Радиометеорологическое (радиозатменное) зондирование с помощью навигационных систем и низкоорбитальных спутников для выявления долговременных изменений климата атмосферы в регионах Земли

Высоко-стабильное радиоизлучение, синхронизированное атомными стандартами частоты, испускаемое спутниками навигационных систем GPS, ГЛОНАСС и др. на частотах F1 = 1575,42 МГц и F2 = 1227.60 МГц, создает на высотах от 0 до 20 000 км и выше радиополя, которые могут быть использованы радиозатменным методом в качестве нового инструмента для глобального мониторинга ионосферы и нейтральной атмосферы. В соответствии с основным предположением радиозатменного метода - сферической симметрией среды - измеряемые величины атмосферных и ионосферных параметров относятся к вертикальной и горизонтальной координате перигея трассы распространения радиоволн, проходящей через атмосферу и ионосферу от излучающего навигационного спутника до низкоорбитального приемника. Измерения интенсивности и фазы когерентных радиоволн с частотами F1 и F2 после прохождения через атмосферу были сделаны на околоземной орбите спутниками FORMOSAT-3. В настоящее время радиозатменным методом осуществляются высокоточные измерения вертикальных профилей угла рефракции, рефракционного ослабления, коэффициента преломления, фазового пути, интегрального поглощения, и др. радиофизических параметров атмосферы и ионосферы. Эти измерения важны для изучения эффектов распространения радиоволн при расчете линий радиосвязи, навигации и управления с аппаратами, находящимися в околоземном пространстве. С другой стороны, создаваемый в результате измерений архив радиометеорологических данных важен для выявления признаков и долговременных вариаций климата в различных регионах Земли в глобальном масштабе. Например, регистрируемые в тропосфере вариации высотных профилей угла рефракции, рефракционного ослабления и показателя преломления радиоволн существенно зависят от содержания водяного пара и могут быть применены для оценки скорости его переноса на различных высотах в атмосфере. В данной работе установлена применимость рефракционного ослабления интенсивности сигнала, угла рефракции и показателя преломления радиоволн в качестве важных индикаторов изменений климата атмосферы. Проанализированы и обсуждены по данным спутника FORMOSAT-3 результаты измерений годовых и сезонных вариаций радиометеорологических параметров над Россией и другими регионами. Работа выполнена при частичной поддержке гранта РФФИ № 13-02-00526-а.