КРАТКАЯ ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ И РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ВЕРТИКАЛЬНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ


В области создания методов и технических средств вертикального радиозондирования атмосферы, начиная с момента его зарождения, СССР принадлежит ведущая роль.
Более 40 лет прошло после создания в Советском Союзе первой в мире радиотелеметрической системы, в которой для измерения значений метеорологических элементов в свободной атмосфере использовался радиозонд А. П. Молчанова, впервые передавший 30 января 1930 г. метеоинформацию по радио на наземное радиоприемное устройство.
В Советском Союзе раньше, чем в других странах, началось массовое практическое применение радиозондов для службы погоды. Уже в 1934 г. была организована обширная сеть радиозондовых станций, включая полярную область страны.
Для передачи аэрологической информации в различных конструкциях радиозондов использовалось пять основных способов телеизмерений: кодовый, временной, числовой, низкочастотный и высокочастотный. Первые советские радиозонды были гребенчатого типа с кодовым способом передачи данных измерений, принимаемых оператором на слух.
Ветровое зондирование первоначально выполнялось наблюдателями визуально с помощью шаров-пилотов и специально разработанных аэрологических оптических теодолитов. Данный метод не позволял определять скорость и направление ветра при сложных погодных условиях (туман, низкая облачность и др.) и имел существенные ограничения по дальности и высоте зондирования. .Результатом наблюдений было определение скорости и направления ветра на различных высотах.
Первые опыты по проведению совместного температурно-ветрового (комплексного) зондирования атмосферы были начаты в СССР в 1937 г. путем радиопеленгации гребенчатых радиозондов наземными коротковолновыми приемными устройствами направленного действия. В этом случае в качестве радиопередатчиков в зондах использовались коротковолновые импульсные генераторы с прерывистым излучением.
Более совершенные методы ветрового и комплексного зондировании атмосферы были разработаны с появлением радиолокационной техники.
В 1943 г. в СССР в Центральной аэрологической обсерватории (ЦАО) впервые в мировой практике для ветрового зондирования атмосферы были применены радиолокаторы СОН-2, сопровождавшие по дальности и угловым координатам пассивные отражатели (радио-пилоты)полуволновые диполи, подвешенные к оболочке. Максимальная дальность действия системы в этом диапазоне радиоволн не превышала 30 км. В дальнейшем в различных странах по мере развития радиотехники и радиолокации для ветрового зондирования стали разрабатывать и применять специальные метеорологические радиолокаторы дециметрового и сантиметрового диапазонов радиоволн, что позволило увеличить дальность сопровождения радиопилотов (диполи, уголковые отражатели) до 80-100 км с высокой точностью определения координат. Применение радиолокационного способа зондирования атмосферы позволило поднять высоту ветровых наблюдений до 12 км при дальности действия до 30 км и разрешить задачу о ветровых наблюдениях за облаками, а также упростить процесс углового сопровождения радиопилота. В качестве радиолокационных станций (РЛС) служили станции СОН-2 и специально разработанные метеорологические радиолокаторы "Нептун".
Затем приемные устройства РЛС стали использоваться для сопровождения по угловым координатам не только радиопилотов, но и импульсных передатчиков радиозондов с одновременным приемом телеметрической информации, передаваемой в диапазоне частот работы РЛС. При этом вместо наклонной дальности в качестве третьей координаты местоположения радиозонда используется высота, получаемая расчетным путем после обработки телеметрических сигналов температуры и давления радиозонда. Данный способ радиоветрового зондирования, получивший название радиотеодолитного, проще радиолокационного, при сохранении точностей определения угловых
координат последнего. В нашей стране он начал широко применяться на аэрологической сети с 1950 г.
Переход от радиолокационных наблюдений к радиотеодолитным был заметным качественным скачком в совершенствовании методов радиозондирования, позволившим временно снять вопрос об увеличении дальности действия системы и впервые практически совместившим одновременно температурное и ветровое зондирования. Внедрение радиотеодолитного способа зондирования увеличило дальность наблюдений с 25- 35 до 100-150 км и соответственно среднюю высоту зондирова-ния с 6-9 до 19-23 км. Наблюдения за радиозондом стали вестись до мемента разрыва оболочки.
Однако с повышением качества радиозондовых оболочек и регулярным достижением больших высот выявились принципиальные недостатки радиотеодолитного метода. Основной из них заключался в резком увеличении ошибок в определении скорости ветра на высотах более 23 км, не зависящих от диапазона волн (метрового, дециметрового или сантиметрового). Учитывая это, на аэрологической сети, начиная с 1954-1955гг., стали применять простые по конструкции и в обслуживании радиотеодолиты "Малахит" метрового диапазона радиоволн (1,4 м) в комплексе с кодовыми радиозондами А-22. Система "Малахит"-А-22 удовлетворяла требованиям того времени.
Сопутствующим недостатком системы "Малахит" - А-22, обусловленным выбранным диапазоном радиоволн, являлась низкая точность определения малых вертикальных углов. Это стало дополнительным ограничением высотного потенциала системы и потребовало в дальнейшем ее модернизации и замены более совершенными системами.
При достижении регулярных подъемов радиозондов на большие высоты и ввиду невозможности проводить радиотеодолитным способом радиоветровые наблюдения с необходимой точностью на высотах более 23 км в конце 50-х годов была разработана система температурно-ветрового зондирования атмосферы "Метеор"-РКЗ Система состояла из передвижной назем-ной радиолокационной станции "Метеор" (РМС-1), радиозонда типа РКЗ (РКЗ-1, РКЗ-2) и вспомогательного оборудования. В дальнейшем на аэрологической сети стал применяться стационарный вариант РЛС ("Метеорит").
Система "Метеорит" - РКЗ является одноканальной и основана на применении радиолокационного способа для ветровых наблюдений. С целью повышения точности сопровождения радиозонда по угловым координатам, особенно при �