Avtor: Ana Car Vremenski radarji Mentor: prof. dr. Jože Rakovec 4. maj 2016 Povzetek Vremenski radar oddaja elektromagnetne valove in na podlagi vrnjenih valov določi karakteristike meteorološke tarče. Predstavila sem najpomembnejši enačbi v radarski meteorologiji: radarsko enačbo in Z R relacijo. Ukvarjala sem se tudi s pomankljivostmi radarjev, ki jih je potrebno pri meritvah upoštevati.
Kazalo 1 Uvod 1 2 Vremenska radarska enačba 2 2.1 Radarska enačba za točkasto tarčo...................... 2 2.2 Radarska enačba za meteorološke tarče.................... 3 2.3 Z-R relacija................................... 6 3 Omejitve vremenskega radarja 6 4 Osnovne radarske slike padavin 8 5 Slovenski meteorološki radarji 10 6 Zaključek 10 1 Uvod Radar je merilni inštrument, ki detektira objekt in odredi njegov položaj. Ime RADAR prihaja od začetnic angleškega imena RAdio Detecting And Ranging (odkrivanje cilja in merjenje razdalje). Vremenski radar je prilagojen za zaznavanje in merjenje padavin ter za prepoznavanje vzorcev, značilnih za nevihtne sisteme. Meteorološki radarji so monostacionarni, torej sta oddajnik in sprejemnik na istem mestu. Deluje na principu, da oddajnik pošilja kratke sunke elektromagnetnih valov (EMV) znane valovne dolžine λ. Te antena naprej usmerja v ozek prostorski kot. Ko valovi na svoji poti naletijo na oviro, se na njej sipajo na vse strani in manjši del sipanja pride do sprejemnika, kjer se signal ojača. Z usmeritvijo antene je določena smer ovire. Oddaljenost tarče od radarja se računa iz izmerjenega časa med oddajanjem pulza in prihoda odmeva vala nazaj do radarja, pri čemer vemo, da se elektromagnetni valovi gibljejo s hitrostjo svetlobe c = 3 10 8 m/s. Na podlagi vrnjene moči določimo odbojnost ovire. Antena se vrti okoli svoje navpične osi pri različnih elevacijskih kotih, računalnik pa shranjuje in obdeluje meritve. Na ta način dobimo 3D polje radarske odbojnosti, iz nje pa vrsto in jakost, pri Dopplerjevem radarju pa tudi gibanje padavin. Vsak radar ima svoje specifične lastnosti: valovno dolžino, dolžino pulzov, izsevano moč, frekvenco pulzov, širino žarka in polarizacijo. V meteorologiji poznamo konvencionalni in Dopplerjev radar. Prvi meri samo radarsko odbojnost, a ga vse bolj nadomešča drugi, ki meri še dodatni dve količini: povprečno radialno hitrost in njeno disperzijo. Dopplerjev radar oddaja EMV z znano valovno dolžino oz. frekvenco, odmevnemu valu izmeri fazno spremembo, nastalo zaradi gibanja tarče in izračuna radialno hitrost. 1
2 Vremenska radarska enačba Izpeljava radarske enačbe je povzeta po [1], [2] in [3]. 2.1 Radarska enačba za točkasto tarčo Če bi radar oddajal moč P odd enakomerno na vse strani, bi moč obsevanja na razdalji r od radarja bila enakomerno razporejena po površini krogle 4πr 2. Gostota moči bi bila: F (r) = P odd 4πr 2. (1) Vendar pa radar oddano moč usmeri v žarek in ne na vse strani. Zato zgornjo enačbo ustrezno popravimo. Ko anteno usmerimo, je na razdalji r od nje tako vpadla gostota moči: F (r, ϑ, ϕ) = P odd 4πr 2 GL f(ϑ, ϕ) 2, (2) kjer je G ojačitev antene, L je atenuacija (oslabitev) na poti radar-tarča, f(ϑ, ϕ) 2 pa popravek zaradi neenakomernega sevanja. Kota ϑ in ϕ sta elevacijski (kot med žarkom in tlemi) in azimutalni kot (kot med žarkom in severom). Vsa energija ne seva samo v ozkem pasu, ampak imamo tudi stranske vrhove (ang. side lobes) - slika 1. Zaradi tega ima žarek na sredini večjo moč, stranski vrhovi pa se zmanjšujejo z razdaljo od osi žarka, kar opisuje zgoraj omenjeni popravek f(ϑ, ϕ) 2. Ponavadi je gostota moči v stranskih vrhovih največ 1/100 gostote moči glavnega žarka (ang. main beam). Gostota moči ozkega žarka je veliko večja od enakomerno porazdeljene močji na krogli radija r. Njuno razmerje je mera fokusiranosti žarka in ga imenujemo ojačitev antene. Slika 1: Poenostavljen prikaz žarka. Večina gostote moči seva v glavnem žarku (main beam), obstajanjo pa tudi stranski vrhovi (side lobes). [4] Tarča na razdalji r od radarja prestreže moč σf. σ je sipalni presek tarče, ki je različen od njene dejanske površine in nam pove, kolikšen delež vpadlega sevanja tarča sipa. To je navidezna ploskev, ki bi od antene sprejela moč, ki bi v primeru izotropnega sipanja pri anteni proizvajala gostoto moči: F sip = F σ 4πr 2. (3) 2
Sprejeta moč pri radarski anteni bi bila pri enakomernem sipanju na vse strani enaka zmnožku sipane gostote moči, ki se vrne od tarče nazaj k radarju, in preseka antene A a : P spr = F sip A a = GL2 P odd f(ϑ, ϕ) 2 σ (4πr 2 ) 2 A a. (4) Upoštevali smo še atenuacijo mikrovalov na poti nazaj proti radarju. Antenska ojačitev in presek antene sta povezana z izrazom: A a = λ2 G f(ϑ, ϕ) 2, (5) 4π ki ga vstavimo v enačbo (4) in dobimo radarsko enačbo za tarčo, ki bi sipala enakomerno v vse smeri: P spr = 1 64π 3 [G2 P odd f(ϑ, ϕ) 4 λ 2 ] σ σ r 4 L2 = C 1 r 4 L2, (6) kjer je C 1 konstanta, ki je karakteristika radarja. 2.2 Radarska enačba za meteorološke tarče Nas pa zanima radarska enačba za prostorsko porazdeljene tarče, ki so sestavljene iz veliko sipalcev. Trajanje sunka vremenskih radarjev je običajno τ = 1µs, širina žarka pa je ϑ 0 = 1. 100 km od radarja je znotraj volumna sunka nekaj sto milijonov kapljic z različnimi premeri. Najprej določimo sipalni presek enega sipalca za sipanje nazaj. Sipalni presek je funkcija velikosti, oblike, snovi tarče in valovne dolžine radarja. Ker je sipalni presek delcev kroglene oblike izračunan in dobro znan, naredimo prvo predpostavko: vsi delci so okrogli (to sicer velja samo za majhne kapljice). Druga predostavka je, da so delci dovolj majhni v primerjavi z valovno dolžino, da je sipanje Rayleighovo (po njegovi aproksimaciji je premer delcev D λ/16). V radarski meteorologiji to večinoma velja. Sipanje zdaj lahko obravnavamo kot sipanje na dipolu. Kapljico obravnavamo kot dipolni skupek. Sipana gostota moči oscilirajočega dipola z dipolnim momentom p ob linearno polariziranem vpadlem valovanju je na razdalji r v smeri Θ glede na os dipola je: Celotna sipana moč enega dipola je: F sip = π2 2 cp 2 ε 0 λ 4 sin 2 Θ r 2. (7) P sip = 4π3 cp 2 3ε 0 λ 4. (8) V kapljici je N dipolov na volumsko enoto, volumen kapljice je V = πd3, na skupni dipolni 6 moment kapljice pa vpliva tudi polarizabilnost vode α. Vsaka molekula vode namreč čuti tudi jakost električnega polja, ki jo sevajo sosednje molekule. Odtod Nα = 3ε 0 K in p kapljica = Nα πd3 6 E = ε 0πD 3 KE. (9) 2 3
