VALIDATION OF REMOTE MEASUREMENT OF RAIN CHARACTERISTICS BY THE METHOD OF DOUBLE FREQUENCY RADAR SENSING
Subject and Purpose. Th e development of radar methods for measuring liquid-drop precipitation characteristics is of great importance for studying physical processes in the atmosphere and for lots of applied problems to be solved. At the same time, an experimental research of these methods in situ i...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім «Академперіодика»
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1377 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Radio physics and radio astronomy |
Репозитарії
Radio physics and radio astronomy| id |
oai:ri.kharkov.ua:article-1377 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Radio physics and radio astronomy |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
|
| spellingShingle |
Linkova, A. M. Mogyla, A. A. Rudnev, H. O. Kantsedal, V. M. Khomenko, S. I. VALIDATION OF REMOTE MEASUREMENT OF RAIN CHARACTERISTICS BY THE METHOD OF DOUBLE FREQUENCY RADAR SENSING |
| topic_facet |
|
| format |
Article |
| author |
Linkova, A. M. Mogyla, A. A. Rudnev, H. O. Kantsedal, V. M. Khomenko, S. I. |
| author_facet |
Linkova, A. M. Mogyla, A. A. Rudnev, H. O. Kantsedal, V. M. Khomenko, S. I. |
| author_sort |
Linkova, A. M. |
| title |
VALIDATION OF REMOTE MEASUREMENT OF RAIN CHARACTERISTICS BY THE METHOD OF DOUBLE FREQUENCY RADAR SENSING |
| title_short |
VALIDATION OF REMOTE MEASUREMENT OF RAIN CHARACTERISTICS BY THE METHOD OF DOUBLE FREQUENCY RADAR SENSING |
| title_full |
VALIDATION OF REMOTE MEASUREMENT OF RAIN CHARACTERISTICS BY THE METHOD OF DOUBLE FREQUENCY RADAR SENSING |
| title_fullStr |
VALIDATION OF REMOTE MEASUREMENT OF RAIN CHARACTERISTICS BY THE METHOD OF DOUBLE FREQUENCY RADAR SENSING |
| title_full_unstemmed |
VALIDATION OF REMOTE MEASUREMENT OF RAIN CHARACTERISTICS BY THE METHOD OF DOUBLE FREQUENCY RADAR SENSING |
| title_sort |
validation of remote measurement of rain characteristics by the method of double frequency radar sensing |
| title_alt |
ВАЛІДАЦІЯ ДИСТАНЦІЙНОГО МЕТОДУ ВИМІРЮВАННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДОЩУ, ЗАСНОВАНОГО НА ДВОЧАСТОТНОМУ РАДІОЛОКАЦІЙНОМУ ЗОНДУВАННІ |
| description |
Subject and Purpose. Th e development of radar methods for measuring liquid-drop precipitation characteristics is of great importance for studying physical processes in the atmosphere and for lots of applied problems to be solved. At the same time, an experimental research of these methods in situ is essential to determine their frames and scope and estimate retrieval errors of the rain parameters. The purpose of the work is to evaluate effectiveness of the previously proposed method that is based on the parametrization of the distribution function of drops by size, uses averaged touch-probing data of the three-parameter gamma distribution of the parameters versus the rain intensity, and employs the double-frequency method of precipitation remote sensing. For its validation, the rain intensity results obtained by the radar sensing are compared with the data taken from the ground raingauge.Methods and Methodology. The measurement results gained by the proposed method are compared with the measurement results obtained by the standard technique.Results. An experimental study using the previously developed algorithm and with a refined double-frequency weather radar MRL-1 has been given to the double-frequency sensing of liquid-drop precipitation. The obtained results show that the proposed data processing algorithm for double-frequency sensing of liquid-drop precipitation is good at the rain intensity retrieval and makes it possible to estimate liquid precipitation amounts over long periods of time.Conclusion. The rain intensity measured with the use of meteo radar almost completely coincides, both qualitatively and quantitatively, with the data from the ground raingauge. The algorithm proposed by the authors for processing double-frequency radar sensing data on liquid-drop precipitation retrieves the rain intensity and, also, evaluates liquid-drop precipitation amounts.Keywords: inverse problem, double frequency sensing, rain intensity, radar, raingaugeManuscript submitted 24.11.2021Radio phys. radio astron. 