Radartechnologie für das Wetter & Klima
RADAR- | Funkerkennung und -reichweite
Radare sind entscheidend für das Verständnis des Wetters; Sie ermöglichen es uns, in Wolken zu „sehen“ und zu beobachten, was wirklich passiert. Ingenieure, Techniker und Wissenschaftler entwerfen, entwickeln und betreiben gemeinsam die fortschrittliche Technologie von Radargeräten, mit denen die Atmosphäre untersucht wird.
Was sind Wetterradare?
Doppler-Wetterradare sind Fernerkundungsinstrumente und in der Lage, Partikeltyp (Regen, Schnee, Hagel, Insekten usw.), Intensität und Bewegung zu erfassen. Radardaten können verwendet werden, um die Struktur von Stürmen zu bestimmen und die Schwere von Stürmen vorherzusagen.
Das elektromagnetische Spektrum
Energie wird in verschiedenen Frequenzen und Wellenlängen emittiert, von Radiowellen mit großer Wellenlänge bis hin zu Gammastrahlen mit kürzerer Wellenlänge. Radare emittieren Mikrowellenenergie, eine längere Wellenlänge, gelb hervorgehoben.
Wie funktionieren Radargeräte?Das Radar sendet einen fokussierten Impuls von Mikrowellenenergie (ja, genau wie ein Mikrowellenherd oder ein Handy, aber stärker) auf ein Objekt, höchstwahrscheinlich eine Wolke. Ein Teil dieses Energiestrahls prallt zurück und wird vom Radar gemessen, wodurch Informationen über das Objekt bereitgestellt werden. Radar kann Niederschlagsgröße, -menge, -geschwindigkeit und -bewegungsrichtung im Umkreis von etwa 100 Meilen um seinen Standort messen.
Wie funktioniert Doppler-Radar?
Doppler-Radar ist ein spezieller Radartyp, der den Doppler-Effekt verwendet, um Geschwindigkeitsdaten von den zu messenden Partikeln zu sammeln. Zum Beispiel sendet ein Dopplerradar ein Signal, das von Regentropfen innerhalb eines Sturms reflektiert wird. Das reflektierte Radarsignal wird vom Radarempfänger mit einer Frequenzänderung gemessen. Diese Frequenzverschiebung steht in direktem Zusammenhang mit der Bewegung der Regentropfen.
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When a storm is stationary, the transmitted energy and the reflected energy or „echo” will not change, as shown below. |
Wenn sich ein Sturm auf das Radar zubewegt, ist die Frequenz der übertragenen Wellenlänge niedriger als die Frequenz der reflektierten Wellenlänge. |
Wenn sich ein Sturm vom Radar entfernt, ist die Frequenz der übertragenen Wellenlänge höher als die Frequenz der reflektierten Wellenlänge. |
Warum verwendet NCAR Radargeräte für die Forschung?
Atmosphärenforscher verwenden verschiedene Arten von Boden- und Flugzeugradar, um Wetter und Klima zu untersuchen. Radar kann verwendet werden, um Unwetterereignisse wie Tornados und Hurrikane oder langfristige Klimaprozesse in der Atmosphäre zu untersuchen.
Bodengestütztes Forschungsradar
Das NCAR S-Band Dual-Polarisations-Dopplerradar (S-Band) ist ein 10-cm-Wellenlängen-Wetterradar, das ursprünglich in den 1990er Jahren von NCAR entwickelt und eingesetzt wurde. Dieses hochmoderne Radarsystem wurde kontinuierlich modifiziert und verbessert und verfügt nun über zwei Wellenlängen. Wenn das Ka-Band hinzugefügt wird, a 0.8-cm wellenlänge radar, es ist bekannt als S-PolKa. Die Mission von S-PolKa ist es, ein besseres Verständnis des Wetters und seiner Ursachen zu fördern und dadurch letztendlich eine verbesserte Vorhersage von schweren Stürmen, Tornados, Überschwemmungen, Hagel, schädlichen Winden, Vereisungsbedingungen von Flugzeugen und starkem Schnee zu ermöglichen.
Luftgestütztes Forschungsradar
In der Luft können Forschungsflugzeuge mit einer Reihe von Radargeräten ausgestattet werden. Das NCAR HIAPER Cloud Radar (HCR) kann an der Unterseite des Flügels des NSF / NCAR HIAPER Forschungsflugzeugs (ein modifizierter Gulfstream V Jet) montiert werden und liefert qualitativ hochwertige Beobachtungen von Winden, Niederschlägen und anderen Partikeln. Es wurde von einem kollaborativen Team von Mechanik-, Elektro-, Luft- und Raumfahrt- und Softwareingenieuren entwickelt und hergestellt; Forscher; und Instrumentenbauer von EOL.