K je odvisen od magnetnih in električnih lastnosti snovi v sipalcu. K = m2 1 je funkcija m 2 +2 kompleksnega lomnega količnika m = n iκ. n je lomni količnik in κ je absorpcijski indeks. Za nemagnetne snovi velja m 2 ε. Kvadrat dipolnega momenta vstavimo v enačbo (8) in dobimo: F sip = π4 cε 0 D 6 K 2 E 2 sin2 Θ. (10) 8λ 4 r 2 Če v enačbo (3) vstavimo enačbo (10) in izraz za vpadlo gostoto sevanja energije F = 1 2 ε 0cE 2, je sipalni presek nazaj za posamezno tarčo (kapljico): σ kapljica,nazaj = π5 D 6 λ 4 K 2, (11) kjer smo upoštevali, da pri linearnem vpadlem sevanju dipol najbolj seva pravokotno na svojo smer in je zato sinθ = 1. Sipana moč je večja za krajše radarske valove (λ 4 ) in za večje tarče (D 6 ). Definiramo radarsko odbojnost Z kot vsoto vseh šestih potenc premerov kapljic na volumsko enoto oblaka: Z 1 V Z njo se sprejeta moč izraža kot: P spr = Dj 6 = j cπ3 G 2 P odd f(ϑ, ϕ) 4 ϑ 2 0τ K 2 Z 1024ln2 λ 2 r 2 0 N(D)D 6 dd. (12) = const K 2 Z r 2. (13) V meteorološki obliki radarske enačbe (enačba(13)) se je pojavila radarska odbojnost Z, določena s premerom padavinskih delcev D in njihovo porazdelitvijo po velikosti N(D). Moč odmevov je tem večja, čim večje je število padavinskih delcev in čim večji so ti delci. Pri integraciji v enačbi (12) smo si pomagali z izbiro mej integracije D min = 0 in D max =, kar nam olajša integracijo, hkrati pa s tem ne naredimo velike napake. Porazdelitev oblačnih in padavinskih delcev (hidrometeorjev) po velikosti ima glavno vlogo pri računanju radarske odbojnosti, vodnosti in jakosti padavin, ki jih radarske slike prikazujejo. Sprejeta moč, ki jo merimo, je odvisna od karakteristik radarja in tarče in je znatno oslabljena glede na oddano moč. Obstaja pa osnovna razlika med sprejeto močjo posamezne tarče (enačba (6)) in prostorsko porazdeljenih tarč (enačba (13)), in sicer v potenci razdalje. Za razliko od posamezne tarče, kjer smo imeli zmanjševanje sprejete moči z r 4, imamo zdaj njeno zmanjševanje s kvadratom razdalje. Volumen, zajet z žarkom, namreč narašča z razdaljo, zato vsebuje vse več tarč (kapljic), kar zmanjšuje odvisnost sprejete moči z r 4 na r 2. Iz merjenja povprečne sprejete moči na anteni, oddaljenosti tarče od antene in znanih lastnosti radarja se določi Z. Problem predstavlja agregatno stanje sipalcev (tekoče ali trdno). Funkcija kompleksnega lomnega količnika je za vodo in led precej različna, in sicer 4
K 2 0.93 za vodo in K 2 = 0.176 za led. Obe vrednosti veljata pri atmosferskih temperaturah in valovnih dolžinah med 5 in 10 cm, ki jih običajeno uporabljajo radarji. Voda torej sipa bistveno več kot led, zato je njena radarska odbojnost veliko večja. Praktično je predpostaviti, da vsak prostorninski element ozračja vsebuje kapljice in zato v enačbah uporabljamo vrednost za vodo. Ko pa smo prepričani, da merimo v področju leda, uporabljamo K 2 za led. Standardne enote radarske odbojnosti so mm 6 /m 3. Ker so njene vrednosti podane v širokem intervalu od 10 3 mm 6 /m 3 in vse do 10 7 mm 6 /m 3, jih prikazujemo v normirani Z logaritemski obliki: Z(dBZ) = 10log. Z je zdaj logaritamski parameter, merjen v mm 6 /m 3 dbz. Na ta načim smo zmanjšali razpon parametra, ki je sedaj od 30dBZ za meglo do 75dBZ za močno točo. Na podlagi merjenja velikosti hidrometeorjev (oblačnih in padavinskih delcev) določimo njihovo porazdelitev po velikosti. Marshall in Palmer sta leta 1948 ugotovila, da merjenja porazdelitve kapljic po velikosti pri tleh dobro opisuje eksponentna funkcija [5]: N(D) = N 0 e ΛD, (14) kjer je N(D)δD število kapljic z premerom med D in D + δd na enoto volumna, N 0 = 0.08cm 4 in Λ = 41R 0.21 cm 1 sta empirično določena