2022, 27(1): 038-047REFERENCES1. Sulakvelidze, G.L., Abshaev, M.T., 1968. Measurement of precipitation intensity by multi frequency radar. Trudy Vysokogornogo geophisicheskogo instituta, 11, pp. 198—214 (in Russian).2. Abshaev, M.T., Dadali, Yu.A., 1966. About the possibilities of microstructural studies of clouds and precipitation by radar methods. Trudy Vysokogornogo geophisicheskogo instituta, 5, pp. 71—85 (in Russian).3. Litvinov, I.V., 1974. Th e structure of atmospheric precipitation. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ. (in Russian).4. Linkova, A.M., 2011. Using microstructural parameters for data processing of double frequency measurements of rain intensity. Radiofiz. Elektron., 2(16)(1), pp. 33—38 (in Russian).5. Zabolotskaya, T.N., 1970. Relationship between the parameters of the gamma distribution by size and the characteristics of precipitation. Trydy UkrNIGMI, 86, pp. 127—131 (in Russian).6. Belov, E.N., Voitovich, O. A., Makulina, T.A., Rudnev, G.A., Khlopov, G.I., Khomenko, S.I., 2009. Hardware and software complex for the study of reflections from meteorological formations. In: V.M. Yakovenko, ed. 2009. Radiofizika i elektronika. Kharkov: IRE NAS of Ukraine Publ. 15(1), pp. 57—63 (in Russian).7. Mogyla, A.A., Mytsenko, I.M., Voytovich, O.A., Khomenko, S.I., 2019. Building a Passive-Active Radiometeorological Measuring System Based on Dual-Frequency Radar. Telecommunications and Radio Engineering, 78(15), pp. 1355-1367. DOI: https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v78.i15.508. Voytovich, O.A., 2013. Radiophysical complex for remote sensing of meteorological objects. In: Information processing systems. Ivan Kozhedub Kharkiv National Air Force University (KNAFU) Kharkov: KNAFU Publ. 2(109), pp. 21—26 (in Russian).9. Mytsenko, I.M., Halameida, D.D., 2018. Pulse logarithmic amplifi er with automatic gain control in the frequency range 1 MHz...8 GHz. Radiofi z. Elektron., 23(1), pp. 5-9 (in Russian). DOI: https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v77.i9.7010. Rincon R.F., Lang R.H., 2002. Microwave link dual-wavelength measurements of path-average attenuation for the estimation of drop size distributions and rainfall. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 40(4), pp. 760-770. DOI: https://doi.org/10.1109/TGRS.2002.100632411. Marzoug, M., Amayenc, P., 1994. A Class of Single- and Dual-Frequency Algorithms for Rain-Rate Profi ling from a Spaceborne Radar. Pad I: Principle and Tests from Numerical Simulations. J. Atmos. Ocean. Technol., 11, pp. 1480-1506. DOI: https://doi.org/10.1175/1520-0426(1994)011<1480:ACOSAD>2.0.CO;212. Linkova, A.M., 2021. Taking into account the signal attenuation for retrieval of rain intensity by double-frequency sensing. Radiofi z. Elektron., 26(3), pp. 3-10 (in Ukrainian). DOI: https://doi.org/10.15407/rej2021.03.00313. Bazlova, T.A., Bocharnikov, N.V., Brylev, G.B., Kuznetsova, L.I., Linev, A.G., Malanichev, S.A., Olenev, V.A., Parkinen, T.V., Solonin, A.S., Ustinov, V.K., Frolov, V.I., Chetverikova, E.S., Yakimainen, N.A., 2002. Meteorological automated radar networks. S-P: Gidrometeoizdat Publ. (in Russian).14. Voytovich, O.A., Linkova, A.M., Khlopov, G.I., 2011. Double frequency sensing of rain parameters. Radiofiz. Electron., 2(16)(3), pp. 51—60 (in Russian). |
| publisher |
Видавничий дім «Академперіодика» |
| publishDate |
2023 |
| url |
http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1377 |
| work_keys_str_mv |
