Тропосферные DX-режимы
Уильям Р. Хепберн, DX Info Centre
Режимы " Тропо" Тропосферное распространение — это распространение радиоволн, которое происходит в самом нижнем слое атмосферы Земли — тропосфере. Оно на 100% связано с погодой. Режим Tropo DX — это любое аномальное состояние, которое рассеивает, отражает или преломляет сигналы VHF, UHF и/или микроволновые сигналы в тропосфере, вызывая изменения в их нормальном покрытии. Другое название этого — аномальное распространение , или сокращенно AP. Высокие горные хребты образуют физический барьер для тропосферного распространения, поэтому тропосферное распространение встречается реже в горных районах или через них. Пустыни обычно слишком сухие, чтобы поддерживать тропосферные моды на большие расстояния. Существует шесть основных тропосферных DX-мод. Эффекты рефракции и образования каналов аналогичны тем, которые вызывают визуальные миражи. Поэтому удаленные сигналы, полученные через тропосферу, можно считать «радиомиражами». Сигналы, которые обычно находятся ниже радиогоризонта и вне зоны действия, вместо этого появляются над радиогоризонтом и становятся доступными для приема. (Обратите внимание, что из-за разницы в длинах волн радиогоризонт находится дальше, чем визуальный горизонт). Ниже приведено описание тропомод:
1) ПРЯМАЯ ВИДИМОСТЬ (GW) — также известна как Groundwave. Нормальный устойчивый непрерывный прием, при котором приемная и передающая антенны могут видеть друг друга, принимая во внимание 4/3 кривизны Земли для радиоволн. На рисунке 1 показаны нормальные условия, когда приемник находится вне зоны действия. Иллюстрация не в масштабе.
2 ) ТРОПОСФЕРНОЕ РАССЕЯНИЕ (TrS) - почти постоянное состояние, которое приносит дальние сигналы порхания за пределами нормальной прямой видимости. Рассеивание сигналов происходит при контакте с разрывами в тропосфере. Эти разрывы могут быть небольшими изменениями температуры или влажности, такими как те, которые можно найти вокруг слоев облаков, отдельных облаков, восходящих потоков, нисходящих потоков, небольших капель, таких как морось и туман, или они могут быть большими, такими как тропопауза (граница между тропосферой и стратосферой). Тропауза обеспечивает большую часть рассеяния на большие расстояния из-за своей экстремальной высоты над землей.
3 ) ТРОПОСФЕРНАЯ СВЕРХРЕФРАКЦИЯ (TrE) — также известная как тропосферное усиление или тропосферный изгиб. Суперрефракция происходит, когда нижняя тропосфера расслаивается на два стабильных слоя. Теплый сухой слой над холодным влажным слоем (теплый и холодный — относительные термины). Такая ситуация называется инверсией. Обычно в нижней тропосфере температура понижается с высотой, а влажность увеличивается с высотой — поэтому их называют инверсиями. Сигналы изгибаются, пересекая инверсию. Когда они начинают изгибаться вниз, сигналы могут распространяться дальше, достигая мест, которые обычно находятся за радиогоризонтом и вне зоны действия. Эффективный изгиб теперь меньше 4/3 радиуса Земли, но все еще больше 1 радиуса Земли. Основанием инверсии считается земля. Верхняя часть инверсии — граница воздушных масс. Рисунок 2 иллюстрирует суперрефракцию.
4 ) ТРОПОСФЕРНЫЙ КАНАЛИЗ (TrD) - Канализация происходит, когда сверхрефракционный изгиб становится настолько большим, что сигнал достигает земли на большом расстоянии от передатчика, а затем отражается обратно к инверсии, чтобы затем снова преломиться вниз. По сути, сигналы попадают в «слои захвата» или канал. Эффективный изгиб теперь меньше 1 радиуса Земли. Основанием канала является земля. Верх канала - граница воздушной массы. Сигналы ослабевают при отражении от земли. Сигналы, которые вместо этого отражаются от поверхности воды (океана/озера), сохраняют гораздо большую силу. Одним из побочных эффектов канализации является уменьшение дальности полета самолета над инверсией. Большая часть канализации происходит ниже 3000 м (10 000 футов). Выше этого уровня воздух начинает становиться слишком разреженным по плотности, чтобы инверсии были достаточно сильными. Толщина воздуховода (которая равна высоте инверсии для поверхностного воздуховода) может приблизительно определить самую низкую используемую (затрагиваемую) частоту ( LUF ). Рисунок 3 иллюстрирует воздуховод.