parametra porazdelitve, slednji pa je odvisen tudi od jakosti padavin R. Na sliki 2 sta prikazana dva niza opazovanj velikosti kapljic (črtana in pikčasta črta) in Marshall-Palmerjeva porazdelitev (polna črta) za tri različne jakosti padavin. Marshall-Palmerjeva porazdelitev se ne prilega najbolje majhnim kapljicam (D < 1.5mm), kar pa je manj pomembno, saj te malo doprinesejo k radarski odbojnosti (Z D 6 ). Spekter kapljic je sestavljen največ iz majhnih kapljic, število kapljic pa pada z njihovo velikostjo. Slika 2: Rezultati merjenja velikosti kapljic (črtkasta in pikčasta črta) in Marshall- Palmerjeva porazdelitev (polna črta) po velikosti v primeru treh različnih jakosti padavin (1, 5 in 25 mm/h).[5] 5
2.3 Z-R relacija Merjeno radarsko odbojnost v nadaljevanju povežemo še z jakostjo padavin R, ki jo običajno prikazujejo radarske slike: Z = ar b. (15) Empirična koeficienta a in b sta odvisna od kraja in vremenske situacije (porazdlitve hidrometeorjev po velikosti). Lahko ju določimo na dva načina. Pri prvem najprej zapišemo jakost padavin, ki je funkcija velikostne porazdelitve kapljic in hitrosti padanja kapljic v(d): R = π 6 ρ N(D)D 3 [v(d) w]dd, (16) 0 w je vertikalna komponenta vetra in ρ je gostota vode. Hitrost padanja kapljic je odvisna od premera kapljic v(d) = kd x, kjer je k konstanta, x pa je: 2 za majhne kapljice (D < 80µm) x = 1 za srednje (80µm < D < 1.2mm. 1/2 za velike (D > 1.2mm) Radarska odbojnost in jakost padavin sta odvisni od porazdelitve hidrometeorjev po velikosti. Iz izmerjene velikostne porazdelitve kapljic izračunamo Z in R in nato določimo koeficienta a in b. Drugi način določanja je direktno iz pluviometerskih meritev jakosti padavin in radarske ocene, ki jo dobimo iz odbojnosti. Ne obstaja samo ena Z R relacija, ki bi zadoščala vsem vremenskim situacijam. Zato danes obstaja veliko relacij, povezanih s tipom padavin, vrsto oblaka, letnim časom, geografskim področjem,... Najbolj znana je Marshall-Palmerjeva relacija Z = 200R 1.6, ki velja za stratiformne padavine (padavine, ki so enakomerneje porazdeljene po večjem področju). Obe količini (Z in R) sta brezdimenzijski, Z je normirana z 1mm 6 /m 3, R pa z 1mm/h. Enačbi (15) in (13) sta osnovni enačbi radarske meteorologije. Izmerjeno sprejeto moč povezujeta z jakostjo padavin v radarskem snopu. Njuna natančnost je odvisna od tega, kako dobro so izpolnjene določene merilne predpostavke. 3 Omejitve vremenskega radarja Vremenski radarji merijo padavine z veliko časovno in prostorsko ločljivostjo. Več faktorjev je odgovornih za nenatančnosti pri radarskih meritvah, npr. atenuacija signala vzdolž snopa, odboj od nemeteoroloških tarč, atmosferska refrakcija, nenatančno določen velikostni spekter padavinskih delcev, fizikalne karakteristike žarka, povečan odboj v pasu taljenja. Ker velikostni spekter padavin varira, je v bližini radarja velik vir napak. Zmanjšamo jih, če uspemo natančneje določiti velikostni spekter padavinskih delcev. Obstaja več 6