AT linkovaam validationofremotemeasurementofraincharacteristicsbythemethodofdoublefrequencyradarsensing AT mogylaaa validationofremotemeasurementofraincharacteristicsbythemethodofdoublefrequencyradarsensing AT rudnevho validationofremotemeasurementofraincharacteristicsbythemethodofdoublefrequencyradarsensing AT kantsedalvm validationofremotemeasurementofraincharacteristicsbythemethodofdoublefrequencyradarsensing AT khomenkosi validationofremotemeasurementofraincharacteristicsbythemethodofdoublefrequencyradarsensing AT linkovaam valídacíâdistancíjnogometoduvimírûvannâharakteristikdoŝuzasnovanogonadvočastotnomuradíolokacíjnomuzonduvanní AT mogylaaa valídacíâdistancíjnogometoduvimírûvannâharakteristikdoŝuzasnovanogonadvočastotnomuradíolokacíjnomuzonduvanní AT rudnevho valídacíâdistancíjnogometoduvimírûvannâharakteristikdoŝuzasnovanogonadvočastotnomuradíolokacíjnomuzonduvanní AT kantsedalvm valídacíâdistancíjnogometoduvimírûvannâharakteristikdoŝuzasnovanogonadvočastotnomuradíolokacíjnomuzonduvanní AT khomenkosi valídacíâdistancíjnogometoduvimírûvannâharakteristikdoŝuzasnovanogonadvočastotnomuradíolokacíjnomuzonduvanní |
| first_indexed |
2024-05-26T06:28:45Z |
| last_indexed |
2024-05-26T06:28:45Z |
| _version_ |
1802895107127508992 |
| spelling |
oai:ri.kharkov.ua:article-13772023-06-20T14:13:38Z VALIDATION OF REMOTE MEASUREMENT OF RAIN CHARACTERISTICS BY THE METHOD OF DOUBLE FREQUENCY RADAR SENSING ВАЛІДАЦІЯ ДИСТАНЦІЙНОГО МЕТОДУ ВИМІРЮВАННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДОЩУ, ЗАСНОВАНОГО НА ДВОЧАСТОТНОМУ РАДІОЛОКАЦІЙНОМУ ЗОНДУВАННІ Linkova, A. M. Mogyla, A. A. Rudnev, H. O. Kantsedal, V. M. Khomenko, S. I. Subject and Purpose. Th e development of radar methods for measuring liquid-drop precipitation characteristics is of great importance for studying physical processes in the atmosphere and for lots of applied problems to be solved. At the same time, an experimental research of these methods in situ is essential to determine their frames and scope and estimate retrieval errors of the rain parameters. The purpose of the work is to evaluate effectiveness of the previously proposed method that is based on the parametrization of the distribution function of drops by size, uses averaged touch-probing data of the three-parameter gamma distribution of the parameters versus the rain intensity, and employs the double-frequency method of precipitation remote sensing. For its validation, the rain intensity results obtained by the radar sensing are compared with the data taken from the ground raingauge.Methods and Methodology. The measurement results gained by the proposed method are compared with the measurement results obtained by the standard technique.Results. An experimental study using the previously developed algorithm and with a refined double-frequency weather radar MRL-1 has been given to the double-frequency sensing of liquid-drop precipitation. The obtained results show that the proposed data processing algorithm for double-frequency sensing of liquid-drop precipitation is good at the rain intensity retrieval and makes it possible to estimate liquid precipitation amounts over long periods of time.Conclusion. The rain intensity measured with the use of meteo radar almost completely coincides, both qualitatively and quantitatively, with the data from the ground raingauge. The algorithm proposed by the authors for processing double-frequency radar sensing data on liquid-drop precipitation retrieves the rain intensity and, also, evaluates liquid-drop precipitation amounts.Keywords: inverse problem, double frequency sensing, rain intensity, radar, raingaugeManuscript submitted 24.11.2021Radio phys. radio astron. 2022, 27(1): 038-047REFERENCES1. Sulakvelidze, G.L., Abshaev, M.T., 1968. Measurement of precipitation intensity by multi frequency radar. Trudy Vysokogornogo geophisicheskogo instituta, 11, pp. 198—214 (in Russian).2. Abshaev, M.T., Dadali, Yu.A., 1966. About the possibilities of microstructural studies of clouds and precipitation by radar methods. Trudy Vysokogornogo geophisicheskogo instituta, 5, pp. 71—85 (in Russian).3. Litvinov, I.V., 1974. Th e structure of atmospheric precipitation. