ΕΞΑΣΘΕΝΗΣΗ ΟΦΕΙΛΟΜΕΝΗ ΣΕ ΝΕΦΩΣΗ ΚΑΙ ΟΜΙΧΛΗ1

Transcript

1 ΕΞΑΣΘΕΝΗΣΗ ΟΦΕΙΛΟΜΕΝΗ ΣΕ ΝΕΦΩΣΗ ΚΑΙ ΟΜΙΧΛΗ Εισαγωγή Στις περιπτώσεις νεφών και οµίχλης που αποτελούνται εξ ολοκλήρου από µικρά σταγονίδια µεγέθους µικρότερου του 0.0 cm, ισχύει η προσέγγιση Rayleigh, για συχνότητες κάτω από 00 GHz και υπάρχει δυνατότητα να εκφραστεί η εξασθένηση σε σχέση µε την συνολική περιεκτικότητα σε νερό, ανά µονάδα όγκου. Εποµένως, η ειδική εξασθένηση λόγω νεφώσεων ή οµίχλης µπορεί να εκφραστεί ως εξής: γ c = K l M db/km () όπου: γc : η ειδική εξασθένηση (db/km) εντός νέφωσης Kl : ο συντελεστής ειδικής εξασθένησης ((db/km)/(g/m 3 )) M : η πυκνότητα του υγρού ύδατος στη νέφωση ή οµίχλη(g/m 3 ). Σε συχνότητες της τάξεως των 00 GHz και παραπάνω, η εξασθένηση λόγω οµίχλης µπορεί να είναι σηµαντική. Η πυκνότητα του υγρού ύδατος στην οµίχλη είναι συνήθως περί τα 0.05 g/m 3 για µέση οµίχλη (ορατότητα της τάξεων των 300 m) και 0.5 g/m 3 για έντονη οµίχλη (ορατότητα της τάξεως των 50 m). Συντελεστής Ειδικής Εξασθένησης Στον υπολογισµό της τιµής του Kl για συχνότητες έως 000 GHz µπορεί να χρησιµοποιηθεί ένα µαθηµατικό µοντέλο που βασίζεται στην διασπορά Rayleigh, το οποίο χρησιµοποιεί διπλό µοντέλο Debye για την διηλεκτρική διαπερατότητα ε ( f ) του ύδατος: 9 f K l = (db/km)/(g/m 3 ) () ε"( + η ) όπου f είναι η συχνότητα (GHz), και: ΣΥΣΤΑΣΗ ITU R-840

2 Error! No text of specified style in document. Η σύνθετη διηλεκτρική διαπερατότητα του ύδατος δίδεται από την σχέση: όπου: ε 0 = (θ ) (6) ε = 5.48 (7) ε = 3.5 (8) θ = 300 / T (9) µε θερµοκρασία (Κ) T. Η πρωτεύουσα και δευτερεύουσα συχνότητα ανακούφισης είναι : f p = (θ ) + 94 (θ ) GHz (0) f s = (θ ) GHz () Στο Σχήµα παρουσιάζονται οι τιµές του Kl σε συχνότητες από 5 έως 00 GHz οι θερµοκρασίες µεταξύ 8 C και 0 C. Για εξασθένηση λόγω νέφωσης, θα πρέπει να χρησιµοποιηθούν οι καµπύλες που αντιστοιχούν στους 0 C.

3 Error! No text of specified style in document. 3 ΣΧΗΜΑ Ειδική εξασθένηση λόγω των σταγονιδίων ύδατος σε διάφορες θερµοκρασίες ως συνάρτηση της συχνότητας 0 5 Συντελεστής Ειδικής Εξασθένησης K l ((db/km) / (g/m³)) C 0 C 0 C 8 C Συχνότητα (GHz) FIGURE = cm

