INFLUENCE OF CLOUDS ON ATTENUATION OF ELECTROMAGNETIC WAVES*
M. Tamošiūnaitė^a,b S. Tamošiūnas^a,b M. Tamošiūnienė^c, and M. Žilinskas^a,d
aFaculty of Physics, Vilnius University, Saulėtekio 9, LT-10222 Vilnius, Lithuania
E-mail: stasys.tamosiunas@ff.vu.lt
^bInstitute of Materials Science and Applied Research, Vilnius University, Saulėtekio 9, LT-10222 Vilnius, Lithuania
^cSemiconductor Physics Institute, A. Goštauto 11, LT-01108 Vilnius, Lithuania
^dDepartment of Radio Communication, Communications Regulatory Authority of the Republic of Lithuania, Algirdo 27, LT-03219 Vilnius, Lithuania

Received 15 June 2007; revised 29 December 2007; accepted 22 February 2008

The semi-empirical method for determination of the cloud attenuation was used. The cloud attenuation was determined by using the meteorological data measured at the ground level. It was assumed that the clouds would form at some height above the ground level when the conditions for vapour condensation would be present and the liquid water content in the air would be above zero at that height. The values of height have been determined by using the values of temperature at the ground level, the dew point temperature, and the temperature gradient. The calculation results show that known relation between the temperature and the cloud base height is not always suitable for Lithuanian climate conditions. According to the meteorological data measured in the weather stations, relation between the height and temperature within the cloud, recommended by International Telecommunication Union, was chosen. Only summer profile was suitable to use under conditions investigated here. The values of relative humidity and temperature at the ground level were used in calculations of liquid water content within the clouds. The values of specific attenuation under conditions of cloud cover were computed by using the obtained liquid water content values at frequencies starting from 10 GHz and up to 70 GHz.

Keywords: electromagnetic waves, cloud attenuation, semi-empirical method

DEBESŲ ĮTAKA ELEKTROMAGNETINIŲ BANGŲ SILPNINIMUI
M. Tamošiūnaitė^a,b S. Tamošiūnas^a,b M. Tamošiūnienė^c, M. Žilinskas^a,d
aVilniaus universiteto Fizikos fakultetas, Vilnius, Lietuva
^bVilniaus universiteto Medžiagotyros ir taikomųjų mokslų institutas, Vilnius, Lietuva
^cPuslaidininkių fizikos institutas, Vilnius, Lietuva
^dLietuvos Respublikos Ryšių reguliavimo tarnyba, Vilnius, Lietuva

Yra žinoma, kad vidutinis metinis debesuotumas Lietuvoje yra didesnis nei 50%. Debesys turi įtakos atmosfera sklindančių bangų sklidimui (jas silpnina). Savitasis silpninimas (dB/km) yra plačiose ribose kintančio debesies vandeningumo (g/m³), signalo dažnio ir temperatūros funkcija. Savitasis elektromagnetinių bangų silpninimas debesyse nustatytas pusiau empiriniu metodu iš žemės paviršiuje išmatuotų meteorologinių duomenų – oro santykinės drėgmės ir temperatūros, laikant, kad iš vandens garų atmosferoje susiformuos debesys, jei nuo oro temperatūros ties žemės paviršiumi priklausančiame aukštyje bus sąlygos vandens garų kondensavimuisi, t. y. jei vandens garų tankis ρ viršys soties garų tankį tame aukštyje ρ_s. Aukštis, kuriame gali būti debesų, apskaičiuotas pagal žinomą jo ir temperatūros prie žemės paviršiaus sąryšį bei pasinaudojus meteorologinių stočių duomenimis. Skaičiavimo rezultatai parodė, kad minėtas sąryšis Lietuvos klimato sąlygomis tinka tik tada, kai nėra žemutinio aukšto debesų. Kai debesys susiformavo žemutiniame aukšte, jų žemutinės ribos aukštis nustatytas pasinaudojus meteorologijos stočių duomenimis. Temperatūros vertės tame aukštyje apskaičiuotos pagal Tarptautinės telekomunikacijų sąjungos (ITU-R) rekomenduojamą aukščio ir temperatūros sąryšį, atsižvelgus į vietovės geografinę platumą, vidutinę paros temperatūrą ir metų laiką arba į rasos taško temperatūrą. Rasta, kad tik vasaros mėnesiams rekomenduojamas aukščio ir temperatūros sąryšis gali būti naudojamas Lietuvos klimato sąlygomis. Kitais atvejais temperatūros vertė aukštyje h pasirinkta artima rasos taško temperatūrai arba pasinaudojus temperatūros prie žemės paviršiaus ir ITU-R rekomenduojama Standartinės atmosferos temperatūros gradiento verte. Savitasis silpninimas debesyse apskaičiuotas pasinaudojus žinomais sąryšiais. Kai f < 40 GHz, savitojo silpninimo vertės, apskaičiuotos skirtingais metodais, neblogai sutampa. Savitojo silpninimo debesyse vertės, gautos pasinaudojus čia aprašytais metodais, gali būti būdingos radijo ryšiui Lietuvoje didesnę metų laiko dalį. Gautos savitojo silpninimo debesyse vertės rodo, kad į jas reikia atsižvelgti ir numatyti priemones, kurios galimą silpninimą kompensuotų.