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ. (in Russian).4. Linkova, A.M., 2011. Using microstructural parameters for data processing of double frequency measurements of rain intensity. Radiofiz. Elektron., 2(16)(1), pp. 33—38 (in Russian).5. Zabolotskaya, T.N., 1970. Relationship between the parameters of the gamma distribution by size and the characteristics of precipitation. Trydy UkrNIGMI, 86, pp. 127—131 (in Russian).6. Belov, E.N., Voitovich, O. A., Makulina, T.A., Rudnev, G.A., Khlopov, G.I., Khomenko, S.I., 2009. Hardware and software complex for the study of reflections from meteorological formations. In: V.M. Yakovenko, ed. 2009. Radiofizika i elektronika. Kharkov: IRE NAS of Ukraine Publ. 15(1), pp. 57—63 (in Russian).7. Mogyla, A.A., Mytsenko, I.M., Voytovich, O.A., Khomenko, S.I., 2019. Building a Passive-Active Radiometeorological Measuring System Based on Dual-Frequency Radar. Telecommunications and Radio Engineering, 78(15), pp. 1355-1367. DOI: https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v78.i15.508. Voytovich, O.A., 2013. Radiophysical complex for remote sensing of meteorological objects. In: Information processing systems. Ivan Kozhedub Kharkiv National Air Force University (KNAFU) Kharkov: KNAFU Publ. 2(109), pp. 21—26 (in Russian).9. Mytsenko, I.M., Halameida, D.D., 2018. Pulse logarithmic amplifi er with automatic gain control in the frequency range 1 MHz...8 GHz. Radiofi z. Elektron., 23(1), pp. 5-9 (in Russian). DOI: https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v77.i9.7010. Rincon R.F., Lang R.H., 2002. Microwave link dual-wavelength measurements of path-average attenuation for the estimation of drop size distributions and rainfall. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 40(4), pp. 760-770. DOI: https://doi.org/10.1109/TGRS.2002.100632411. Marzoug, M., Amayenc, P., 1994. A Class of Single- and Dual-Frequency Algorithms for Rain-Rate Profi ling from a Spaceborne Radar. Pad I: Principle and Tests from Numerical Simulations. J. Atmos. Ocean. Technol., 11, pp. 1480-1506. DOI: https://doi.org/10.1175/1520-0426(1994)011<1480:ACOSAD>2.0.CO;212. Linkova, A.M., 2021. Taking into account the signal attenuation for retrieval of rain intensity by double-frequency sensing. Radiofi z. Elektron., 26(3), pp. 3-10 (in Ukrainian). DOI: https://doi.org/10.15407/rej2021.03.00313. Bazlova, T.A., Bocharnikov, N.V., Brylev, G.B., Kuznetsova, L.I., Linev, A.G., Malanichev, S.A., Olenev, V.A., Parkinen, T.V., Solonin, A.S., Ustinov, V.K., Frolov, V.I., Chetverikova, E.S., Yakimainen, N.A., 2002. Meteorological automated radar networks. S-P: Gidrometeoizdat Publ. (in Russian).14. Voytovich, O.A., Linkova, A.M., Khlopov, G.I., 2011. Double frequency sensing of rain parameters. Radiofiz. Electron., 2(16)(3), pp. 51—60 (in Russian). Предмет і мета роботи. Розроблення нових радіолокаційних методів вимірювання характеристик рідинно-крапельних опадів представляє значний інтерес для дослідження фізичних процесів у атмосфері та вирішення багатьох прикладних задач. Експериментальне дослідження таких методів у натурних умовах дозволяє визначити рамки їх застосовності та помилки відновлення параметрів дощу. Метою цієї роботи є оцінка ефективності раніше розробленого авторами методу, який засновано на параметризації функції розподілу крапель за розмірами, використанні усереднених даних контактних вимірювань трипараметричного гамма-розподілу параметрів залежно від інтенсивності дощу та на двочастотному дистанційному зондуванні опадів. Визначення ефективності пропонованого методу проводиться шляхом порівняння результатів його застосування з результатами вимірювання інтенсивності дощу з використанням наземного дощоміра.Методи і методологія роботи. Методологія роботи заснована на порівнянні результатів вимірювання методом, що перевіряється, з результатами вимірювання, що отримані за допомогою еталонного методу.Результати роботи. Проведено експериментальне дослідження двочастотного зондування рідинно-крапельних опадів на основі раніше розробленого алгоритму і за допомогою модернізованого двочастотного метеорадара МРЛ-1. Отриманірезультати показують, що запропонований алгоритм обробки даних двочастотного зондування рідинно-крапельних опадів дозволяє визначати інтенсивність дощу і оцінювати їх кількість.