معرفي رادارهاي هواشناسي و محصولات آن
چكيده:
رادار يك سيستمالكترومغناطيسي است كه براي تشخيص و تعيين موقعيت هدف بكار مي رود . با رادار ميتوان درون محيطي را كه براي چشم ،غير قابل نفوذ است ديد مانند تاريكي،باران،مه.برف،غبار و غيره.اما مهمترين مزيت رادار توانايي آن در تعيين فاصله ياحدود هدف مي باشد.كاربرد رادارها در اهداف زميني ، هوايي،دريايي،فضايي و هواشناسيمي توان پيش بيني هاي لازم را ارائه كرد.ايجاد سيستمي با توانايي بالا در رديابيپديده ها هدف عمده رادارهاي هواشناسي كشور است.
مقدمه:
رادار يك سيستم الكترومغناطيسي است براي تشخيص و تعيين موقعيت هدفهابكار مي رود.اين دستگاه بر اساس ارسال يك شكل موج خاص به طرف هدف است.براي مثال بايك موج سينوسي با مدولاسيون پالسي تجزيه و تحليل بازتاب آن عمل مي كند.
بارادار مي توان درون محيطي را كه براي چشم غير قابل نفوذ است ديد مثل تاريكي ، باران،مه برف ،غبار و غيره،اما مهمترين مزيت رادار،توانائي آن در تعيين فاصله يا حدودهدف مي باشد.
لازم به ذكر است كه بدانيم كلمه رادار اختصاري از كلمات Radar Detection And Ranging است،چرا كه رادار در ابتدا بعنوان وسيله اي براي هشدار نزديكشدن هواپيماي دشمن بكار مي رفت و ضد هوايي را در جهت مورد نظر مي گرداند.اما يكي ازمهمترين وظايف رادار تعيين فاصله هدف تا فرستنده است كه هيچ تكنيك ديگري بخوبي وبهسرعت رادار قادر به اندازه گيري اين فاصله نيست.
يك رادار ساده شامل آنتن،فرستنده ،گيرنده و عنصر آشكار ساز انرژي يا گيرنده مي باشد. آنتن فرستنده پرتوهايالكترومغناطيسي توليد شده توسط نوسانگر را دريافت و گيرنده مي دهد. معمولي ترين شكلموج در رادارها يك قطار از پالسهاي باريك مستطيلي است كه موج حامل سينوسي را مدولهمي كند.
رادارها در روي زمين ودر هوا، دريا و فضا بكار گرفته ميشوند.رادارهاي زميني بيشتر براي آشكار سازي ،تعيين موقعيت و رديابي هواپيمايا اهدافهوايي مورد استفاده قرار مي گيرند.رادارهاي دريايي بعنوان يك وسيله كمكي بهكشتيراني و وسيله اي مطمئن براي تعيين موقعيت شناورها،خطوط ساحل و ديگر كشتيها وهمچنين ديدن هواپيما بكار مي روند.رادارهاي هوايي براي آشكار سازي هواپيا،كشتي ووسائط نقليه زميني و يا نقشه برداري زمين،اجتناب از طوفان جلوگيري از برخورد بازمين و يا ناوبري مي توانند مورد استفاده قرار گيرند.در فضا ،رادار به هدايت اجسامپرنده كمك مي كند و براي ارتباط راه دور با زمين و دريا بكار مي رود.
امروزه رادارهاي مجهزي جهت شناسايي مراكز طوفان و اندازه گيري شدت بارندگيو انواع رگبارها در اختيار هواشناسان قرار دارد.بازتاب اشعه رادار در صفحه تصويرمنعكس شده و توسط دستگاههاي اندازه گيري، مشخصات سيگنال رسيده دقيقا مورد بررسيقرار مي گيرد و فاصله هدف تا مبدا ( ايستگاه زميني رادار) توسط واحد مربوط بنام rang unit اندازه گيري مي شود.
امروزه تقريبا تمام دنيا از رادارهايهواشناسي براي مقاصد مختلف استفاده مي كنند. استفاده از اين دستگاه هواشناسي اززمان جنگ شروع شده است بدين معنا كه متخصين رادار مشاهده مي كردند هر زمان بين هدفو دستگاه رادار ابر باران زا مشاهده شود،مشاهده شود،مشاهده هدف مشكل و گاهي غير مكناست ولي اگر ابر بدون باران باشد اشكال چنداني بوجود نمي آيد.در اينجا به توضيحاتبيشتر در اين زمينه مي پردازيم.تقريبا هميشه براي وضعيت هواشناسي از طول موج هايبلند استفاده مي شود.وليكن در اين رادارها طول موجها را ميتوان به 10 سانتي متر ياكمتر مختصر كرد.
