دراسة تاثير العواصف الغبارية على توهين واستقطاب الموجات المايكروية == Study The Effect of Dust Storms on The Attenuation and Polarization of Microwaves
Author name:
مصطفى محمد رشيد
Supervisor name:
ضياء عزيز بلال
General topic:
Meteorology
Specific topic:
Atmospheric Sciences
Degree:
Master
University:
Mustansiriyah University - College Of Science - Department Of Atmospheric Sciences
Language:
Arabic
University location:
Baghdad
First pages:
32T104 - p.pdf
Abstract:
العواصف الغبارية ظواهر طقسية متكررة الحدوث في العراق والمناطق المجاورة. ان هذه العواصف يمكن ان تسبب توهين الموجات الكهرومغناطيسية المنتقلة خلال الجسيمات المنتشرة من خلال الاستطارة والامتصاص. اضافة لذلك، ان جسيمات الغبار هي غير كروية في شكلها وانما بيضوية، وتسبب توهين تفاضلي وفرق طور تفاضلي لاستقطاب الاشارة المنتقلة وبالتالي تغيير نوع استقطابها. والهدف من هذا البحث هو استخدام نماذج التوهين لتقدير التوهين وتغيير نوع الاستقطاب للموجات الدقيقة. لقد تم افتراض حزم التردد المستخدمة في منظومات الاتصالات والاقمار الاصطناعية والرادارات. بينت حسابات التوهين الكلي بواسطة جسيمات الغبار بان مدى الرؤية (كمؤشر لشدة العاصفة الغبارية) ونصف قطر جسيم الغبار يلعبان دورا مهما في توهين اشارة الموجات الدقيقة المنتقلة خلال العاصفة الغبارية. يتناسب التوهين عكسيا مع مدى الرؤية ويزداد بزيادة نصف قطر الجسيم. وان الجسيمات الصغيرة جدا للغبار يكون تاثيرها على الموجات الدقيقة مهملا تقريبا. كما دلت النتائج بان التوهين يزداد مع زيادة التردد.وقد اوضحت نتائج نموذج الاستقطاب الخطي بان التوهين التفاضلي وفرق الطور التفاضلي بواسطة جسيمات الغبار يزدادان بزيادة تردد الاشارة، وبالتالي فان حزم الترددات العالية تتعرض الى تغيير استقطاب عالي. وهذا يؤدي الى تفسير خاطئ للقياسات المقاسة بواسطة الاجهزة التي تستخدم مثل هذه الترددات. ان القيم العالية للرطوبة النسبية لجسيمات الغبار تسبب توهي تفاضلي عالي. اما فرق الطور التفاضلي فهو يتاثر بشكل بسيط بواسطة الرطوبة النسبية.وقد دلت حسابات تغيير استقطاب بواسطة جسيمات الغبار للموجات المستقطبة دائريا بان العواصف الغبارية الشديدة (مدى رؤية اقل من 1 متر) يمكن ان تسبب توهين عالي جدا ولكن هذا التوهين يتناقص مع ازدياد مدى الرؤية لجميع الترددات قيد البحث. ان معدل انخفاض التوهين مع زيادة مدى الرؤية يعتمد على التردد. كما بينت النتائج بان تمايز الاستقطاب المتعامد (XPD) يزداد بحدة مع زيادة مدى الرؤية عند قيم مدى رؤية اقل من 200 متر ومن ثم يزداد بشكل بطيء. كما ان XPD يزداد مع زيادة كل من التردد وطول المسار. كما وضحت النتائج بان تاثير الرطوبة على XPD لا يعتمد على التردد. | Dust storms are frequent weather phenomena in Iraq and surrounded regions. These storms can attenuate an electromagnetic wave propagating through the dispersed dust particles by scattering and absorption processes. In addition, dust particles are not spherical in shape, but spheroids; they cause differential attenuation and phase shift to polarized to a propagating signal and consequently depolarizing it. The aim of this research is to used attenuation models to estimate the attenuation and depolarization of microwave singles. The frequency bands that are employed by communication systems, satellites, and radars were considered. The calculations of the total attenuation by dust particles showed that the visibility as an indicator of the severity of the dust storms, and the radius of the dust particles play an important role in attenuating the microwave signal passing through the storms. The attenuation is inversely proportional with visibility and increases with increasing the radius of the dust particles. Very small particles has almost negligible effects on the microwave signals. The results also indicated that the attenuation increases with increasing the frequency of the signal. The results of the linear polarization model illustrated that the differential attenuation and differential phase shift by dust particles increase with increasing the frequency of the signal. Therefore, high frequency band are highly depolarized. This can led to misinterpretation of measurements carried by instruments employing such frequencies. High values of relative humidity of the dust particles cause higher differential attenuation. The differential phase shift is slightly affected by the relative humidity.Depolarization calculations of circularly polarized waves by dust particles indicated that severe dust storms (visibly about 1 m) can cause very large attenuation and this attenuation decreases with increasing the visibility for all frequency band under consideration. The rate of the attenuation decreasing with visibility depends on the frequency. The results also showed that large propagation path and humid particles can corrupt the signal. The results showed that cross polarization discrimination (XPD) increases sharply with increasing the visibility at visibilities less that 200 m and then gradually increases with visibility. The XPD also decreases with increasing the frequency and the path length. The results also suggested that the effect of the humidity on the XPD is independent on the frequency