Висновок. Інтенсивність дощу, що виміряна за допомогою метеорадара, має майже повний якісний та кількісний збіг з інтенсивністю, яку визначено за допомогою дощоміра. Запропонований авторами алгоритм обробки даних двочастотного зондування рідинно-крапельних опадів дозволяє визначати інтенсивність дощу та оцінювати кількість рідинно-крапельних опадів.Ключові слова: обернена задача, двочастотне зондування, інтенсивність дощу, радар, дощомірСтаття надійшла до редакції 24.11.2021Radio phys. radio astron. 2022, 27(1): 038-047БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК1. Сулаквелидзе Г.Л., Абшаев М. Т. Измерение интенсивности осадков мультилокатором. Тр. Высокогорного геофизического института. 1968. Вып. 11. С. 198—214.2. Абшаев М.Т., Дадали Ю.А. О возможностях радиолокационного исследования микроструктуры облаков и осадков. Тр. Высокогорного геофизического института. 1966. Вып. 5. С. 71—85.3. Литвинов И.В. Структура атмосферных осадков. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 153 с.4. Линкова А.М. Использование микроструктурных параметров для обработки данных двухчастотного измерения интенсивности дождя. Радиофизика и электроника. 2011. Т. 2(16), No 1. С. 33—38.5. Заболоцкая Т.Н. Связь параметров гамма-распределения по размерам с характеристиками осадков. Тр. Укр. науч.-исслед. гидрометеорологического ин-та. 1970. Вып. 86. С. 127—131.6. Белов Е.Н., Войтович О.А., Макулина Т.А., Руднев Г.А., Хлопов Г.И., Хоменко С.И. Аппаратурно-программный комплекс для исследования отражений от метеообразований. Радиофизика и электроника: сб. науч. тр. Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. Харьков, 2009. Т. 15, No 1. С. 57—63.7. Mogyla A.A., Mytsenko I.M., Voytovich O.A., Khomenko S.I. Building a Passive-Active Radiometeorological Measuring System Based on Dual-Frequency Radar. Telecommunications and Radio Engineering. 2019. Vol. 78, Iss. 15. P. 1355—1367.8. Войтович О.А. Радиофизический комплекс дистанционного зондирования метеообъектов. Системи обробки інформації: зб. наук. пр. Харк. нац. ун-т Повітр. Сил ім. Івана Кожедуба. Харків: 2013. Вип. 2(109). С. 21—26.9. Мыценко И.М., Халамейда Д.Д. Импульсный логарифмический усилитель с автоматической регулировкой усиления в диапазоне частот 1 МГц...8 ГГц. Радиофизика и электроника. 2018. Т. 23, No 1. С. 4—9.10. Rincon R.F., Lang R.H. Microwave link dual-wavelength measurements of path-average attenuation for the estimation of drop size distributions and rainfall. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2002. Vol. 40, Iss. 4. P. 760—770.11. Marzoug M, Amayenc P. A Class of Single- and Dual-Frequency Algorithms for Rain-Rate Profi ling from a Spaceborne Radar. Pad I: Principle and Tests from Numerical Simulations. J. Atmos. Ocean. Technol. 1994. Vol. 11. P. 1480—1506.12. Лінкова А.М. Урахування ослаблення сигналів при відновленні інтенсивності дощу за допомогою двочастотного зондування. Радіофізика та електроніка. 2021. Т. 26, No 3. С. 3—10.13. Базлова Т.А., Бочарников Н.В., Брылев Г.Б., Кузнецова Л.И., Линев А.Г., Маланичев С.А., Оленев В.А., Паркинен Т.В., Солонин А.С., Устинов В.К., Фролов В.И., Четверикова Е.С., Якимайнен Н.А. Метеорологические автоматизированныерадиолокационные сети. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002.14. Войтович О.А., Линкова А.М., Хлопов Г.И. Двухчастотное профилирование параметров дождя. Радиофизика и электроника. 2011. Т. 2(16), No 3. С. 51—60. Видавничий дім «Академперіодика» 2023-06-13 Article Article application/pdf http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1377 10.15407/rpra27.01.038 РАДИОФИЗИКА И РАДИОАСТРОНОМИЯ; Vol 27, No 1 (2022); 38 RADIO PHYSICS AND RADIO ASTRONOMY; Vol 27, No 1 (2022); 38 РАДІОФІЗИКА І РАДІОАСТРОНОМІЯ; Vol 27, No 1 (2022); 38 2415-7007 1027-9636 10.15407/rpra27.01 uk http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1377/pdf Copyright (c) 2022 RADIO PHYSICS AND RADIO ASTRONOMY |