Propagasjonsforhold for radiofrekvensspekteret i norske havområder - klimatologi for fordampningsducthøyde og atmosfærisk stabilitet

Kunnskap og oversikt over de atmosfæriske propagasjonsforholdene i det marine grenselaget er viktig for planlegging og gjennomføring av militære operasjoner på sjøen. Propagasjon i radiofrekvensspekteret er avhengig av de refraktive forholdene, som bestemmes av den vertikale fordelingen av lufttemperatur, mengden vanndamp og lufttrykk. Særlig interessant er fordampningsduct, som skyldes negative refraktivitetsgradienter i luftlaget fra 0–40 meter over havoverflaten. Slike fordampningsducter er alltid til stede over havet, men varierer i høyde og styrke. Fordampningsducthøyde (EDH) kan enten måles eller beregnes ved å benytte bulkmodeller. En svakhet ved slike bulkmodeller er at små variasjoner i inngangsverdiene potensielt kan gi store variasjoner i beregnet EDH under stabile atmosfæriske forhold. Stabile/ustabile atmosfæriske forhold er definert ved at lufttemperaturen er høyere/lavere enn overflate-sjøtemperaturen. Fram til nå har det ikke eksistert noen tilstrekkelig detaljert oversikt over forventet EDH med tilhørende variasjon i norske havområder og tilstøtende farvann. For å lage en slik klimatologi for atmosfærisk stabilitet og EDH har vi i denne studien brukt re-analyser fra NORA10-arkivet til Meteorologisk institutt og bulkmodellen Naval Atmospheric Vertical Surface Layer Model (NAVSLaM). Resultatene fra studien viser at ustabile forhold dominerer i norske havområder i vintermånedene fra november til februar, mens det i perioden april til juli er områder med stabile forhold opp mot 60 % av tiden, spesielt nær norskekysten samt i Skagerrak og Nordsjøen. I slike stabile forhold bør resultatene fra bulkmodeller brukes med større forsiktighet. og man bør vurdere å estimere EDH fra målt refraktivitetsprofil fra atmosfæriske målinger for å vurdere gyldigheten av resultatene fra NAVSLaM. Områder med de laveste median EDH-verdiene varierer med tid og sted. I åpent hav finner vi de høyeste verdiene i desember/januar og de laveste i juli. Nær norskekysten er median EDH høyest i september. Nær kysten i sør er median EDH lavest i mars/april, mens lengst nord langs kysten er median EDH lavest i juli. I åpent hav er EDH-variasjonen størst i august/september og lavest i perioden desember til februar. Langs norskekysten og i Skagerrak er det store variasjoner i EDH fra april til september. I rapporten ser vi også på effekten fordelingen av EDH har på beregnet radarrekkevidde for en X-båndradar. Det er valgt to posisjoner som representerer åpent hav og kystnære forhold. Beregningene viser at estimert radarrekkevidde i åpent hav lå mellom 18,4 og 21,5 km, størst rekkevidde i perioden desember til januar og lavest i perioden mai til juni, mens variasjonen innenfor hver måned var ganske lik gjennom hele året. Kystnært lå beregnet radarrekkevidde mellom 17 og 23,7 km med lavest rekkevidde i perioden februar til mars og størst i august. Til forskjell fra posisjonen i åpent hav var det store variasjoner i fordelingen av radarrekkevidde mellom mai og august. Beregnet rekkevidde lå stort sett alltid over radarrekkevidde beregnet med standard atmosfære. Resultatene fra studien bør implementeres i Sjøforsvarets taktiske publikasjon nr. 40 (STP-40) og i et eventuelt framtidig beslutningsstøtteverktøy.