Экспериментальная оценка устойчивости работы радиометра водяного пара с доработанным защитным экраном в условиях выпадения осадков

Известно, что основным недостатком радиометра водяного пара (РВП) [1] является получение некорректных данных о параметрах атмосферы в условиях выпадения жидких осадков. Количественная оценка влияния водяных плёнок, образующихся на элементах антенной системы (АС) РВП, представлена в работах [2, 3]. В них показано, что сильнее всего осадки сказываются при намокании защитной поверхности перед раскрывом рупорных антенн.

Единственным способом частичного купирования негативного проявления данного эффекта является разработка мощной (в пределах возможностей) системы обдува поверхности теплозащитного экрана, укрывающего элементы АС РВП. Дополнительно может использоваться подогрев воздушного потока, гидрофобное покрытие теплозащитного экрана. Штатные радиометры РСДБ-комплекса «Квазар-КВО» также имеют систему обдува теплозащитного экрана, установленного перед рупорными облучателями радиометрических блоков. Однако практика показала, что существующая схема обдува нуждается в доработке.

Усовершенствованная система обдува теплозащитного экрана снабжена специальными воздуховодами, концентрирующими воздушный поток, генерируемый более мощными вентиляторами непосредственно на апертуру рупорно-линзовых антенн. Конструкция воздуховодов изготовлена методом 3Д-печати из материала стойкого к климатическим воздействиям. Установка воздуховодов на поверхности теплозащитного экрана привела к незначительному (1–2 К) увеличению шумовой температуры радиометрических блоков РВП.

В докладе приведены результаты оценки работы РВП в обсерватории «Зеленчукская» с усовершенствованной системой обдува защитного экрана в условиях выпадения осадков. В штатной системе обдува приблизительно половина бюджета ошибочных данных РВП, обусловленных осадками, приходилась на интервал высыхания водных капель на поверхности зеркала и теплозащитного экрана.

В докладе приведен анализ работы РВП с усовершенствованной системой обдува на интервале 118 сут. с момента установки (14.11.2024 г). Показано, что новая система позволила минимизировать время просыхания поверхностей с нескольких часов до нескольких минут и, тем самым, существенно сократить потери данных, приходящиеся на интервал выпадения жидких осадков. Сопоставление данных с аналогичным периодом 2023–2024 гг. при схожих метеоусловиях даёт уменьшение относительного времени просыхания с 1.5 до 0.6 %, а по потерям данных — с 2.8 до 0.9 %.

Литература

1) Ильин Г. Н., Быков В. Ю., Стэмпковский В.Г., Шишкин А. М. Высокостабильный двухканальный радиометр водяного пара для измерений тропосферной задержки в реальном времени // Труды ИПА РАН. 2013. Вып. 27. С. 210–215.

2) Jacobson M. D., Hogg D. C., Snider J. B. Wet reflectors in millimeter-wave radiometry-experiment and theory // IEEE transactions on geoscience and remote sensing. 1986. Vol. GE-24, no. 5.

3) Hogg D. C., Guiraud F. O., Snider J. B., et al. A steerable dual-channel microwave radiometer for measurement of water vapor and liquid in the troposphere // J. Appl. Meteorol. 1983. Vol. 22, no. 5. P. 789–806.