انتشار غير طبيعي

يشمل الانتشار الشاذ (يُختصر أحيانًا إلى الانتشار الشاذ أو الانتشار الشاذ ) [ 1 ] أشكالًا مختلفة من انتشار الموجات الراديوية نتيجةً لتوزيع غير معتاد لدرجة الحرارة والرطوبة مع الارتفاع في الغلاف الجوي. [ 2 ] وبينما يشمل هذا الانتشار خسائر أكبر من تلك الموجودة في الغلاف الجوي القياسي، فإنه في التطبيقات العملية يُقصد به غالبًا الحالات التي تنتشر فيها الإشارة إلى ما وراء الأفق الراديوي المعتاد.

قد يتسبب الانتشار غير الطبيعي في حدوث تداخل في اتصالات الراديو VHF وUHF إذا كانت المحطات البعيدة تستخدم نفس التردد الذي تستخدمه الخدمات المحلية. فعلى سبيل المثال، قد يتعطل البث التلفزيوني التناظري الأرضي بسبب المحطات البعيدة على نفس القناة، أو قد يتعرض لتشويش في الإشارات المرسلة (ظاهرة التداخل) . وقد تُنتج أنظمة الرادار نطاقات أو اتجاهات غير دقيقة للأهداف البعيدة إذا انحنى شعاع الرادار بفعل تأثيرات الانتشار. ومع ذلك، يستفيد هواة الراديو من هذه التأثيرات في استقبال إشارات التلفزيون والراديو FM البعيدة .

الأسباب

ملف درجة حرارة الهواء

الانكسار الفائق في تشغيل الرادار

الافتراض الأول لتوقع انتشار الموجات الراديوية هو أنها تتحرك عبر هواء تنخفض درجة حرارته بمعدل ثابت مع الارتفاع في طبقة التروبوسفير . يؤدي هذا إلى انحناء طفيف (انكسار) مسار الموجة باتجاه الأرض، مما يفسر مداها الفعال الذي يزيد قليلاً عن المسافة الهندسية إلى الأفق. أي تغيير في هذا التدرج الحراري سيؤثر على مسار الموجة. [ 2 ] يمكن تقسيم التغيرات في المسار إلى انكسار فائق وانكسار سفلي . [ 3 ]

الانكسار الفائق

من الشائع جدًا تشكل انقلابات حرارية قرب سطح الأرض، كأن يبرد الهواء ليلًا بينما يبقى دافئًا في طبقات الجو العليا. ويحدث هذا أيضًا في طبقات الجو العليا عندما تعلو كتلة هوائية دافئة وجافة كتلة هوائية باردة، كما في حالة الهبوط الجوي الناتج عن ازدياد الضغط الجوي المرتفع. يزداد معامل انكسار الهواء في كلتا الحالتين، وتنحني الموجة الكهرومغناطيسية نحو الأرض بدلًا من أن تستمر في الصعود.

في عملية الانعكاس السطحي، سيصطدم الشعاع في النهاية بالأرض، وقد ينعكس جزء منه عائدًا نحو الباعث. أما في عملية الانعكاس الجوي العلوي، فسيكون الانحناء محصورًا في الطبقة المعنية، ولكنه سيمتد على طول مسار الشعاع، وربما يتجاوز أفق الإرسال المعتاد.

قناة جوية

عندما يكون الانعكاس قويًا جدًا وضحلًا، تنحصر الموجة الكهرومغناطيسية داخل طبقة الانعكاس. يرتد الشعاع عدة مرات داخل هذه الطبقة كما هو الحال داخل دليل موجي . في القنوات السطحية، يصطدم الشعاع بالأرض عدة مرات، مما يُسبب أصداءً عائدة على مسافات منتظمة باتجاه المُرسِل. أما في القنوات المرتفعة، فيمكن أن يمتد الإرسال إلى مسافات شاسعة.

الانكسار الفرعي

الانكسار في تشغيل الرادار

من ناحية أخرى، إذا كان الهواء غير مستقر ويبرد بشكل أسرع من الغلاف الجوي القياسي مع الارتفاع، فإن الموجة تكون أعلى من المتوقع ويمكن أن تخطئ جهاز الاستقبال المقصود.

أسباب أخرى

ومن الطرق الأخرى التي يتم من خلالها تسجيل الانتشار الشاذ، التشتت التروبوسفيري الذي يسبب اضطرابات في طبقة التروبوسفير ، والتشتت الناتج عن النيازك ، والانكسار في المناطق والطبقات المتأينة من طبقة الأيونوسفير ، والانعكاس من طبقة الأيونوسفير. [ 3 ]

وأخيرًا، فإن انتشار الموجات المتعددة بالقرب من سطح الأرض له أسباب متعددة، بما في ذلك التوجيه الجوي، وانعكاس وانكسار الأيونوسفير، والانعكاس من المسطحات المائية والأجسام الأرضية مثل الجبال والمباني.

