METHOD OF THE ATMOSPHERE BRIGHTNESS TEMPERATURE MEASURING AT FREQUENCIES AROUND 100 GHZ

• Datum: 2024
• Hauptverfasser: Korolev, A. M., Myshenko, V. V., Zakharenko, V. V., Chechotkin, D. L., Shulga, D. V.
• Format: Artikel
• Sprache: Ukrainian
• Veröffentlicht: Видавничий дім «Академперіодика» 2024
• Schlagworte: millimeter waves; zenith bright temperature; aeronomy; atmospheric sections
• Online Zugang: http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1446
• Назва журналу: Radio physics and radio astronomy

Предмет і мета роботи. Розглянуто вдосконалення методики вимірювань яскравісної температури атмосфери на частотах близько 100 ГГц. Проаналізовано можливості установки дистанційного зондування атмосферного монооксиду вуглецю (СО), розробленої в Радіоастрономічному інституті НАН України (РІ НАНУ). Показано, що функціональні можливості цього інструменту можуть бути суттєво розширені. Він може надавати більше оперативної інформації про тропосферу, корисної для аерономії та радіоастрономії. Метою роботи є вдосконалення методики вимірювання яскравісної температури атмосфери стосовно існуючої установки та визначення можливості використання широкосмугового каналу спектрорадіометра для вимірювання яскравісної температури неба.Методи та методологія. Проведено детальний аналіз існуючої установки для моніторингу атмосферного СО та вдосконалено методику вимірювання. Показано, що широкосмуговий канал цього приладу, створеного як сервісний, можна використовувати для вимірювання яскравісної температури тропосфери. Таке вимірювання дозволить створити базу даних зенітної яскравісної температури неба на частотах близько 100 ГГц.Результати. Показано можливість створення бази даних яскравісної температури неба на частотах близько 100 ГГц. Для цього необхідно провести незначні модифікації приладу. Головне — внести зміни у файл даних широкосмугового каналу та створити програму для перетворення отриманих даних з установки в значення яскравісної температури за вказаними формулами. Представлено всі необхідні формули для наведення результатів спостережень у вигляді яскравісних температур.Висновки. Розрахунками та в експерименті було доведено, що на базі існуючої установки для моніторингу атмосферного СО можливо створити базу даних зенітної яскравісної температури тропосфери над Харковом (Україна) на частотах близько 100 ГГц. Висока стабільність радіометричної частини установки дозволяє визначати яскравісну температуру неба з точністю, яка є достатньою для аерономічних, радіоастрономічних і радіофізичних досліджень. На підставі аналітичних розрахунків і експериментальних даних визначено необхідні доробки для створення такої бази даних.Ключові слова: міліметрові хвилі, яскравісна температура тропосфери, аерономія, атмосферні розрізиСтаття надійшла до редакції  19.03.2024Radio phys. radio astron. 2024, 29(3): 206-213БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК            1. Butler A.H., Sjoberg J.P., Seidel D.J., Rosenlof K.H. A sudden stratospheric warming compendium. Earth Syst. Sci. Data. 2017. Vol. 9, Iss. 1. P. 63—76. DOI: 10.5194/essd-9-63-2017            2. Stahli O., Murk A., Kampfer N., Matzler C., Friksson P. Microwave radiometer to retrieve temperature profile from surface to the stratopause. Atmos. Meas. Tech. 2013. Vol. 6, Iss. 9. P. 2477—2494. DOI: 10.5194/amt-6-2477-2013            3. Ingold T., Peter R., Kampfer N. Weighted mean tropospheric temperature and determination at millimeterwave frequencies for ground-based applications. Radio Sci. 1998. Vol. 33, Iss. 4. P. 905—918. DOI: 10.1029/98RS01000            4. Han Y., Westwater Ed. Analysis and improvement of tipping calibration for ground-based microwave radiometers. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2000. Vol. 38, Iss. 3. P. 1260—1276. DOI: 10.1109/36.843018            5. Osseiran A., Boccardi F., Braun V., Kusume K., Marsch P., Maternia M., Queseth O., Schellman M., Schotten H. Scenarios for 5G mobile and wireless communications: the vision of the METIS project. IEEE Commun. Mag. 2014. Vol. 52, Iss. 5. P. 26—35. DOI: 10.1109/MCOM.2014.6815890            6. Piddyachiy V., Shulga V., Myshenko V., Korolev A., Antyfeyev O., Shulga D., Forkman P. Microwave radiometer for spectral observations of mesospherie carbon monoxide at 115 GHz over Кharkiv, Ukraine. J. Infrared, Millimeter, Terahertz Waves. 2017. Vol. 38, Iss. 3. P. 292—302. DOI: 10.1007/s10762-016-0334-1            7. Wang Y., Shulga V., Milinevsky G., Patoka A., Evtushevsky A., Klekociuk A., Han W., Myshenko V., Antyufeyev A. Winter 2018 major sadden stratospheric warming impact on midlatitude mtsosphere from microwave radiometer measurements. Atmos. Chem. Phys. 2019. Vol. 19, Iss. 15. P. 10303—10317. DOI: 10.5194/acp-19-10303-2019            8. Shi Y., Shulga V., Ivaniha O., Wang Y., Evtushevsky O., Milinevsky G., Klekociuk A., Patoka A., Hanand W., Shulga D. Comparison of Major Sudden Stratospheric Warming Impacts on the Mid-Latitude Mesosphere Based on Local Microwave Radiometer CO Observation in 2018 and 2019. Remote Sens. 2020. Vol. 12, Iss. 23, id. 3950. 19 p. DOI: 10.3390/rs12233950            9. Мышенко В.В., Шульга В.М., Королев А.М., Карелин Ю.В., Чечеткин Д.Л., Антюфеев А.В., Патока А.Н. Гетеродины аэро- номических приемников миллиметрового диапазона. Радиофизика и радиоастрономия. 2019. Т. 24, № 2. С. 144—153. DOI: 10.15407/rpra24.02.144            10. Antyufeyev A., Shulga V. FFT – based digital spectrum analyzer on single PC. Radiotekhnika. 2005. No. 10. P. 145—148.            11. Корольов О.М., Карелін Ю.В., Антюфєєв О.В., Шульга В.М., Мишенко В.В., Чечоткін Д.Л., Шульга Д.В., Патока О.М., Маринко К.В. Аерономічна радіоспектрометрія з калібруванням за віртуальними джерелами. Радiофiзика i радiоастро- номiя. 2022. Т. 27, № 3. С. 219—228. DOI: 10.15407/rpra27.03.219            12. Шульга В.М., Чечоткін Д.Л., Мишенко В.В., Антюфеев О.В. Маринко К.В. Програмне забезпечення реєстратора сигналу континуального каналу аерономного приймача (ПЗ «Continuum Channel»). Свідоцтво про реєстрацію авторського пра- ва  на твір №104191 (21 квітня 2021 р).            13. Forkman P., Christensen O.M., Erikson P., Billade B., Vassilev V., Shulga V.M. A compact receiver system for simultaneous measurements of mesospheric CO and O3. Geosci. Instrum. Method. Data Syst. 2016. Vol. 5, Iss. 1. P. 27—44. DOI: 10.5194/gi-5- 27-2016