В.П. Мельчинов1, А.А. Павлов2

1,2 Северо-Восточный федеральный университет им. М. К. Аммосова (г. Якутск, Россия)

1 melchinovvp@mail.ru; 2 aisen-pavlov@outlook.com

Постановка проблемы. Сезонные вариации уровня напряженности поля радиостанций в диапазоне длинных и средних (ДВ-СВ) волн в отсутствии ионосферной волны обусловлены изменениями электрических свойств верхних слоев земной поверхности и лесной растительности при переходе температуры воздуха в область отрицательных значений. Изучение сезонных вариаций уровня поля особенно актуально в регионах с продолжительной зимой и суровыми климатическими условиями. Поэтому изучение особенностей сезонных вариаций уровня поля радиостанций и их многолетних изменений в целях обеспечения устойчивой радиосвязи на Севере имеет важное значение. Такие исследования приобретают большую актуальность в связи с глобальным потеплением климата, которое вызывает изменения электрических параметров многолетнемерзлых грунтов из- за повышения их температуры.

Цель. Изучить особенности сезонных вариаций уровня поля в ДВ-СВ-диапазонах на безлесной трассе в зоне распространения многолетней мерзлоты и их изменений за 10-летний период и сравнить результаты сезонных измерений уровня поля с теоретическими расчетами функции ослабления, выполненными на основе измеренных значений поверхностного импеданса земной поверхности в разные сезоны года, для количественной оценки влияния электрических параметров подстилающей среды на сезонный ход уровня поля.

Результаты. Приведены результаты многолетних измерений уровня поля земной волны в ДВ-СВ-диапазонах на трассе протяженностью 25 км в долине реки Лены. Установлено, что зимние значения уровня поля в ДВ-диапазоне выше летних, а в СВ-диапазоне, наоборот, летние значения уровня поля превышают зимние. Средний размах сезонных вариаций уровня поля увеличивается с ростом частоты и достигает 13,8 дБ на частоте 864 кГц. Проведенные теоретические расчеты функции ослабления по измерениям поверхностного импеданса на частотах 171, 549 и 864 кГц подтвердили указанную частотную зависимость сезонных вариаций. Анализ многолетних измерений уровня поля показал, что начало сезонных изменений уровня поля в годовом цикле сдвигаются на более ранние календарные сроки в процессе глобального потепления. Установлено, что уровень поля в СВ-диапазоне в летние месяцы с аномально высокими значениями температуры понижается. Согласно модельным расчетам модуля функции ослабления, такое уменьшение уровня поля возможно, если фаза поверхностного импеданса сдвигается в область слабоиндуктивных значений из-за увеличения проводимости верхних слоев земли вследствие их интенсивного прогрева. Также по результатам многолетних наблюдений выявлена тенденция уменьшения среднего уровня поля на частоте 171 кГц, что связано с изменениями глубины сезонного протаивания верхних слоев земной поверхности из-за глобального потепления климата.

Практическая значимость. Знание закономерностей сезонных вариаций при распространении радиоволн в условиях Севера позволит повысить эффективность радиосистем ДВ-СВ-диапазона при их круглогодичной эксплуатации путем выбора оптимальных частот и мощностей передатчиков для обеспечения постоянства уровня поля, а значит, и устойчивости радиосвязи.

Мельчинов В.П., Павлов А.А. Сезонные вариации уровня поля земной волны в ДВ-СВ-диапазонах за период 1998–2009 гг. // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 12. С. 78−87. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202312-09

1. Wait J.R. Electromagnetic waves in stratified media. New York: Pergamon Press. 1962. 372 p.
2. Макаров Г.И., Новиков В.В., Рыбачек С.Т. Распространение электромагнитных волн над земной поверхностью. М.: Наука. 1991. 196 с.
3. Пертель М.И., Пылаев А.А., Штейнберг А.А. Экспериментальная оценка точности прогнозирования модуля функции ослабления в диапазоне ДВ-СВ // Проблемы дифракции и распространения радиоволн. 1983. Вып. 19. С. 239-251.
4. Егоров В.А., Макаров Г.И. Влияние растительного покрова на распространение электромагнитных волн с учетом сезонных и суточных изменений температуры // Вестник СПбГУ. 2006. Сер. 4. Вып. 1. С. 10-19.
5. Адвокатов В.Р., Башкуев Ю.Б., Шедоев А.П. Сезонные вариации напряженности поля ДВ-СВ радиостанций в условиях резко континентального климата // Тезисы докладов XVII Межведомственного семинара «Распространение километровых и более длинных радиоволн». 1988. C. 57.
6. Захаренко В.Н., Парначев В.П. Влияние метеорологических условий (температуры) на распространение радиоволн КВ–СВ–ДВ-диапазонов // Вестник Томского государственного университета. 2015. № 400. С. 337–344.
7. Melchinov V., Pavlov A., Soloviev B., Bashkuev Y., Dembelov M. The Seasonal Variations of LF-MF Electromagnetic Waves on Permafrost Radio Paths // 2019 Russian Open Conference on Radio Wave Propagation (RWP). Russia. 2019. Р. 244-247.
8. Чернов Ю.А. Распространение радиоволн и прикладные вопросы. М.: Техносфера. 2017. 688 с.
9. Спектор В.В., Бакулина Н.Е., Спектор В.Б. Рельеф и возраст аллювиального покрова долины р. Лены на «Якутском раз-бое» // Геоморфология. 2008. № 1. С. 87–94.
10. Нерадовский Л.Г. Опыт изучения методом ВЭЗ геоэлектрического строения долины реки Лены «Туймаада» // Вестник евразийской науки. 2021. Т. 13. № 6.
11. Данные из архива погоды. Якутск // Архив погоды c 1929 года. URL: pogoda-service.ru
12. Efremov V.N. Influence of Seasonal Temperature Variations on Electromagnetic Characteristics of Frozen Soils by the Degree of Thawing and Freezing // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. V. 988. Ch. 3. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 988 042035.
13. Dembelov M.G., Bashkuev Y.B., Melchinov V.P. Calculation of the ground wave field over inhomogeneous radio paths // Cite as: AIP Conference Proceedings 2328. 2021. 050005.
14. Ахияров В.В. Распространение радиоволн вблизи морской поверхности, покрытой слоем льда // Радиотехника. 2019. № 9. С. 63-71. DOI: 10.18127/j00338486-201909(13)-07.
15. Melchinov V.P., Pavlov A.A. Experience with a Water Detector in the Study of the Permafrost Structure // Geomagnetism and Aeronomy. 2022. V. 62. № 3. Р. 271–277.