في الإذاعة

قد يُشكل الانتشار الشاذ عاملاً مُحدداً لانتشار الموجات الراديوية، وخاصةً الانكسار الفائق. مع ذلك، يُعدّ الانعكاس على طبقة الأيونوسفير استخداماً شائعاً لهذه الظاهرة لتوسيع نطاق الإشارة. أما الانعكاسات أو الانكسارات المتعددة الأخرى، فهي أكثر تعقيداً في التنبؤ بها، ولكنها قد تكون مفيدة أيضاً.

رادار

يعتمد موقع أصداء الرادار بشكل كبير على فرضية الانخفاض القياسي في درجة الحرارة. ومع ذلك، قد يختلف الغلاف الجوي الحقيقي اختلافًا كبيرًا عن الوضع الطبيعي. يشير الانتشار الشاذ إلى أصداء رادار زائفة تُلاحظ عادةً عندما توجه ظروف جوية هادئة ومستقرة، غالبًا ما ترتبط بانكسار فائق في انقلاب حراري ، شعاع الرادار نحو الأرض. عندئذٍ، سيضع برنامج المعالجة أصداء العودة بشكل خاطئ على الارتفاع والمسافة اللذين كانت ستكون عليهما في الظروف العادية. [ 4 ]

يسهل نسبيًا رصد هذا النوع من الانعكاسات الكاذبة في حلقة زمنية إذا كان ناتجًا عن التبريد الليلي أو الانقلاب الحراري البحري، إذ تُلاحظ أصداء قوية جدًا تتشكل فوق منطقة ما، وتنتشر أفقيًا، دون أن تتحرك، ولكن تتفاوت شدتها بشكل كبير مع مرور الوقت. بعد شروق الشمس ، يختفي الانقلاب الحراري تدريجيًا، وتتقلص المنطقة تبعًا لذلك. كما يوجد انقلاب حراري أمام الجبهات الدافئة ، وحول المناطق الباردة للعواصف الرعدية . ونظرًا لوجود هطول للأمطار في هذه الظروف، تختلط أصداء الانتشار غير الطبيعية مع الأمطار الحقيقية و/أو الأهداف المراد رصدها، مما يجعل فصلها أكثر صعوبة.

يختلف الانتشار الشاذ عن التشويش الأرضي ، وانعكاسات المحيط (التشويش البحري)، والانعكاسات البيولوجية من الطيور والحشرات، والحطام، والرقائق المعدنية، والعواصف الرملية ، وأعمدة الدخان البركاني ، وغيرها من الظواهر الجوية غير المرتبطة بالهطول. يُعدّ التشويش الأرضي والبحري انعكاسًا دائمًا من مناطق ثابتة على السطح ذات خصائص انعكاسية مستقرة. تُصدر المُشتتات البيولوجية أصداءً ضعيفة على مساحة واسعة، وقد يتغير حجمها بمرور الوقت، ولكن شدتها لا تتغير كثيرًا. أما الحطام والرقائق المعدنية فهي عابرة وتتحرك في الارتفاع مع مرور الوقت. تشير جميع هذه الظواهر إلى وجود شيء ما بالفعل، إما أنه ذو صلة بمشغل الرادار، أو أنه قابل للتفسير بسهولة، ويمكن نظريًا إعادة إنتاجه.

تستخلص رادارات دوبلر ورادارات دوبلر النبضية سرعات الأهداف. وبما أن الانتشار الشاذ ينشأ من أهداف مستقرة، فمن الممكن طرح بيانات الانعكاسية ذات السرعة الصفرية وتنظيف صور الرادار. ويمكن تمييز التشويش الأرضي والبحري وارتفاع الطاقة الناتج عن غروب الشمس بنفس الطريقة، ولكن ليس التشويشات الأخرى . [ 4 ] [ 5 ] تُستخدم هذه الطريقة في معظم الرادارات الحديثة، بما في ذلك رادارات مراقبة الحركة الجوية ورادارات الأرصاد الجوية .

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. بيتر مايشنر (محرر)، رادار الطقس: المبادئ والتطبيقات المتقدمة ، سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا، 2005، رقم ISBN 3540003282الصفحة 144
  2. 1 2 المنظمة العالمية للأرصاد الجوية . "الانتشار الشاذ" . يوميتكال. مؤرشف من الأصل بتاريخ 24-09-2015 . تم الاسترجاع بتاريخ 10-09-2012 .
  3. 1 2 دبليو. إل. باترسون، سي. بي. هاتان، جي. إي. لينديم، آر. إيه. باولوس، إتش. في. هيتني، كيه. دي. أندرسون، إيه. إي. باريوس. الوثيقة الفنية رقم 2648. نظام التنبؤ بتأثيرات الانكسار للمهندسين (EREPS) الإصدار 3.0. مايو 1994. سان دييغو، كاليفورنيا
  4. 1 2 "أخطاء شائعة في تفسير الرادار" . وزارة البيئة الكندية . مؤرشف من الأصل بتاريخ 30-06-2006 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-06-2007 .
  5. "رصد غروب الشمس بالرادار من مينيسوتا إلى تينيسي" . خدمة الأرصاد الجوية الوطنية . مؤرشف من الأصل في 6 يوليو 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يونيو 2007 .