واضح است كه گاهي اوقات گرفتن بازتاب ها از اهداف هواشناسيبوده و ممكن است موجب كاهش در حداكثر برد رادار شود.گاهي اوقات مسير انتقال را تحتتاثير قرار مي دهد. اخيرا رادارها در هواشناسي و غيره با هدف از بين بردن نتايجاشتباه با مدارها تركيب شده اند. با اتمام يافتن جنگ در سال 1945،در بخش هواشناسيرادارهاي مناسب زيادي ارائه شد.كه بيشتر از طول موج هاي 3 الي 10 سانتي متر استفادهمي كردند، آنها داده ها را دريابي كرده و مشاهدات جديد را به صورت بالفعل درآورده وميانگين آنها را بدست مي آورند.در برخي از كشورها محققيق برنامه هايي را اجرا كردهو حوادث ناشي از بازتاب را در هواشناسي مورد بررسي قرار دادند،اين بازتاب (برگردان) داده ها را مي توان در اطلاعات هواشناسي مورد استفاده قرارداد و بررسي كرد كه چگونهسيستم هاي مختلف رادار مي تواند در بخش هاي ديگر موثر بوده و مورد استفادهقرارگيرد.برخي از كشورها در سال هاي 1950 و 1960 شروع به استفاده هاي بهتري ازرادارها كردند.بين رادارهاي هوايي و دريايي اختلاف ناچيزي وجود دارد.هر دو برايرديابي و پيگيري توفان هاي تندري و سيليكون ها مورد استفاده قرار مي گيرند.اغلب محلفرودگاه در نقاطي كه بيشترين حساسيت را در برابر توفان ها دارد،قرار مي گيرد.در اينموارد (هنگام بروزطوفان) به ساكنين و هواپيماها هشدار مي دهند.اين اطلاعات موجبافزايش ديده باني در بخش هاي مختلف پيش بيني مي گردد،در برخي از اين روش ها ميزانبارندگي را به طور دقيق تعيين مي كنند. بنابراين رادارها امكان توسعه اطلاعات وداده هاي هواشناسي را مسير مي سازند.
در ضمن مي توان ميزان بارندگي را دقيقاندازه گيري كرد و در بخش هاي تحقيقاتي هواشناسي و هيدرولوژي (آبشناسي) مورداستفاده قرار داد.بنابراين با استفاده از كامپوترها ي اوليه مي توان مقدار زيادي ازداده ها را با كمك افراد ارائه و با داده هاي ديجيتالي بطور يكسان مورد پردازش قرارداد و مكن است تنها تعدادي از حوادث معروف را انتخاب نمايند.علاوه بر اين ،مي توانبا حداقل تجربه داده ها را تهيه و به شخص استفاده كنند انتقال داد.
دراواخر سال هاي 1960 همزمان با ظهور كامپيوترهاي سريع و كوچك ،استفاده از رادار نيزتوسعه يافت.ممكن است در شرايط عادي داده هاي رادار تنها متعلق به اطلاعاتي در موردبارندگي باشد.باشد.بنابراين در اغلب موارد نياز به دقت در داده ها و اصلاح اينميانگين ها مي باشد .اين كار هميشه بطور مداوم صورت مي گيرد .وليكن برخي از كشورهاثابت كردند كه داده هاي ارائه شده از رادار تاحدودي براي هشدار دادن سيل و برايمديريت كلي آب مناسب مي باشد.تركيب داده ها با استفاده از چند رادار،علاوه بر شكلمركب داده هاي تركيبي رادار،داده هايي كه با استفاده از ماهواره ها بدست مي آيند وداده هايي كه بيشتر از ابزار و ادوات ويژه هواشناسي بدست مي آيند تماما مورد بررسيو پيگيري قرار مي گيرند.
از چندين ساعت قبل ميزان بارندگي پيش بيني مي شودو داده ها و اطلاعات رادار ها از طريق صفحه تلويزيون و كامپيوترها براي پردازشبيشتر مدل هاي هواشناسي و هيدرولوژي(آبشناسي) مورد استفاده قرار مي گيرد و با توجهبه ديجيتال بودن سيستم ها مي توان از داده ها براي بدست آوردن ميزان بارش نواحيمختلف بهره برد.بنابراين مي توان اين ارقام و اطلاعات را به آساني تا مسافت هايزيادي براي نمايش دادن به كاربر ارسال كرد و ميزان زيادي از كارهاي باقي مانده داد.
