سیستم پیشرفته پیش بینی و اعلان هشدار وقوع بهمن توسط تکنیک راداری FMCW

امروزه یکی از مهمترین مخاطرات محیطی با منشاء اقلیمی که نقش مهمی در زندگی افراد ساکن در مناطق کوهستانی دارد بهمن است. پیش بینی وقوع بهمن بدلیل تأثیرات مستقیمو غیرمستقیم آن بر زندگی انسان هم به لحاظ تعداد تلفات انسانی و هم مشکلات عدیده ای همچون مسدود نمودن راه های ارتباطی یک ضرورت و نیاز اجتناب ناپذیر است. تلفات بهمن در 20 سال گذشته با توجه به افزایش تعداد کوه نوردان، اسکی بازان رشد چشمگیری داشته است. مراکز پیش بینی بهمن در سراسر جهان نقش مهمی در کاهش آمار تلفات ناشی از بهمن ایفا می کنند. هشدارها و رتبه بندی خطر بهمن باپیش بینی بهمن به صورت روزانه برای تعداد بسیار زیادی از نقاط کوهستانی در سراسر جهان اعلام می شود. سیستم های پیش بینی بهمن پیشرفته نیازمند توانایی ارزیابی نیروها و فشارهای برشی بین لایه های گوناگون یک توده برف در سرتاسر یک منطقه وسیع و اغلب مستعد حادثه است. نیروهای برشی متأثر از ویژگی های توده برف مانند تراکم، خلل و فرج، اندازه و شکل دانه/ کریستال، اندازه خوشه، توزیع خوشه و میزان آب است. در حال حاضر این پارامترها بصورت محلی و به وسیله بررسی برف چالش ها بدست می آید. این پروسه بسیار وقت گیر و نیاز به کار فشرده و پرخطری دارد. علاوه بر این، پارامترهای فیزیکی در داخل یک توده برف حتی در راداری می توانند با غلبه بر کاستی های روش های موجود، با ارزیابی حداقل برخی خطرات احتمال وقوع بهمن در یک فاصله زمانی معین، در محدوده یک منطقه وسیع و با سرعتی نسبتاً سریع ما را در پیش بینی وقوع بهمن یاری کنند. قابلیت نفوذ امواج راداری در داخل یک توده برف در سرتاسر بخش گسترده ای از یک منطقه برفی و همچنین توانایی استخراج مشخصات هندسی و هیدرولوژیکی برف توسط امواج راداری، رادار راگزینه ای مناسب برای تحقق این امر مهم کرده است. ویژگی های مهم برای ارزیابی خطرات احتمالی بهمن مشخصه های ضریب دی الکتریک، ضریب هدایت، مشخصات هندسی برف و ویژگی امواج الکترومغناطیسی بکار رفته است. تا آنجا که پاسخ طول موج های مشخص ارسال شده بوسیله یک سیستم رادار با این مشخصات فیزیکی دارای همبستگی و می تواند بوسیله جمع آوری داده ها از راه دور، مشخصات فیزیکی یک توده برف را بصورت کمی به ما ارائه دهد. با آنالیز این دادهها ما می توانیم تصاویری تولید کنیم که با شناسایی ساختار مهم لایه های برفی احتمال وقوع بهمن را پیش بینی کنیم. ساختمان لایه بندی یک توده برف را می توان بر حسب ویژگی های لایه برف، ویژگی های اصطکاک بین لایه های متفاوت و با نیروهای برشی که این لایه ها ایجاد می کنند بررسی کرد. سیستم های راداری توانایی جمع آوری داده های پراکندگی در گستره منطقه وسیعی از یک منطقه برفی را دارد. اطلاعاتی مانند ویژگی های چسبندگی لایه ها، ویژگی اصطکاک بین لایه های متمایز و نیروهای برشی که این لایه ها ایجاد می کنند. پدیده هایی مانند گراکندگی ری لای، تشدید مای و پراکندگی ناشی از سطوح ناهموار این نوید را می دهند که فرکانس های بالاتر امکان ارائه بیشترین پراکندگی و در نتیجه حداکثر اطلاعات را درباره ویژگی های برف به ما بدهند. اینمقاله با مقدمه ای درباره تعریف بهمن، شرایط آب و هوایی و پارfامترهای تشکیل دهنده بهمن، انواع بهمن،مشخصات مورفولوژیکی برف و شرایط زمین ساختی مناسب برای وقوع بهمن شروع و در ادامه بامروری بر مسائل تئوریک مربوط به مکانیک بهمن وارد موضوع اصلی این تحقیق یعنی بررسی تکنیک راداری FMCW در پیش بینی بهمن می شود. این بخش با بررسی پراکندگی داده های برف در فرکانس های مختلف و انخاب فرکانس بهینه جهت آشکارسازی مشخصه های فیزیکی برف توسطرادار آغاز و در ادامه به چگونگی استخراج پارامترهای فیزیکی برف (عمق، آب معادل

کلیدواژه ها:

رادار ، نیروی برشی ، لایه های برف ، ضریب دی الکتریک ، توده برف