Аномальное распространение (иногда сокращается до анапроп или анопроп ) [1] включает в себя различные формы распространения радиоизлучения из-за необычного распределения температуры и влажности с высотой в атмосфере. [2] Хотя это включает распространение с большими потерями, чем в стандартной атмосфере, в практических приложениях чаще всего это относится к случаям, когда сигнал распространяется за пределы обычного радиогоризонта.
Аномальное распространение может вызвать помехи радиосвязи в диапазонах ОВЧ и УВЧ, если удаленные станции используют ту же частоту, что и местные службы. Например, эфирное аналоговое телевизионное вещание может прерываться удаленными станциями на том же канале или испытывать ореолы искажений передаваемых сигналов ) . Радиолокационные системы могут давать неточные значения дальности или пеленга до удаленных целей, если «луч» радара искривляется из-за эффектов распространения. Однако радиолюбители пользуются этими эффектами на телевидении и в FM DX .
Первое предположение о предсказании распространения радиоволны состоит в том, что она движется через воздух, температура которого в тропосфере падает со стандартной скоростью с высотой . Это приводит к небольшому изгибу (преломлению) траектории к Земле и обеспечивает эффективную дальность, немного превышающую геометрическое расстояние до горизонта. Любое изменение этой стратификации температур изменит путь, по которому движется волна. [2] Изменения пути можно разделить на сверхпреломленные и недостаточно преломленные : [3]
Очень часто у земли образуются температурные инверсии , например, ночью воздух охлаждается, а наверху остается теплым. Это происходит в равной степени и наверху, когда теплая и сухая воздушная масса вытесняет более холодную, как при опускании наверху, вызванном усилением высокого давления. Показатель преломления воздуха увеличивается в обоих случаях, и ЭМ волна изгибается к земле, а не поднимается вверх.
При поверхностно-базовой инверсии луч в конечном итоге упадет на землю, и часть его может отразиться обратно к излучателю. При аэрологической инверсии изгиб будет ограничен затронутым слоем, но изгиб увеличит траекторию луча, возможно, за пределы обычного горизонта передачи.
Когда инверсия очень сильная и неглубокая, ЭМ волна задерживается внутри инверсионного слоя. Луч будет многократно отражаться внутри слоя, как в волноводе . В наземных воздуховодах луч много раз ударяется о землю, вызывая возвратное эхо на регулярных расстояниях к излучателю. В надземных воздуховодах передача может осуществляться на очень большие расстояния.
С другой стороны, если воздух нестабилен и с высотой остывает быстрее, чем стандартная атмосфера, волна окажется выше ожидаемой и может не попасть в намеченный приемник.
Другими способами регистрации аномального распространения являются тропосферные рассеяния , вызывающие неоднородности в тропосфере , рассеяние метеорами , преломление в ионизированных областях и слоях ионосферы и отражение от ионосферы. [3]
Наконец, многолучевое распространение вблизи поверхности Земли имеет множество причин, включая атмосферные каналы, ионосферное отражение и преломление, а также отражение от водоемов и наземных объектов, таких как горы и здания.
Аномальное распространение может быть ограничивающим фактором для распространения радиоволн, особенно суперрефракция. Однако отражение от ионосферы является распространенным использованием этого явления для расширения дальности действия сигнала. Другие множественные отражения или преломления предсказать сложнее, но они все же могут быть полезны.
Положение радиолокационных эхо-сигналов сильно зависит от стандартной гипотезы понижения температуры. Однако реальная атмосфера может сильно отличаться от обычной. Аномальное распространение (AP) относится к ложным радиолокационным эхо-сигналам, обычно наблюдаемым, когда спокойные, стабильные атмосферные условия, часто связанные с суперрефракцией при температурной инверсии , направляют луч радара на землю. В этом случае программа обработки ошибочно разместит отраженные эхо-сигналы на той высоте и расстоянии, на которых они находились бы в нормальных условиях. [4]
Этот тип ложного возврата относительно легко обнаружить на временной петле, если он вызван ночным похолоданием или морской инверсией, поскольку можно увидеть очень сильные эхосигналы, развивающиеся по определенной территории, распространяющиеся по размеру в поперечном направлении, не перемещающиеся, но сильно меняющиеся по интенсивности со временем. После восхода солнца инверсия постепенно исчезает и площадь соответственно уменьшается. Инверсия температуры существует слишком впереди теплых фронтов и вокруг холодного бассейна гроз . Поскольку в таких обстоятельствах выпадают осадки, аномальные отраженные сигналы затем смешиваются с реальным дождем и/или объектами, представляющими интерес, что затрудняет их разделение.
Аномальное распространение отличается от наземных помех , отражений в океане ( морских помех ), биологического воздействия птиц и насекомых, мусора, соломы , песчаных бурь , шлейфов извержений вулканов и других метеорологических явлений, не связанных с осадками. Наземные и морские помехи представляют собой постоянное отражение от фиксированных участков на поверхности со стабильными отражающими характеристиками. Биологический рассеиватель дает слабые эхосигналы на большой поверхности. Со временем они могут меняться по размеру, но не сильно по интенсивности. Мусор и солома временны и со временем перемещаются по высоте. Все они указывают на что-то, что действительно существует и либо имеет отношение к оператору радара, либо легко объяснимо и теоретически может быть воспроизведено. AP в смысле радара в просторечии известен как «мусор», а помехи от земли — как «мусор». [ нужна цитата ]
Доплеровские радары и импульсно-доплеровские радары определяют скорость целей. Поскольку AP исходит от стабильных целей, можно вычесть данные об отражательной способности, имеющие нулевую скорость, и очистить радиолокационные изображения. Помехи на земле, на море и всплеск энергии от заходящего солнца можно различить таким же образом, но не другие артефакты . [4] [5] Этот метод используется в большинстве современных радаров, включая авиадиспетчерские и метеорологические радары .