metod za to, npr. merjenje z dvema valovnima dolžinama in merjenje z dvema polarizacijama. Z radarji z dvema polarizacijama bolje določimo velikost, obliko in vrsto padavin. Ti radarji pošiljajo in sprejemajo navpično in vodoravno polarizirane sunke in na podlagi razmerja med vodoravno in navpično odbojnostjo, določimo obliko, velikost in vrsto padavin. Kapljice ko padajo, niso kroglice, ampak so sploščene zaradi upora zraka. Zato imajo razmerje med vodoravno in navpično odbojnostjo približno od 1 (male kaljice) do 5 (velike kapljice). Veliki okrogli delci (toča) imajo približno enak odboj vertikalno in horizontalno polariziranih valov. Radar, ki meri odbojnost v istem volumnu z dvema valovnima dolžinama, nam da natančnejši velikostni spekter padavinskih delcev in tako zmanjšamo napake. Napaka zaradi variranja velikostnega spektra je daleč od radarja zanemarljiva v primerjavi z napako zaradi neenakomerne zapolnjenosti merilnih prostornin in vertikalne nehomogenosti padavin. Poleg tega se z razdaljo povečuje širina snopa in s tem se zmanjšuje prostorska ločljivost. [6] Daleč od radarja je največji vir napak ukrivljenost zemeljskega površja in razgiban relief oz. dejstvo, da radar ne more meriti blizu tal (slika 3). Če radar pošlje horizontalni žarek, je ta na razdalji 200 km od radarja samo zaradi ukrivljenosti Zemlje 2 km nad tlemi. Posledično radar meri manj padavin kot ombrometri, saj na takšni razdalji ni možno meriti padavin pri tleh. Vemo, da se EMV širijo v vakuumu s hitrostjo c, v drugih medijih pa s hitrostjo v < c. Lomni količnik za atmosfero ni konstanten (odvisen je od temperature, tlaka in vlage) in se spreminja z višino. Ko žarek potuje skozi več slojev z različnim lomnim količnikom, se lomi in pride do njegovega ukrivljanja. V atmosferi se ponavadi n z višino zmanjšuje, kar pomeni, da se žarki ukrivljajo navzol (proti Zemlji). Zaradi ukrivljanja radarskega žarka pride do napake pri zaznavanju višine same tarče. Včasih sta profil temperature in vlage takšna, da se žarki ukrivljajo stran od Zemlje, včasih pa se žarki tako močno ukrivijo proti Zemlji, da se dotaknejo tal in se celo lahko od njih večkrat odbijejo (slika 4) [2]. V tem primeru do radarja pridejo odmevi od tal in objektov, ki se v normalnih razmerah ne bi videli. Ti odmevi niso meteorološki, zato jih je potrebno ustrezno odstraniti. Na svoji poti se mikrovalovi delno sipajo in delno absorbirajo na oblačnih in padavinskih delcih ter na plinih. Poleg sipanja in absorpcije je atenuacija močno odvisna tudi od valovne dolžine radarja. Prispevek plinske absorpcije (največ med njimi absorbirata vodna para in kisik) k atenuaciji je pri običajnih valovnih dolžinah vremenskega radarja majhen v primerjavi s prispevkom oblačnih in padavinskih delcev. Atenuacija oblačnih delcev je odvisna od njihovega agregatenga stanja - kapljice k atenuaciji prispevajo več kot ledeni delci. Pri radarjih valovne dolžine, večje od 5 cm, je atenuacija oblačnih delcev zanemarljiva, kar pa ne velja pri radarjih valovne dolžine, manjše od 1 cm. Takrat je laho atenuacija tudi do 1dB/km. Krajši valovi (npr. λ = 3cm) imajo do 100-krat večjo izgubo odmevne moči kot dolgi valovi (λ 10cm) [7]. Pri srednjevalovnem radarju (λ = 5cm) atenuacija pride do izraza samo pri močnih padavinah in takrat se lahko odmev podceni. Pri izbiri valovne dolžine radarja je treba narediti kompromis med dejstvoma, da krajši 7
