Terminal Doppler Hava Durumu Radarı - Terminal Doppler Weather Radar

ABD'de TDWR'si olan havaalanları. San Juan, Porto Riko'daki başka bir yer bu haritada gösterilmiyor.

Terminal Doppler Hava Radarı (TDWR) , esas olarak tehlikeli rüzgar kesme koşullarının, yağışın ve yüksek hava koşullarına maruz kalan iklimlerde bulunan büyük havaalanlarının üzerinde ve yakınında bulunan rüzgarların tespiti için kullanılan üç boyutlu bir "kalem ışınlı" bir Doppler hava radar sistemidir . Amerika Birleşik Devletleri'nde gök gürültülü sağanak yağışlar . 2011 itibariyle, tümü, bazıları Amerika Birleşik Devletleri ve Porto Riko'daki büyük metropollerdeki birden fazla havaalanını kapsayan 45 operasyonel radarla hizmet veriyordu. Benzer birkaç hava durumu radarı da Çin ( Hong Kong ) gibi diğer ülkelere satıldı . Amerika Birleşik Devletleri Federal Havacılık İdaresi (FAA) tarafından finanse edilen TDWR teknolojisi, 1990'ların başında , Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nün bir parçası olan Lincoln Laboratuvarı'nda , gerçek zamanlı rüzgar kesme tespiti ve yüksek çözünürlüklü yağış sağlayarak hava trafik kontrolörlerine yardımcı olmak için geliştirildi. veri.

TDWR'lerin önceki hava durumu radarlarına göre birincil avantajı, daha ince menzil çözünürlüğüne sahip olmasıdır - yani atmosferin daha küçük alanlarını görebilir. Çözünürlüğün nedeni, TDWR'nin geleneksel radar sistemlerinden daha dar bir ışın demetine sahip olması ve yer dağınıklığını azaltmak için bir dizi algoritma kullanmasıdır .

özellikleri

TDWR , 5600-5650 MHz (5 cm dalga boyu ) frekans bandında , dar bir ışın ve 0,5 derecelik açısal çözünürlüğe sahip bir taşıyıcı dalga kullanır ve 250 kW'lık bir tepe gücüne sahiptir. Yansıtıcılıkta, mesafe çözünürlüğü radarın 135 kilometre (84 mil) içinde 150 metre (500 fit) ve radara 135 kilometre (84 mil) ila 460 kilometre (290 mil) arasında 300 metre (1.000 fit). Bu farkın nedeni, genişlik çözünürlüğünün açısal olması, daha geniş aralıkta ışın genişliğinin oldukça büyük olması ve bir çözünürlük hacminde daha iyi bir veri ortalaması elde etmek için, aralık darbe kutuları sayısının arttırılması gerekir . Bu kesme, yazılım için keyfi olarak 135 kilometre (84 mil) olarak ayarlanır.

Radyal hızlarda, 0,5 derece tam açısal çözünürlük ve 150 metre (490 ft) menzil çözünürlüğü ile radardan 90 kilometreye (56 mil) kadar veri mevcuttur. Kullanılan Darbe Tekrarlama Sıklığı (PRF) nedeniyle , örtüşme vardır ve belirsiz olmayan maksimum hız 20 ila 30 knot (23 ila 35 mph; 37 ila 56 km/sa) arasındadır.

TDWR, her dakika Dünya yüzeyinden 0,1-0,3 derecelik bir eğim açısında yüzeye yakın taramalar gerçekleştirebilir. Ayrıca, atmosferik koşulların daha eksiksiz bir resmini elde etmek için radarın birkaç farklı eğim açısında gözlem yaptığı bileşik taramalar da gerçekleştirebilir; bu tür her bir birleşik tarama 6 dakika gerektirir.

NEXRAD ile karşılaştırma

Bir TDWR dönüşü (üstte) ve NEXRAD dönüşü (altta), yansıtıcılıkta gelişmiş çözünürlüğü gösterir, ancak aynı zamanda siyah bir boşluk olarak yoğun yağıştan emilim nedeniyle TDWR'deki zayıflamayı gösterir.

Avantajlar

Halihazırda Ulusal Hava Servisi (NWS) tarafından kullanılan bir NEXRAD hava durumu radarı , taranan açıların sayısına bağlı olarak her 4,5 ila 10 dakikada bir tam tarama yapabilen 10 cm dalga boyunda (2700-3000 MHz) bir radardır. not MESO-SAILS etkindir, bu da bir hacim taramasını tamamlarken ek bir düşük seviyeli tarama ekler. Çözünürlüğü 0,5 derece genişliğinde ve 250 metre (820 ft) aralığındadır. Belirsiz olmayan radyal hız, radardan 230 kilometreye (140 mi) kadar 62 knot (71 mph; 115 km/s)'dir.

