ما هي رادارات الطقس؟
تؤدي الرادارات في مجال الأرصاد الجوية عدة مهام رئيسية، تستخدم رادارات الطقس لتحديد شدة هطول الأمطار، معدات التصوير بالرادار تتعقب الأعاصير، ومن المستحيل تخيل أحدث أدوات التنبؤ بالطقس والمراقبة المستخدمة فقط لتجميع المعلومات وعرضها، تلتقط أدوات التقاط الإطارات إشارة (VGA) الناتجة من مستقبل رادار الطقس وتوفر التكامل بين رادارات الطقس الحية وأجهزة الكمبيوتر، كما يقومون بنقل الإشارة من مصدر (VGA) إلى مركز الحوسبة.
مزايا رادارات الطقس:
عادة ما تكون الرادارات قادرة على اكتشاف موضع الجسم وحركته، حيث يرسل هذا النوع من الرادارات نبضات من الطاقة الكهرومغناطيسية ويحلل جزء الطاقة المنعكس من الجسم، ومن الممكن تكوين صورة للكائن، كما يتم تطبيق هذه الوظيفة في التنبؤ بالطقس أثناء تتبع هطول الأمطار، وفي التنبؤ بالطقس من المرجح أن تكون الرادارات النبضية ذات تأثير دوبلر هي أكثر معدات مراقبة الطقس شيوعًا.
أنظمة الرادار Pulse-Doppler:
يسمح تأثير (Doppler) المطبق في أنظمة الرادار النبضي للمتخصصين بتحديد السرعة النسبية للجسم، حيث تكتشف أنظمة الرادار (Pulse-Doppler) بسهولة موقع الهدف وتقيس سرعته الشعاعية، يمكن لصور رادار دوبلر الكشف عن حركة قطرات المطر وتحليل شدة الهطول. كما توفر معدات تصوير رادار الطقس من هذا النوع معلومات تنبؤ تتضمن مسارات العواصف وضغط السطح وارتفاع الأمواج وغير ذلك الكثير.
تقوم معدات مراقبة الطقس بأداء قياسات متعددة، من المهم جدًا أن يتم حفظ المعلومات من رادارات الطقس الحية على الكمبيوتر، حيث يمكن معالجتها وتحليلها، ويمكن للرادارات المحلية اكتشاف أنماط الطقس المختلفة، إذا تم جمع الكثير من البيانات من خلال مساعدة رادار مراقبة الطقس فسيتم التنبؤ بدقة بأحوال الطقس في المستقبل، يقوم ملتقط الإطار (VGA2USB) بتوصيل هذا الجهاز بنظام الكمبيوتر، يتم عرض جميع المعلمات مع خلفيات الخريطة باستخدام صور رادار دوبلر.
كما يحصل (NEXRAD) (الجيل التالي من الرادار) على معلومات الطقس (هطول الأمطار والرياح) بناءً على الطاقة المعادة. حيث يصدر الرادار دفقة من الطاقة (اللون الأخضر في الصورة المتحركة)، إذا اصطدمت الطاقة بجسم ما (قطرة مطر، ندفة ثلجية، بَرَد، حشرة، طائر) فإن الطاقة مبعثرة في كل الاتجاهات، ملحوظة: إنه جزء صغير من الطاقة المنبعثة التي تتشتت مباشرة باتجاه الرادار.
ثم يستقبل الرادار هذه الإشارة المنعكسة أثناء فترة الاستماع، حيث تقوم أجهزة الكمبيوتر بتحليل قوة النبض المرتجع والوقت المستغرق للانتقال إلى الجسم والعودة والطور أو إزاحة دوبلر للنبض. تتم عملية إرسال إشارة والاستماع إلى أي إشارة مرتدة ثم إرسال الإشارة التالية بسرعة كبيرة تصل إلى حوالي 1300 مرة كل ثانية.
يقضي (NEXRAD) قدرًا كبيرًا من الوقت في الاستماع لإعادة الإشارات التي أرسلها، عندما يتم حساب وقت جميع النبضات في كل ساعة (الوقت الذي يرسل فيه الرادار فعليًا) يعمل الرادار لمدة 7 ثوانٍ تقريبًا كل ساعة، يتم قضاء 59 دقيقة و53 ثانية المتبقية في الاستماع إلى أي إشارات تم إرجاعها.
القدرة على اكتشاف “التحول في الطور” لنبضة الطاقة تجعل (NEXRAD) رادار دوبلر، عادةً ما تتغير مرحلة الإشارة المرتدة بناءً على حركة قطرات المطر (أو الحشرات والغبار وما إلى ذلك)، كما تم تسمية تأثير دوبلر على اسم الفيزيائي النمساوي كريستيان دوبلر الذي اكتشفه، ومن المرجح أنك واجهت “تأثير دوبلر” حول القطارات.
حيث إنه عندما يمر القطار بموقعك ربما لاحظت أن درجة الصوت في صافرة القطار تتغير من الأعلى إلى المنخفض، مع اقتراب القطار، كما يتم ضغط الموجات الصوتية التي تشكل الصافرة مما يجعل طبقة الصوت أعلى مما لو كان القطار ثابتًا، وبالمثل عندما يتحرك القطار بعيدًا عنك تتمدد الموجات الصوتية مما يقلل من حدة صوت الصافرة. فكلما تحرك القطار بشكل أسرع زاد التغيير في درجة صوت الصفير أثناء مروره بموقعك.
يحدث نفس التأثير في الغلاف الجوي، حيث تصطدم نبضة طاقة من (NEXRAD) بجسم ما وتنعكس مرة أخرى نحو الرادار، تقيس أجهزة الكمبيوتر في الرادار تغير الطور في نبضة الطاقة المنعكسة، والتي تحول ذلك التغيير بعد ذلك إلى سرعة الجسم إما باتجاه الرادار أو منه، يمكن استخدام المعلومات المتعلقة بحركة الأجسام باتجاه الرادار أو بعيدًا عنه لتقدير سرعة الرياح، حيث إن هذه القدرة على “رؤية” الرياح هي التي تمكن خدمة الأرصاد الجوية الوطنية من اكتشاف تكوين الأعاصير والتي بدورها تسمح لنا بإصدار تحذيرات إعصار بإشعار أكثر تقدمًا.
هناك نوعان رئيسيان من البيانات السرعة والانعكاس، حيث توضح لنا بيانات الانعكاسية قوة الطاقة التي يتم إرجاعها إلى الرادار بعد ارتدادها عن أهداف هطول الأمطار، الأهداف الأخرى لعدم هطول الأمطار ستعيد الطاقة لكن في الوقت الحالي سنتعامل فقط مع هطول الأمطار، بشكل عام كلما كانت الطاقة المعادة أقوى زاد الترسيب.
تُشتق بيانات السرعة من المرحلة أو انزياح دوبلر للطاقة المرتجعة، حيث ستحسب أجهزة الكمبيوتر في الرادار التحول وتحدد ما إذا كان هطول الأمطار يتحرك باتجاه الرادار أو بعيدًا عنه ومدى السرعة ثم تطبيق لون مطابق لتلك الاتجاهات والسرعات، عادةً ما يكون اللون الأحمر هدفًا يتحرك بعيدًا عن الرادار، بينما يتم تطبيق اللون الأخضر على الأهداف التي تتحرك نحو الرادار، تحدد شدة هذه الألوان سرعتها المقدرة.
