Анализ радиолокационных наблюдений

Информация, поступающая с метеорологических радиолокаторов, представляет собой важное и значительное дополнение к наблюдениям, осуществляемым на призем­ной и аэрологической сетях, а также со спутников, представляя метеорологу возмож­ность взглянуть с помощью электронных средств далеко за видимый горизонт и оценить полученные данные с точки зрения синоптического и локального использования.

Существующие метеорологические радиолокаторы можно подразделить на два общих класса: некогерентные (традиционные) и когерентные (доплеровские) радиолока­торы. Традиционные радиолокаторы измеряют только отражательную способность гид­рометеоров, в то время как доплеровские предоставляют дополнительную информацию о радиальной скорости гидрометеоров и о характеристиках турбулентности.

Радиолокационные измерения облачности и осадков основаны на рассеянии электромагнитных волн частицами, находящимися в воздухе. Мощность обратного рас­сеивания зависит от размера частицы и от вещества, из которого она состоит. Отража­тельные свойства частиц, из которых состоят облака или осадки характеризуются отра­жательной способностью (или коэффициентом отражения), обозначаемой как Z. В случае некогерентных радиолокаторов, это - единственный измеряемый параметр.

Большинство метеорологических радиолокаторов работает в диапазоне длины волны 3-10 см. Преимуществом использования длины волны, равной 3 см, заключается, главным образом, в компактности оборудования, поскольку размеры антенны для задан­ной ширины луча уменьшаются с длиной волны. Большим недостатком этой длины вол­ны является ослабление сигнала частицами воды и льда. Преимущество использования длины волны, равной 10 см, заключается в практическом отсутствии ослабления. Одна­ко в этом случае оборудование является громоздким и очень дорогим и используется, ес­ли необходимо достижение высокого пространственного разрешения. Длина волны 5-6 см обеспечивает полезный компромисс между ослаблением и трудностями, связанными с шириной луча. Поскольку особых преимуществ для какой-то конкретной длины волны не имеется, то диапазон 5-10 см используется для большинства радиолокаторов.

Полученные с помощью радиолокатора величины отражательной способности также непосредственно используются для определения различных мезомасштабных сис­тем, связанных с образованием гидрометеоров. Тот факт, что радиолокационный эхо-сигнал является пропорциональным диаметру гидрометеора, используется для опреде­ления типа облачности. Грозовые облака, которые содержат умеренное количество больших водных капель, дают более яркое эхо, чем слоистые облака, содержащие боль­шое количество относительно небольших капель. Обычно дождь дает более яркий эхо-сигнал, чем снег, поскольку частицы воды рассеивают примерно в пять раз больше энер­гии импульса радиолокатора, чем кристаллы снега тех же размеров и очертаний. Яркость сигнала, отраженного от сухого града, также составляет около одной пятой яркости от­ражения от дождя. Градины и хлопья снега, покрытые водой, отражают сигнал так, как если бы они полностью состояли из воды. Эти характеристики радиолокационного эхо-сигнала вместе с информацией о его геометрии используются при интерпретации изме­рений с помощью радиолокатора отражательной способности и идентификации метеоро­логических систем по данным радиолокатора.

Радиолокационные наблюдения проводятся авиационными метеорологическими станциями (АМСГ) в основные синоптические сроки наблюдений и ежечасно, в допол­нительные сроки.

В синоптические сроки данные наблюдений передают в узел связи региональных подразделений Росгидромета каждые три часа в виде телеграмм не позднее, чем через один час после конкретного синоптического срока наблюдений, используя код для сооб­щения данных радиолокационных наблюдений (RADOB).

Ежечасные наблюдения проводят в оперативных подразделениях по указанию де­журного синоптика в периоды сложных погодных условий.

Данные ежечасных наблюдений можно передавать при необходимости в другие подразделения по факсимильной связи.

В режиме «шторм» радиолокатор работает постоянно и информацию можно об­новлять каждые 10-15 минут по требованию дежурного синоптика.

С конца 70-х годов для расширения зоны охвата данными наблюдений использу­ются системы (сети) радиолокаторов с обработкой данных на компьютерах. Эти системы позволяют пользователям взаимодействовать и создавать составные цветные изображе­ния по данным, поступающим одновременно от нескольких расположенных на расстоя­нии радиолокаторов, а также объединять радиолокационные данные с информацией дру­гих типов, в том числе данных с ИСЗ.

В нашей стране, в частности, для обеспечения данными наблюдений системы сверхкраткосрочного прогноза Московского мегаполиса используются автоматизирован­ные комплексы сбора, обработки и передачи информации (АКСОПРИ), расположенные в Москве, Калуге, Твери и Нижнем Новгороде. Комплексы обеспечивают проведение ав­томатизированных наблюдений за погодой, по заданной программе, метеорологическую интерпретацию и представление информации об осадках и неблагоприятных явлениях погоды по району 400*400 км с детальностью в пространстве 4x4 км и темпом обновле­ния информации каждые 10 минут.

Создание комплексов АКСОПРИ впервые в практике работы метеорологов позво­лило осуществлять непрерывный, уникальный по детальности мониторинг и анализ яв­лений погоды, связанных с облачностью и осадками в пределах зоны обзора радиолока­тора, т.е. слежение в реальном времени за всеми изменениями в облачной атмосфере.