5 ) ПОДНЯТЫЙ ТРОПОСФЕРНЫЙ КАНАЛ - В случаях, когда верхняя часть инверсии находится очень высоко над землей, может возникнуть возможность того, что влага низкого уровня поднимется и скапливается под верхней частью инверсии. В этих случаях могут образоваться 3 различных слоя воздушных масс - при этом поверхностный слой будет несколько теплее и суше, чем прохладный влажный воздух выше. Это приводит к тому, что канал будет приподнят над землей. Хотя сигналы передаются далеко от передатчика, приемники на низкой высоте не смогут их принять. Только высокие мачты или места на высоких холмах, которые "втыкаются" в канал, смогут принять сигналы. Часто это касается и передатчика, поскольку высокие мачты или места на высоких холмах, втыкающиеся в канал, получают к нему прямой доступ. Хотя основная часть захваченных сигналов остается в канале, они могут иногда выходить, обеспечивая случайный и неравномерный прием под каналом. Часто длинные каналы могут состоять из частей, которые находятся на поверхности, и частей, которые приподняты. Поднятый воздуховод, который достигает поверхности с обоих концов, может привести к дальнему приему без приема чего-либо еще между ними. Эти воздуховоды называют «тропо-червоточинами», поскольку они действуют как червоточины из научно-фантастических фильмов. На рисунке 4 показан поднятый воздуховод.
6 ) ТРОПОСФЕРНАЯ СУБРЕФРАКЦИЯ (-Tr) - Также известна в разговорной речи как "Анти-Тропо". Субрефракция происходит, когда нижняя тропосфера становится нестабильной с большим, чем обычно, падением температуры с высотой. Сигналы постепенно изгибаются вверх. Эффективный изгиб больше, чем нормальные 4/3 радиуса Земли. Это приводит к уменьшению дальности для всех сигналов. Степень аномального изгиба во время экстремального субрефракции намного меньше, чем наблюдаемая во время экстремальной суперрефракции. Рисунок 5 иллюстрирует субрефракцию.
Основные типы троп, классифицированные по метеорологии 1) РАДИАЦИОННЫЙ ТРОПО [R/Tr] - Также известен как радиационный охлаждающий тропо или ночной тропо. Обычное ночное явление, которое часто происходит в ясные, спокойные ночи на суше. Радиационное охлаждение приводит к более прохладным и влажным условиям вблизи поверхности, что формирует неглубокую инверсию. Эта инверсия обычно «сгорает» вскоре после восхода солнца. Из-за своей неглубокой природы радиационный тропо часто следует за рельефом земли.
2 ) HIGH-PRESSURE TROPO [H/Tr] - Также известно как Subsidence Tropo. Опускающийся воздух (проседание) в системе высокого давления нагревается и высыхает по мере своего спуска. Часто прохладный влажный воздух может оказаться в ловушке внизу, образуя инверсию. High-Pressure tropo может длиться весь день. Часто Radiation Tropo происходит одновременно ночью, блокируя более отдаленные сигналы от High-Pressure Tropo. В результате условия часто могут быть лучше в течение дня.
3) ФРОНТАЛЬНЫЙ ТРОПО [F/Tr] - Фронтальные инверсии можно обнаружить в области впереди приближающегося теплого фронта, позади отходящего холодного фронта или к северу от квазистационарного фронта. Ненастная погода часто сопровождает фронты и может препятствовать образованию протоков. Из-за обычно быстрого движения холодных фронтов холодные фронтальные тропособытия часто бывают кратковременными.
4) АДВЕКЦИОННЫЙ ТРОПО [A/Tr] - Адвективный тропо бывает двух видов:
4A) Адвективный тропо теплого воздуха [WA/Tr] происходит, когда теплый сухой воздух перекрывает более прохладную влажную землю (пример: недавно пролитая дождем земля), что приводит к неглубокой инверсии. 4B) Адвективный тропо холодного воздуха [CA/Tr] происходит, когда холодный влажный воздух подрезает более теплый сухой воздух наверху. Это часто может происходить вдоль северных и западных флангов тропических циклонов по мере их продвижения в умеренные зоны.
5) ТРОПОСКОПА [D/Tr] - Также известен в регионе как Тропо Чинук, Тропо Санта-Ана, Тропо Фён, Тропо Бора, Тропо Зонда и т. д. Тропокосопа вызывается воздухом, спускающимся вниз по склону горы, который нагревается и высыхает по мере спуска. Если изначально существовавшая воздушная масса достаточно холодная, она может попасть под инверсию.
6) VALLEY TROPO [V/Tr] - Теплый сухой воздух может перекрыть более холодный влажный воздух, захваченный в долине под образовавшейся инверсией. Это отличается от радиационного тропо, соответствующего топографии, тем, что инверсия может сохраняться в течение всего дня, еще долго после того, как любые радиационные эффекты рассеялись.