valovi močneje sipajo, a so tudi bolj podvrženi atenuaciji. Vremenski radar poleg meteoroloških tarč zazna tudi druge objekte (hribe, stavbe, letala, ptice, tla,...). Z Dopplerjevim radarjem delno filtriramo vse mirujoče objekte. V poletnih mesecih so v ozračju prisotni številni insekti, katerih odbojnosti na radarjih lahko dosežejo vrednosti do 20dBZ. Radar z dvema polarizacijama nam pomaga pri njihovem prepoznavnju in odstranjevanju. Svetli pas oz. pas taljenja je pas povečane radarske odbojnosti v področju pod izotermo 0 C, kjer imamo taleče se ledene delce. Ponavadi je debel nekaj sto metrov. Nad tem pasom je odbojnost manjša, ker so tam ledeni kristali in zrna, ki imajo manjši K 2. Pri izotermi 0 C se začnejo zaradi taljenja obdajati s plastjo vode (talijo se od zunaj navznoter), zato pride do hitrega naraščanja odbojnosti. To bi lahko tolmačili kot močne padavine, kar pa po ogledu vertikalnega preseka ovržemo. Ko se z vodo obdani ledeni delci v pasu taljenja popolnoma stalijo in se zlijejo v manjše kapljice, se odbojnost zmanjša. Da zaznamo pas taljenja, potrebujemo zadostno ločljivost (vsaj 0.5 km). Pas taljenja se pogosto vidi pri razpadu nevihte in njegov pojav pomeni, da nevihta (ali vsaj del nje) slabi. Slika 3: Odstopanje v višini horizontalnega žarka od tal zaradi ukrivljenosti Zemlje.[8] Slika 4: žarka. [9] Več načinov ukrivljanja 4 Osnovne radarske slike padavin ARSO izdeluje talne projekcije največje jakosti padavin, ki so za splošne uporabnike najprimernejše. Izmerjena največja jakost padavin je preračunana na urni interval in ne predstavlja dejanske količine padavin v eni uri. Ker je talna projekcija jakosti padavin samo ocena, nastala na podlagi največje izmerjene radarske odbojnosti v oblaku, lahko krajevno in časovno odstopa od dejanske. Slika 5 prikazuje največjo izmerjeno jakost padavin skozi celoten stolpec nad neko točko na tleh in nam ne da informacije, na kateri višini je posamezna vrednost. Ker je največja jakost padavin prikazana s štirimi barvami, je ta prikaz zelo primeren za hitro oceno atmosfere in intenzivnih sistemov z morebitno točo. Naslednje tri slike prikazujejo več vrst radarskih slik. Vse se nanašajo na 1.junij 2002, ko je okolico Krškega zajela močna nevihta. Najprej pogledamo največjo jakost padavin (slika 5) in vidimo, da je v teh koncih ekstremna z možno točo. Zanimajo nas tudi največje dosežene vrednosti odbojnosti in 8
oblika, ki jo tvorijo območja z najvišjimi odbojnostmi. Visoka je tudi odbojnost (do 52 dbz), kar pomeni zelo močan dež s točo (slika 6). S slike 7 vidimo, da sega vrh oblaka do višine približno 11 km. Iz tega sklepamo, da je prisoten močan vzgornik. Posledično imamo zelo intenzivno dogajanje oz. vertikalno zelo razvito nevihto. Ta ugotovitev je zelo pomembna, saj običajeno večji vzgornik pomeni večja zrna toče. Še več informacij dobimo z 3D radarskim odbojnostimi in njihovim vertikalnim presekom (npr. supercelične nevihte imajo karakteristična območje z nisko odbojnostjo, ki se vidi na vertikalnem prerezu [10]). Slika 5: Največja jakost padavin: šibka (zelena), zmerna (rumena), močna (oranžna) in ekstremna z možno točo (rdeča).[11] Slika 6: Maksimalna odbojnost padavin.[11] Slika 7: Višina vrhov oblakov (km nad morsko gladino).[11] 9
