Original paper

A study of the modified refraction indices over the Alpine and sub-Alpine region

Viher, Mladen

Meteorologische Zeitschrift Vol. 15 No. 6 (2006), p. 625 - 630

published: Dec 20, 2006

DOI: 10.1127/0941-2948/2006/0146

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ArtNo. ESP025011506005, Price: 29.00 €

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Abstract

Non-standard, anomalous propagation conditions for radio waves in the atmosphere are frequent over the Alpine and sub-Alpine region. These phenomena could be examined by measuring pressure, temperature and dew point using aerological balloon probes and computing, so called, modified refraction index. This work is based on six and a half years long data series of vertical profiles of the modified refraction indices for twelve aerological stations. All three kinds of anomalous propagation - subrefraction, superrefraction and radio ducts - show annual variations. The most frequent anomalous propagation phenomenon is superrefraction, followed by subrefraction and then radio ducts. According to the vertical distributions, the radio ducts appear at the surface and at low heights in the majority of cases, superrefractions are slightly more elevated, while subrefractions are predominantly elevated phenomena. Using all data and computing skewness and kurtosis for the distributions of the vertical gradient of the modified refraction index, three classes were detected.

Kurzfassung

Über den Alpen und dem Alpenvorland treten häufig vom Standardverhalten abweichende Ausbreitungsbedingungen für höchstfrequente elektromagnetische Felder auf. Unter Verwendung der im Routinedienst gemessenen vertikalen Verteilung von Druck, Temperatur und Taupunkt mittels Radiosonden kann ein modifizierter Brechungsindex zwecks Untersuchung dieser anormalen Ausbreitungsbedingungen berechnet werden. Die vorliegende Arbeit basiert auf den vertikalen Profilen des modifizierten Brechungsindexes von 6.5 aufeinanderfolgenden Jahren und von 12 Radiosondenstationen. Dabei zeigt sich, dass die drei Formen anormaler Ausbreitung - Subrefraktion, Superrefraktion und atmosphärische Wellenleiter (ducts) - eine jahreszeitlich abhängige Häufigkeitsverteilung zeigen, wobei Superrefraktion am häufigsten auftritt, gefolgt von Subrefraktion und Wellenleiter. Bezüglich der vertikalen Höhenverteilung sind atmosphärische Wellenleiter am oder nahe dem Boden zu beobachten, Superrefraktion tritt deutlich darüberliegend und Subrefraktion bevorzugt in höher gelegenen Niveaus auf. Die Auswertung der Verteilung der vertikalen Gradienten des modifizierten Brechnungsindexes liefert drei typische Klassen.