7) МОРСКОЙ ТРОП [M/Tr] - Также известен как морской тропо, океанический тропо или тропо с эффектом озера. Морской тропо возникает, когда теплый сухой воздух перекрывает более прохладный водоем. Морские инверсии часто распространяются на всю ширину озер и могут простираться на тысячи миль над океаном. Он также распространяется в прибрежные районы посредством морских или озерных бризов. Морской тропо может усиливаться или сочетаться с другими типами, такими как тропо высокого давления. Обычно он достигает пика во второй половине дня, когда инверсия самая сильная. За пределами экваториальной зоны весна и начало лета являются лучшим сезоном.
Что насчет каналов испарения ?
Каналы испарения — это вездесущее явление над водоемами, которое влияет на микроволновые частоты. Они вызваны резким падением влажности над водой. Из-за их вездесущей природы их не следует считать аномальным распространением (в смысле моды DX). Толщина этих поверхностных каналов варьируется от 0 до 100 футов (0–30 м). Эти небольшие толщины будут поддерживать только частоты > 3 ГГц. Каналы испарения не распространяются вглубь суши. RACON (радиолокационные маяки) и судовые радары — это передатчики, диапазоны которых обычно расширяются за счет каналов испарения. Иногда это вызывает трудности с интерпретацией радиолокационных эхосигналов.
Более толстые инверсии и каналы, возникающие над водоемами или вблизи них и влияющие на частоты < 3 ГГц, являются результатом погодных систем (как синоптических, так и мезомасштабных), создающих морские тропические режимы (отмеченные выше), тропические режимы высокого давления и т. д. На микроволновых частотах другие тропические режимы также могут соединяться с вездесущими испарительными каналами и расширяться за счет них.
Что подразумевается под «инверсией» ?
В нормальной тропосфере (самом нижнем слое атмосферы) температура уменьшается с высотой, а относительная влажность увеличивается. При инверсии происходит обратное: температура увеличивается с высотой и/или относительная влажность уменьшается с высотой.
Экзотические тропосферные DX-режимы Вот некоторые другие тропосферные моды, которые встречаются реже и экзотические:
1) РАССЕЯНИЕ ДОЖДЕМ (RS) - Рассеивание дождем происходит в основном в верхних диапазонах УВЧ и микроволновых. Полоса очень сильного дождя на расстоянии может рассеивать или даже отражать сигналы. Этот эффект используется в метеорологических радарах. (Обратите внимание, что снег не является полезным отражателем). Может показаться, что сигналы приходят с неправильного направления - со стороны полосы дождя, а не передатчика.
2) ГРАД (HS) — похоже на град, но вызвано градом.
3) ICE PELLET SCATTER (SS) — в США известен как Sleet Scatter. Похож на Rain Scatter, но вызван Ice Pellets.
4) LIGHTNING SCATTER (LS) — Lightning Scatter — это редко встречающийся режим, который влияет на УВЧ и микроволновые печи. Он очень похож на Meteor Scatter (MS). Быстрые короткие всплески приема вызваны отражением от ионизированных следов, оставленных ударами молний.5) РАССЕЯНИЕ ВОЗДУХА (AS) - Вызывается отражениями от самолетов. Рассеивание самолетов чаще встречается в радиусе 10 миль от действующего аэропорта.
Всеприсутствующие моды.
Отражения от холмов, гор, зданий и дифракция на лезвии ножа сами по себе не считаются настоящими DX-модами, поскольку они всеприсутствующие. Однако, когда они присутствуют в сочетании с тропо, они могут помочь расширить диапазон сигнала еще больше."Skip".
В ионосфере также существуют условия, которые обеспечивают дальний прием с помощью совершенно другого набора режимов (в основном влияющих на частоты ниже ~ 120 МГц). Ионосферный пропуск и рассеяние вызваны не погодой, а взаимодействием между Солнцем и внешней атмосферой Земли, конвергенцией ионосферных ветров, которая увеличивает концентрацию ионных ядер, таких как метеорная или земная пыль (вулканическая и т. д.), грозовыми спрайтами и другими возможными явлениями. Ионосферное распространение также можно классифицировать по характеру. К ним относятся спорадический E-пропуск (ES), авроральный E-пропуск (AE), авроральное рассеяние (AU), F2-пропуск (F2), трансэкваториальный (TE), метеорное рассеяние (MS) и ионосферное рассеяние (IS). Для получения дополнительной информации об этих режимах обратитесь к статье Википедии ораспространении VHF-UHF.
При обсуждении распространения радиоволн следует стараться не называть тропосферное распространение "Skip", поскольку это зарезервировано для ионосферного распространения. Разговорный термин "Tropo" (TR) более уместен и технически корректен.