5 Slovenski meteorološki radarji V Sloveniji imamo več kot 40 letno zgodovino uporabe vremenskega radarja. Leta 1971 je bil postavljen prvi radar v Žikarcah pri Mariboru. Bil je predelan iz vojaškega radarja z uporabnim dosegom 40 km. Uporabljal se je v poletnih mesececih v okviru obrambe pred točo. Leta 1984 je bil odprt novi radarski center na Lisci pri Sevnici, kjer je tudi danes. Ta radar je imel večji doseg (200 km) in je prav tako meril samo poleti do leta 1997, ko se je začel uporabljati tudi v druge namene [12]. Radar na Lisci pa cele države ni pokrival najbolje, zato so leta 2014 zgradili nov radarski center na Pasji Ravni v Polhograjskem hribovju. Radarja sta si sicer zelo podobna, bistevena razlika med njima pa je, da novi radar uporablja dvojno polarizacijo, ki izboljša oceno radarskih padavin [13]. Slovensko vremensko radarsko omrežje se imenuje SIRAD. Sestavljata ga radarski postaji in radarski center na ARSO v Ljubljani. Radar na Lisci je srednje močan (P odd = 300W, srednjevaloven (λ = 5cm), ozkega snopa (1 ) in s premerom antene 4 m. V vsaki sekundi izseva 600 do 1200 pulzov, dolgih okoli 300m. Kot elevacije je od 0 do 30, antena se vrti s hitrostjo 3 obrate na minuto. Vsakih 10 minut se začne novo merjenje po 12 naklonskih kotih, ki traja 5 minut. Uporaben je do razdalje 200 km.[12] 6 Zaključek Radarska enačba povezuje merjeno sprejeto moč z radarsko odbojnostjo, ki jo povežemo z ostalimi količinami, ki nas zanimajo. V seminarju smo jo povezali z jakostjo padavin preko Z-R relacije. Glavna prednost radarskih meritev je velika prostorska in časovna ločljivost, kar pomeni, da čez nekaj minut dobimo informacijo o stanju atmosfere v vseh točkah znotraj uporabnega dosega radarja, za kar bi sicer potrebovali več tisoč padavinskih postaj. Pomankljivost je slabša natančnost, posebej pri velikih razdaljah in nad razgibanem reliefom. Pri velikih razdaljah večinoma podceni količino padavin, ker zaradi ukrivljenosti Zemlje ne more meriti blizu tal. Pri neoptimalnih pogojih radarskega merjenja pride do podcenitev in precenitev. Napake se dajo dobro pojasniti z izmerjenim vertikalnim profilom odbojnosti. Natančnost radarja se poveča s korekcijo radarskih meritev z ombrometrskimi. Danes si ne moremo predstavljati kakovostnega meteorološkega opazovanja brez radarjev. Radarska meteorologija je področje, ki se vseskozi razvija (novi načini analize in prepoznavanja nevihtnih vzorcev). Literatura [1] H.Sauvageot, Radar Meteorology, Artech House, 1992. [2] S.Raghavan, Radar Meteorology, Kluwer Academic Publishers, 2003. [3] J. Rakovec, Sevanje v ozračju - skripta za del predmeta Fizikalna meteorologija, FMF, 2009. [4] http://meteorologytraining.tpub.com/14271/css/14271_61.htm (15.2.2015). 10
[5] J.S.Marshall, W.McK. Palmer, The distribution of raindrops with size, J.Meteorology, Vol.5 1948. [6] M. Divjak, Radarsko merjenje padavn: uporaba vertikalnih profilov odbojnosti, Hidrometeorološki zavod Republike Slovenije, Ljubljana. [7] R. J. Doviak, D. S. Zrnić, Doppler radar and weather observations, Second edition, Academic Press, Inc., 1993. [8] http://www.eumetrain.org/data/2/253/navmenu.php?tab=4&page=2.0.0 (4.3.2015). [9] http://www.idga.org/intelligence/articles/fundamentals-of-rf-propagation-in-elect (4.3.2015). [10] M. Iršič Žibert, J. Cedilnik, Značilni vzorci za prepoznavanje močne konvekcije na satelitskih in radarskih slikah, primeri iz poletja 2008, Dostopno preko: http://www. sos112.si/slo/tdocs/ujma/2009/059.pdf (4.3.2015). [11] http://www.arso.gov.si/vreme/napovedi%20in%20podatki/srd.html#divjak1 (4.3.2015). [12] M. Divjak, Pomen radarjev v sistemu obrambe pred točo., Univerza v Ljubljani, FMF, 1988. [13] A. Zgonc, Strokovni izlet Slovenskega meteorološkega društva na Pasjo ravan, Vetrnica, 0714, str.85. 11