TDWR'nin menzil çözünürlüğü, bu klasik NEXRAD şemasının neredeyse iki katıdır. Bu, özellikle gök gürültülü fırtınalarda, yansıtma ve radyal hızdaki yağış modellerindeki küçük özellikler hakkında çok daha iyi ayrıntılar verecektir. Ancak, bu daha iyi çözünürlük radardan yalnızca 135 kilometreye (84 mi) kadar kullanılabilir; bunun ötesinde, çözünürlük NEXRAD'ınkine yakındır. Ancak, Ağustos 2008'den bu yana , NEXRAD'da aşırı örnekleme , yansıtma verilerindeki düşük kotlarda çözünürlüğünü 0,5 derece 0,25 km'ye (0,16 mi) yükseltti ve Doppler hız verilerinin aralığını 300 km'ye (190 mi) yükseltti. Bu, bu yükseklikler için TDWR'nin avantajlarını azaltır.

eksiklikler

Ana madde: Hava durumu radarı

TDWR'ler ve NEXRAD'lar, her biri farklı hava sahası rejimlerini en iyi şekilde görüntülemek için tasarlanmış örtüşen kapsama alanıyla birbirini tamamlar. TDWR'nin kısa menzilli (55 nmi menzilli) üzerindeki hızlı güncelleme oranı , terminal hava sahasında mikro ölçekli hava olaylarını hızlı bir şekilde yakalar. NEXRAD, yüksek irtifalarda, terminal hava sahasının üzerinde ve terminaller arasında çok sayıda yol işlevine hizmet etmek üzere tasarlanmış uzun menzilli bir radardır (200 nmi menzil). NEXRAD'ın daha geniş bir hacmi kapsayan daha yavaş güncelleme hızı, orta ölçekli hava olaylarını yakalar . Bir yağmur damlasının boyutuna 10 santimetre (3,9 inç) dalga boyundan daha yakın olan daha kısa 5 santimetre (2,0 inç) dalga boyu, kısmen yağış tarafından emilir. Bu, TDWR'yi kullanmanın ciddi bir dezavantajıdır, çünkü yoğun yağışta sinyal güçlü bir şekilde zayıflatılabilir. Bu zayıflama, radarın şiddetli yağmurda çok uzağı "göremeyeceği" ve radar ile o fırtına arasında şiddetli yağmur yağdığında, bir kasırganın izini taşıyabilecek güçlü gök gürültülü fırtınalar gibi şiddetli havaları kaçırabileceği anlamına gelir. Radome üzerine şiddetli yağmur yağdığında, TDWR'nin menzili daha da sınırlıdır. Son olarak, bir TDWR tarafından taranan bir fırtınadaki dolu , boyutu dalga boyundan daha büyük olduğu için sinyali tamamen engelleyebilir.

İkinci bir problem, daha küçük, belirsiz olmayan radyal hız veya Nyquist hızıdır . TDWR söz konusu olduğunda, bu, 30 knot (35 mph; 56 km/s) ötesinde bir hızda veya radara doğru hareket eden yağışların hızının, örtüşme nedeniyle yanlış analiz edileceği anlamına gelir . Bunu düzeltecek algoritmalar her zaman doğru sonuçları vermez. NEXRAD iki kat daha yüksek bir eşiğe sahiptir (62 knot (71 mph; 115 km/s)) ve bu nedenle daha az işleme ve yorumlamaya ihtiyaç vardır. Bu nedenle, mezosiklonlar gibi küçük ölçekli özellikler için radar yansıtma çözünürlüğü TDWR'de daha iyi olabilir, ancak hız çözünürlüğü daha kötü olabilir veya en azından yanlış analiz edilebilir.

Bu nedenle, hiçbir şeyin kaçırılmamasını sağlamak için TDWR'yi yakındaki geleneksel bir NEXRAD ile birlikte kullanmak en iyisidir. Bitişik Amerika Birleşik Devletleri'nin ulusal kapsama alanına sahip olan NEXRAD'ın aksine (arazi nedeniyle bazı delikler olmasına rağmen), TDWR büyük havaalanları için sporadik kapsama alanına sahiptir. Ülkenin belirli bölgeleri (Kuzeydoğu megalopolis, Ohio ve Florida eyaletleri ve Oklahoma ve Teksas'taki Tornado Alley'in güneybatı çeyreği ) yüksek yoğunlukta TDWR birimlerine sahipken, diğerleri (bütün Batı Kıyısı, kuzey Büyük Ovalar ve Kuzey Büyük Ovalar) Rocky Dağları, Derin Güney'in bölümleri ve kuzey Pennsylvania'dan New York'un kuzeyine ve kuzey New England'a uzanan bir alan) hiçbir TDWR kapsamına sahip değildir.

Veri işleme iyileştirmeleri

Ulusal Şiddetli fırtınalar Laboratuvarı (NSSL) geliştirilmesi ve TDWR ve NEXRAD radarların elde edilen verilerden çıkarılan radar ürünlerinin iyileştirme programına sahiptir. Şiddetli Hava Uyarısı Uygulamaları ve Teknoloji Transferi (SWAT) grubu Ulusal Hava Servisi ve FAA tarafından desteklenmektedir. 2009 yılında, hava dışı ekoların daha iyi filtrelenmesi, hızların daha iyi yumuşatılması algoritmaları, bir veya birden fazla radardan rüzgar alanının yatay bileşenini çıkarma teknikleri üzerinde çalışıyor. NSSL, 1990'ların sonlarından beri NWS ofisine TDWR verileri sağlıyor. NWS en Radar Harekat Merkezi NEXRAD ağında odaklanmış olsa da (ROC), aynı zamanda TDWRs ile çalışır.

Referanslar

Dış bağlantılar