Radardekning med ulike refraktivitetsprofiler i et maritimt miljø

Abstract

Sjøforsvaret har anskaffet nye fregatter og missiltorpedobåter med avanserte radarsystemer. For å kunne utnytte disse sensorene optimalt, er meteorologisk informasjon en avgjørende faktor. Per i dag gjøres det ikke målinger av refraktivitetsprofiler i Forsvaret, og man kan dermed ikke predikere radarytelsen på en tilfredsstillende måte. Målet med arbeidet er å vise betydningen av meteorologiens påvirkning på radarpropagasjon og hvordan man kan måle refraktiviteten best mulig. I denne rapporten er det brukt to metoder for å måle/beregne refraktivitet. Den ene baserer seg på å beregne refraktivitetsprofilen med Paulus-Jeske-modellen (PJ). Modellen bruker måling av temperatur, fuktighet og vindstyrke i ett punkt i en kjent høyde over havet, samt overflatetemperaturen i sjøen som input. Den andre metoden er å måle temperatur, relativ fuktighet og trykk oppover i atmosfæren med radiosonde. Refraktiviteten kan da beregnes. Målingene er gjort i Bjørnafjorden i oktober 2007 fra KV Andenes. Å bruke PJ-modellen (eller tilsvarende modeller) er en enklere, men mindre nøyaktig metode enn å bruke radiosonde for å måle refraktiviteten. Mikroklimaet rundt skipet kan påvirke målingene i de første meterne når radiosonden stiger. Derfor er det også gjort målinger når radiosonden daler ned i en fallskjerm et stykke unna båten. Det er gjort radarberegninger med refraktivitetsprofiler målt med de to metodene, samt beregninger med standard atmosfære. Rapporten viser at miljøinformasjon er viktig input i beregninger av radarrekkevidde. Propagasjonsberegninger gjort med radiosondedatagir tildels betydelig lenger radarrekkevidde i noen av tilfellene, enn beregninger gjort med standard atmosfære og profiler beregnet med PJ-modellen. Tilgang på god miljøinformasjon vil derfor være viktig for den operative bruker for å kunne beregne propagasjonen til radarstrålene og kunne si noe om forventede deteksjonsavstander.

The Royal Norwegian Navy has procured new frigates and fast patrol boats with advanced radar systems. To use the sensors optimally, meteorological information is a crucial factor. Today refractivity is not measured, and radar range predictions can not be done in a satisfactory way. The aim of this work is to demonstrate the importance of meteorology’s impact on radar propagation and how refractivity can be measured in the best possible way. In this report, two different methods to measure/calculate refractivity are used. The first method calculates the refractivity by the Paulus-Jeske (PJ) model. The model uses temperature, relative humidity and wind speed measured at a fixed height and the sea surface temperature as input. The latter method measures vertical distribution of temperature, relative humidity and pressure using a radiosonde and calculates the refractivity. The measurements took place in the Bjørnafjord October 2007. Using the PJ model (or other corresponding models) is easier, but less accurate then using radiosondes. The micro climate enveloping the ship can affect the first samplings when the radisonde ascends. Trying to avoid this effect, measurements where also done when the sonde was descending in a parachute in some distance from the ship. Radar range calculations are done using refractivity profiles from the two methods and a standard atmosphere profile. The result indicates that environmental information is an important input to radar range predictions. Calculated propagation ranges based on radiosonde data show considerably extended ranges for some of the cases compared to standard atmosphere and PJ model profiles. Access to environmental information for the operative user is very important to calculate the propagation of the radar waves and expected detection ranges.