшествиям по метеорологическим условиям является неизменным в течение многих лет. Для эффективной работы авиации необходимо решать вопросы своевременного обнаружения опасных метеоявлений и определения их интенсивности. В настоящей статье обсуждаются исследования атмосферной отражаемости и турбулентности в кучево-дождевых облаках с использованием метеорологического радиолокационного комплекса ближней зоны. Экспериментальные исследования проводятся в интересах получения оценок статистических характеристик распределения отражаемости и турбулентности для опасных метеоявлений. Представлена методика проведения экспериментального исследования по сбору информации об опасных метеорологических явлениях (ливень, гроза и град), особенностях распространения радиолокационной отражаемости и удельной скорости диссипации турбулентной энергии в рассматриваемых условиях для Тверской области. Проведен анализ полученных результатов: сравнения метеорологической информации, полученной при помощи метеорологического радиолокационного комплекса ближней аэродромной зоны с достоверными источниками данных метеорологических наблюдений, полученных в ходе экспериментальных исследований. Произведены исследования горизонтальных разрезов и вертикальных профилей рассматриваемых параметров опасных метеоявлений, связанных с кучево-дождевой областью. Сформирован банк данных. Построены гистограммы распределения информационных параметров. В статье рассмотрены результаты аппроксимации экспериментальных данных по критерию χ2 для различных законов распределения. Показано, что распределения отражаемости и турбулентности могут быть описаны обобщенным законом Райса. Полученные результаты могут быть использованы для коррекции критериев классификации опасных метеоявлений, для последующего повышения оправдываемости и достоверности при классификации опасных метеоявлений. Дальнейшее развитие способа обработки метеорологической информации также имеет большое значение для более корректной интерпретации результатов обработки экспериментальных данных дистанционного зондирования метеорологических явлений.

1. Басов И.А., Дмитриева О.А., Доро- феев Е.В. Методические указания по производству метеорологических радиолокационных наблюдений на ДМРЛ-С на сети Росгидромета в целях штормооповещения и метеообеспечения авиации. СПб.: ФГБУ «ГГО им. А.И. Воейкова», 2013. 137 с.

2. Vasiliev O.V. Concerning the issue of classification of hazardous weather events / O.V. Vasiliev, E.S. Boyarenko, K.I. Galaeva, S.A. Zyabkin // 2022 XIX Technical Scientific Conference on Aviation Dedicated to the Memory of N.E. Zhukovsky (TSCZh). IEEE, 2022. P. 76–78.

3. Васильев О.В. Критерии принятия решений для классификации метеоявлений в метеорологическом радиолокационном комплексе ближней аэродромной зоны / О.В. Васильев, С.С. Коротков, К.И. Галаева, Э.С. Бояренко // Научный Вестник МГТУ ГА. 2023. Т. 26, № 2. С. 49–60. DOI: 10.26467/2079-0619-2023-26-2-49-60

4. Feist M. A statistical approach to evaluate the parametrisation of turbulence in convection-permitting models using radar-retrieved eddy dissipation rates: A thesis submitted for the degree of Doctor of Philosophy. University of Reading, 2018. 253 p.

5. Bouniol D., Illingworth A., Hogan R. Deriving turbulent kinetic energy dissipation rate within clouds using ground based radar // Proceedings of ERAD, 2004. Pp. 281–285.

6. Kollias P. Radar observations of updrafts, downdrafts, and turbulence in fairweather cumuli / P. Kollias, B.A. Albrecht, R. Lhermitte, A. Savtchenko // Journal of the atmospheric sciences. 2001. Vol. 58, iss. 13. Pp. 1750–1766. DOI: 10.1175/1520-0469(2001)058<1750:ROOUDA>2.0.CO;2

7. Meischner P. Eddy dissipation rates in thunderstorms estimated by Doppler radar in relation to aircraft in situ measurements / P. Meischner, R. Baumann, H. Höller, T. Jank // Journal of atmospheric and oceanic technology. 2001. Vol. 18, iss. 10. Pp. 1609–1627. DOI: 10.1175/1520-0426(2001)018<1609:EDRITE>2.0.CO;2

8. Григораш О.В. Методология экспериментальных исследований // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2017. № 127. С. 849–864. DOI: 10.21515/1990-4665-127-059

9. Пономарев А.Б., Пикулева Э.А. Методология научных исследований: учеб. пособие. Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2014. 186 с.

10. Круглов В.И. Методология научных исследований в авиаи ракетостроении: учеб. пособие / В.И. Круглов, В.И. Ершов, А.С. Чумадин, В.В. Курицына. М.: Логос, 2011. 432 c.

11. Кремер Н.Ш. Теория вероятностей и математическая статистика. 2-е изд., перераб. и доп. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2004. 573 с.

12. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика: Основы моделирования и первичная обработка данных. М.: Финансы и статистика, 1983. 471 c.