ANALIZA PORÓWNAWCZA ROZWIĄZA ZAŃ METEOROLOGICZNYCH

Transkrypt

1 ANALIZA PORÓWNAWCZA ROZWIĄZA ZAŃ WSPÓŁCZESNYCH RADARÓW METEOROLOGICZNYCH Wybrane fragmenty referatu wygłoszonego na obronie pracy dyplomowej na ww. temat w czerwcu 2005 Dyplomant - ppor. Marcin Dochniak

2 Treść zadania: 1. Sformułowanie owanie problemu pracy. 2. Określenie zadań radarów w meteorologicznych i ich roli w systemie opracowywania prognoz. 3. Klasyfikacja i charakterystyka współczesnych czesnych radarów w meteorologicznych. 4. Porównanie rozwiąza zań meteorologicznych. 5. Wnioski. współczesnych radarów 2

3 Zadania radaru meteorologicznego w systemie obserwacji środowiska Teledetekcyjna, ciągła a obserwacja stanu atmosfery w zadanym obszarze Wykrywanie zjawisk pogodowych Śledzenie rozwoju zjawisk pogodowych Generowanie ostrzeżeń o zagrożeniach i niebezpiecznych zjawiskach zachodzących cych w atmosferze Uzupełnianie informacji pochodzących cych z innych źródeł 3

4 Klasyfikacja radarów meteorologicznych (1) Klasyczne konwencjonalne dopplerowskie 4

5 Klasyfikacja radarów meteorologicznych (2) Do pionowego sondażu u atmosfery ( wind profiling ) małego zasięgu troposferyczne 5

6 Klasyczne radary meteorologiczne Nadajnik Odbiornik Przetwarzanie 6

7 Odbiciowość (1) Z= = D i i, jedn. obj. D - średnica kropel występuj pujących w jednostce objęto tości ograniczonej przez komórk rkę rozróżnialno nialności radaru Zależno ność empiryczna 6 Z = ar b R - intensywność opadu [mm/h] a i b - stałe e zależne od rodzaju opadu 7

8 Odbiciowość (2) Zależno ność Marshala-Palmera dla opadów deszczu Z = 200R 1,6 dla opadów śniegu Z = 2000R 2 R - intensywność słupa opadu mierzona w wody na godzinę milimetrach 8

9 Odbiciowość - obliczenia Nazwisko badacza Współczynnik a b Blanchard 16,6 1,55 Hood 295 1,612 Higgs 127 2,87 Litvinow 150 1,54 Atlas i Chmela 350 1, ,16 Foote 520 1,82 Imai 700 1,6 Sivaramakrishnam 67,6 1,94 Diem 240 1,3 R= [mm/h] z krokiem 0, punktów pomiarowych Z [db] = 10 log(ar b ) 9

10 Rodzina funkcji Z=f(R) 10

11 Równanie zasięgu dla obiektów przestrzennych 2 P G 2 L Θ 2 t c π 3 K Z P = t r b i = r 1024 C Z r ( ln2) λ 2 r 2 2 ; Z = 200R 1,6 C = P G 2 L Θ 2 t r b 1024 ( ln2) λ 2 P r średnia moc odebrana przez radar [W] P t moc transmitowana przez radar [W] G zysk antenowy L r współczynnik strat mocy (nadajnik-antena i antena-odbiornik) Θ b szerokość wiązki antenowej [rad] t i czas trwania impulsu [s] c prędkość światła[m/s] K 2 moduł funkcji zespolonej współczynnika załamania materiału λ -długość fali [m] r odległość do obiektu [m] t i 3 c π K 2 11

12 Zależno ność P r (r) 12

13 Zestawienie uzyskanych wyników obliczeń zasięgu r dla radarów w pasma C Radar R[mm/h] 0,07 0,15 0,3 0,6 1,3 2,7 5,6 11,5 23,7 48, METEOR 500C - - 1,75 3 5, , METEOR 1500C - 1,45 2,4 4,2 7, TDR 4384-RC - 4,95 8, TDR 4370-C , TDR 3070-C ,8 8, TDR 2070-C ,9 8, DWSR-2500C/K 1,05 1,9 3,3 5,75 10,8 19,2 34, DWSR-2500C - - 1,75 2,9 5,5 9,

14 Przykłady ech radarowych Echo od chmur warstwowych Echo od chmur konwekcyjnych 14

15 Radary do pionowego sondażu u atmosfery Wiązki anteny radaru typu wind profiling 15

16 Zależno ność f d (H) Częstotliwo stotliwość Dopplera (f d ) 2ν f = r d λ gdzie λ - długość fali, a v r to prędko dkość radialna obiektu wyrażana ana wzorem ν = r ν sin(β ) gdzie v jest rzeczywistą prędko dkością obiektu, a β jest kierunkowym kątem nachylenia wiązki f (H) = d 2 ν (H) sin (β ) λ H - wysokość 16

17 Przetwarzanie sygnału w radarach do pionowego sondażu atmosfery Cykl przetwarzania danych Typowe widmo sygnału 17

18 Wnioski (1) Informacja pozyskiwana z radarów meteorologicznych jest wykorzystywana do: Długoterminowych prognoz pogody Krótkoterminowych prognoz pogody (lotnictwo) Ochrony systemów w energetycznych Określania jakości wód w d powierzchniowych Monitorowania zanieczyszczeń powietrza Modelowania procesów w wymywania zanieczyszczeń z atmosfery Wspomagania kierowania ogniem artylerii Zabezpieczania startów rakiet i statków kosmicznych 18

19 Wnioski (2) Radary meteorologiczne mogą pracować w wydajnych systemach monitorowania atmosfery (np. system POLRAD) Informacje pozyskiwane z radarów meteo stanowią dane wejściowe dla modeli numerycznych Radary Radary tego typu znacznie poszerzają wiedzę na temat zjawisk zachodzących cych w atmosferze i przyczyn je powodujących 19

20 Wnioski (3) Dane Dane radarowe uzupełniaj niają informację pochodzącą z innych źródeł (stacje meteorologiczne, satelity, radiosondy) Przy Przy pomocy radarów w można wykonywać pomiary parametrów w pola pogody w odległości nawet 200 km od miejsca ich lokalizacji Radar Radar meteo nie zapewnia pełnej informacji o stanie atmosfery lecz jest ważnym ogniwem systemu obserwacji środowiska 20