На крыше Физического факультета МГУ установлены
Содар
Измерения поля ветра и турбулентности в пограничном слое атмосферы осуществляются с помощью моностатического доплеровского содара ЛАТАН-3, разработанного в ИФА РАН им. А.М. Обухова .
Акустическое зондирование позволяет проводить измерения вертикальных профилей скорости и направления ветра до высоты нескольких сот метров. Акустическая локация атмосферы основана на объемном рассеянии звуковых волн турбулентными неоднородностями температуры соответствующего масштаба (половина длины звуковой волны). Акустическая антенна излучает узконаправленный звуковой импульс, который отражается от этих неоднородностей.
В атмосфере кроме турбулентных флуктуаций всегда присутствует и средний перенос более крупномасштабными течениями, который и называется ветром. Время переноса ветром мелкомасштабных неоднородностей через рассеивающий объем обычно много меньше времени динамики этих неоднородностей. И поскольку характерные частоты турбулентных пульсаций гораздо ниже звуковых (иначе мы бы постоянно слышали, как шумит атмосфера), то волны слышимого диапазона рассеиваются как бы на замороженных (пространственных) неоднородностях. При рассеянии на таких «вмороженных» в ветер флуктуациях частота излученного импульса сдвигается из-за эффекта Доплера.
Акустическая антенна принимает рассеянный эхо-сигнал. По сдвигу частоты можно определить компоненту скорости ветра, параллельную направлению распространения зондирующего импульса. Время, прошедшее от излучения импульса до принятия рассеянного сигнала определяет расстояние, пройденное звуковым импульсом от антенны до точки, в которой произошло рассеяние. Используя три взаимно перпендикулярных антенны можно восстановить полный вектор скорости ветра (две горизонтальные и вертикальную компоненты).
Временное разрешение установленного на крыше Физического факультета МГУ содара ЛАТАН-3 составляет 15 секунд, стандартное время усреднения 30 минут, вертикальное разрешение 20 м, а максимальная высота зондирования 800 м, но в городских условиях эта величина обычно составляет 300-500 м.
Профилемер температуры МТП-5
Профили температуры измеряются микроволновым температурным профилемером МТП-5, разработанным НПО “ATTEX”.
Микроволновый радиометр измеряет радиояркостную температуру, значение и вариации которой на различных частотах зависит от различных параметров атмосферы. В атмосфере содержатся различные газовые молекулы и твердые и жидкие частицы. Микроволновое излучение атмосферы определяется в основном поглощением и рассеянием молекулами кислорода и водяного пара и зависит от их температуры и концентрации. Кислород является хорошо перемешанным газом, соответственно его излучение определяется в первую очередь температурой.
Измеряя радиояркостную температуру на одной частоте на различных углах, считая горизонтальное распределение температуры однородным, зная температуру вблизи поверхности, измеренную контактным способом, можно восстановить профиль температуры.
МТП-5 измеряет профиль температуры до 600 м с разрешением по высоте 50 м и шагом по времени 5 минут.
Акустические анемометры USA-1
Два акустических анемометра USA-1 (METEK, Германия) установлены на высотах 15 и 20 м над уровнем крыши
Прибор имеет три взаимно перпендикулярных пары излучатель-микрофон, причем каждый микрофон может быть излучателем и наоборот. Измеряется время (сумма и разность времен) прохождения ультразвукового импульса в прямом и обратном направлении. В результате с помощью специального алгоритма вычисляется скорость ветра в трех взаимно перпендикулярных направлениях и температура воздуха (поскольку скорость звука в воздухе зависит от температуры воздуха). Анемометр позволяет измерять скорость воздушного потока с разрешением до 0.01 м/с с временным разрешением до 50 Гц.