4 3 Εξασθένηση λόγω νέφωσης Error! No text of specified style in document. 4 Για την εξακρίβωση της εξασθένησης λόγω νέφωσης µε µία δεδοµένη τιµή πιθανότητας, πρέπει να είναι γνωστές οι στατιστικές της συνολικής περιεκτικότητα στήλης υγρού ύδατος L (kg/m ) ή, ισοδυνάµως, τα mm του ουσιαστικού ύδατος (precipitable water) για µία δεδοµένη θέση, που αποδίδει: όπου θ η γωνία κάθετης απόκλισης και Kl λαµβάνεται από το Σχήµα. Επισηµαίνεται ότι το Kl είναι ακριβώς το ίδιο προς τον συντελεστή απορρόφησης µάζας al που παρουσιάσθηκε στην Σύσταση ITU-R P.836, στην εξίσωση (). Στατιστικά στοιχεία σχετικά µε την συνολική περιεκτικότητα στήλης υγρού ύδατος µπορεί να ληφθούν από ραδιοµετρικές µετρήσεις ή εκτοξεύσεις ραδιοβολίδων. Εάν δεν υπάρχουν τοπικές µετρήσεις, οι τιµές της συνολικής περιεκτικότητας στήλης υγρού ύδατος (κανονικοποιηµένη στους 0 ο C) που δίδονται στα Σχήµατα έως 5 θα πρέπει να χρησιµοποιηθούν για την εξαγωγή της εξασθένησης λόγω νέφωσης. Οι τιµές που παρουσιάζονται στα Σχήµατα είναι σε kg/m για τέσσερα πιθανά επίπεδα υπέρβασης ανά έτος. Οι χάρτες προέρχονται από δεδοµένα δύο ετών, µε χωρική ανάλυση.5 ο σε γεωγραφικό µήκος και πλάτος. Αρχεία που περιέχουν αυτά τα στοιχεία, καθώς και άλλα πρόσθετα στοιχεία µπορούν να ληφθούν από τα Γραφεία της ITU. Ο κάναβος του γεωγραφικού πλάτους των δεδοµένων των αρχείων είναι 90 ο Β έως 90 ο Ν σε βήµατα.5 ο µοίρας. Ο κάναβος του γεωγραφικού µήκους είναι από 0 ο έως 360 ο σε βήµατα.5 ο µοίρας. Για την περίπτωση µίας θέσης εκτός των σηµείων της κανάβου, η συνολική περιεκτικότητα στήλης υγρού ύδατος λαµβάνεται µέσω διγραµµικής παρεµβολής επί των τιµών των τεσσάρων πλησιέστερων σηµείων της κανάβου. Για την λήψη της τιµής που ξεπερνιέται µε πιθανότητα διαφορετική από αυτή που περιέχεται στα αρχεία των δεδοµένων, να γίνει χρήση ηµι-λογαριθµικής παρεµβολής

5 Error! No text of specified style in document. 5 (λογαριθµική ως προς την πιθανότητα επί τοις εκατό και γραµµική ως προς την συνολική περιεκτικότητα).

6 Error! No text of specified style in document. 6 Σχήµα FIGURE Οµαλοποιηµένη συνολική περιεκτικότητα στήλης Normalized υγρού ύδατος total columnar σε νέφωση content (Kg/m of ) που cloud ξεπερνιέται liquid water για το (kg/m 0% ) του exceeded έτους for 0% of the year Latitude (degrees) Γεωγραφικό πλάτος Γεωγραφικό Longitude µήκος (degrees) (µοίρες) FIGURE = cm

7 Error! No text of specified style in document Σχήµα FIGURE 3 Normalized total columnar content of cloud liquid water (kg/m ) exceeded for 0% of the year Οµαλοποιηµένη συνολική περιεκτικότητα στήλης υγρού ύδατος σε νέφωση (Kg/m ) που ξεπερνιέται για το 0% του έτους Longitude (degrees) Γεωγραφικό µήκος (µοίρες) Γεωγραφικό πλάτος Latitude (degrees) FIGURE = cm

8 Error! No text of specified style in document Σχήµα FIGURE 4 Normalized total columnar content of cloud liquid water (kg/m ) exceeded for 5% of the year Οµαλοποιηµένη συνολική περιεκτικότητα στήλης υγρού ύδατος σε νέφωση (Kg/m ) που ξεπερνιέται για το 0% του έτους Longitude (degrees) Γεωγραφικό µήκος (µοίρες) Latitude (degrees) Γεωγραφικό πλάτος FIGURE = cm

9 Error! No text of specified style in document Σχήµα FIGURE 5 Οµαλοποιηµένη συνολική περιεκτικότητα στήλης υγρού ύδατος σε νέφωση (Kg/m ) που ξεπερνιέται για το 0% του έτους Normalized total columnar content of cloud liquid water (kg/m ) exceeded for % of the year Γεωγραφικό Longitude µήκος (degrees) (µοίρες) Latitude (degrees) Γεωγραφικό πλάτος FIGURE = cm