Том 69, № 6 (2024)

Представлены новые методы диагностики тонкой структуры ионосферы Земли и их верификация путем сопоставления результатов их применения с результатами моделирования и независимыми прямыми измерениями. Развиты методики восстановления профилей электронной концентрации и частоты соударений электронов в ионосфере с использованием информации о поляризационных и амплитудных характеристиках обыкновенной и необыкновенной компонент регистрируемых сигналов с линейной частотной модуляцией при вертикальном и наклонном зондировании. Выполнено математическое и численное моделирование влияния ионосферных неоднородностей на распространение коротковолнового излучения, а также анализ временных вариаций амплитудных, поляризационных и траекторных характеристик декаметровых радиосигналов, отраженных от ионосферы. На основе метода бихарактеристик и волновой теории катастроф разработаны методы математического моделирования особенностей распространения частотно-модулированных радиосигналов в ионосферной плазме при наличии локальных неоднородностей среды. Разработаны численные алгоритмы программ построения ионограмм наклонного и вертикального зондирования при наличии локальных неоднородностей в ионосфере.

Проведены измерения атмосферного поглощения в окнах прозрачности в диапазоне миллиметровых волн (ММВ). Предложен модифицированный метод разрезов, позволяющий измерять атмосферное поглощение, среднюю температуру атмосферы и разделять вклады атмосферной влаги и капельной фракции облаков по одноволновым измерениям в диапазоне ММВ при облачности до 2.5 балла (без осадков). Показана возможность обнаружения и определения водности облаков в зените в реальном масштабе времени. Получен годовой ход влагосодержания атмосферы и атмосферного поглощения на длине волны 3 мм (2019 г. и 2020–2021 гг.) для полигона «Карадаг». Подтверждаются полученные ранее результаты сравнительного анализа полигона «Карадаг» и плато Суффа. Показана возможность использования полигона «Карадаг» для установки систем космической связи и измерений космических источников в диапазоне ММВ.

Рассмотрено поле вертикального электрического диполя над плоской импедансной поверхностью. Представлены формулы для расчета функции ослабления поля земной волны над реальными импедансными подстилающими средами. Приведенный поверхностный импеданс определяется на границе сред «земля-воздух» и выражается отношением тангенциальных составляющих электрического и магнитного поля. Для слоистых подстилающих сред поверхностный импеданс рассчитывается по рекуррентной формуле, учитывающей толщину и электрические свойства каждого слоя (диэлектрическую проницаемость и удельное сопротивление). Установлены эффекты, связанные с наличием поверхностной электромагнитной волной (ПЭВ), когда электромагнитное поле проявляет отчетливо выраженный поверхностный характер. Показано, что условия распространения длинных, средних и коротких радиоволн над структурой «лед–море» с сильно индуктивным импедансом более благоприятны, чем над идеально проводящей средой из-за возникновения ПЭВ.

Рассмотрена задача нелинейного взаимодействия волновых полей в условиях насыщающейся и пороговой нелинейности. Показана возможность существования сосредоточенных волновых полей в этих условиях. Выявлено существенное отличие взаимодействия таких полей от взаимодействия классических солитонов. Установлено, что определенное соотношение параметров нелинейности может приводить к значительному увеличению интенсивности волны.

Предложена методика физического моделирования контролируемой многолучевой среды распространения радиоволн с помощью комплекса портативных программно-конфигурируемых радиоплатформ. Представлены результаты экспериментального исследования сходимости регистрируемого многолучевого радиосигнала к гауссовскому случайному процессу по мере повышения количества парциальных лучей с независимыми доплеровскими спектрами. Показано, что даже при семи парциальных лучах в регистрируемом радиосигнале известные статистические критерии отвергают гипотезу о гауссовском случайном процессе. Получено экспериментальное подтверждение независимости корреляционных характеристик сигнала от числа лучей в случае равенства их дисперсий. Продемонстрировано соответствие полученных экспериментальных данных известным теоретическим моделям.

Рассмотрена возможность повышения точности восстановления интенсивности дождевых осадков по данным космических наблюдений атмосферных мезомасштабных конвективных комплексов (МКК). Показано, что гарантированное обнаружение МКК требует комплексного наблюдения земной атмосферы в ИК- и СВЧ-диапазонах. Проведенный анализ показал, что для повышения точности восстановления необходимы квазисинхронные измерения с геостационарных платформ в ИК-диапазоне и наблюдений с полярно-орбитальных платформ в СВЧ-диапазоне. Метод, разработанный на основе анализа характеристик МКК и возможностей современных спутниковых систем дистанционного зондирования Земли, обеспечивает высокое временное разрешение системы обнаружения и мониторинга МКК. Получены оценки точности таких квазисинхронных измерений для реально существующих в настоящее время источников космической информации.

Рассмотрены особенности распознавания опасных явлений природы, связанных с ветром, и возникающие при этом проблемы. Описан численный эксперимент, проведенный для подтверждения теоретических исследований эффективности применения для этих целей нового параметра принимаемого сигнала — базы. На основе полученных результатов сделан вывод о перспективности его применения в метеорологической радиолокации.