معيارهاي رايج در نصب و راه انداري رادار در سال 1981 فرض بر اين بود كهرادارهاي هوايي كه در بخش هاي سراسر جهان مورد استفاده قرار مي گرفت بين 600 تا 650رادار بوده است در اينجا در مورد تعدادي از باند- C ( cm 5 ) و باند X (cm 3 ) كهاحتمالا هر كدام كمي بيش از 200 بوده،باند S (cm 10 تا حدودي كمتر از 200 است ومابقي طول موج رادارها در حدود 60 است كه تعدادي از باند-X / باند-S و برخي ازباند-K (cm 0.86 )/باند X را شامل مي شود.طول موجي كه براي رادارها معمولا استفادهمي شود توسط USSR يا برخي از كشورهاي همجوار مورد استفاده قرار مي گيرد.در حدود 200سيستم رادار ايجاد شده است كه برخي از آنها ارقام را مورد پردازش قرار مي دهند وبطور معمول PPI / RHI را نمايش مي دهند و بطور خودكار كمتر از 60 پردارش را درسيستم انجام داده و داده ها را ارائه مي نمايند،البته اين اعداد به سرعت افزايش مييابند.
دانشمندان هواشناسي توانستند با مشاهده اين پديده ها و ارتفاع و شدتابرهاي طوفان زا و داراي بارندگي را بر روي نقشه مشخص كنند و حتي رشد نمو و تغييراتآنها را مطالعه نمايند. گفتيم در رادارهاي هواشناسي صفحات مختلفي بكار مي رود كهرايج ترين اين صفحات PPI مي باشد.علت استفاده از PPI در هواشناسي اين است كه تنهاچنين راداري مي تواند طوفانها و بارندگيها را مشخص و جهت آنرا تعيين سازد.
با آگاهي از امكانات رادارهاي هواشناسي ، پروژه رادار هواشناسي در كشورتصميم به راه اندازي اين سيستم پيشرفته در كشور دارد.
كاربردهاي رادارهايهواشناسي ايجاد سيستمي با توانايي كشف، رديابي و تخمين عملكرد سيستم هاي فعال جويبراي برآورده نمودن نيازهاي زير هدف عمده پروژه رادارهاي هواشناسي است.
1-امنيت ترافيك هوايي
با توجه بهاينكه رادار هواشناسي مي تواند پديده هاي جوي را در سطوح فوقاني با دقتي بالا كشف ورديابي كند،اين امكان را فراهم مي آورد تا خلبان پيش از ورود هواپيما به منطقه ايكه شرايط نامناسب جوي دارد از موضوع آگاهي پيدا كند و تصميمات لازم را اتخاذ نمايد.
2-كمك به مديريت منابع آب
رادارهواشناسي امكان پيش بيني هاي كوتاه مدت و دقيق از ميزان بارندگي را فراهم مي آورد. اين پيش بيني ها مي تواند مبناي خوبي را براي مديريت منابع آب از قبيل تنظيم دريچههاي خروجي آب از سدها براي جلوگيري از سر ريز شدن،پاكسازي راه آبها و… فراهم آورد.
همچنين اين اطلاعات مي تواند براي صدور هشدار نسبت به وقوع سيلاب يا طوفانبكار رود.علاوه بر اين اطلاعات جمع آوري شده مي تواند براي پيش بيني هاي بلند مدتدر مورد ميزان بارندگي و به تبع آن منابع آب بكار رود كه در موارد متعددي چون توليدبرق و كشاورزي كاربرد دارد.
3-كشاورزي
همانطور كه گفته شد رادار هواشناسي امكان پيش بيني هاي كوتاه مدتبارندگي را فراهم مي آورد.اين پيش بيني ها علاوه بر ميزان بارندگي،شدت و نوع آن رانيز شامل مي شود.به اين ترتيب پديده هاي زيانبار براي محصولات كشاورزي از قبيل تگرگ،باران شديد و طوفان قابل پيش بيني خواهد بود.
4-تعديل آب و هوا
شناسايي و رديابي توده هاي فعال و غير فعال جوي وبرآورد نوع فعاليت آنها مي تواند منجر به اتخاذ تصميم درست و به موقع براي باروريابرها،تبديل تگرگ به باران و ساير روشهاي تعديل آب و هوا گردد.
5-تحقيقات
يكي از زمينه هاي باز تحقيقات ،ايجادالگوريتم و روشهاي براي پيش بيني و تخمين سيستمها مي باشد.اينكار با داشتن داده هايآماري دقيق و با فاصله زماني هر چه كوتاهتر ممكن مي شود.داشتن آماري با دقت زماني وفشردگي مكاني بالا از بارندگي،براي پيشبرد اين اهداف مناسب مي باشد.
6-مديريت راهها
فراهم آوردن امكان پيش بيني بارشبرف و ساير نزولات آسماني و طوفانها مي تواند عاملي مؤثر در جلوگيري از حوادثرانندگي ناشي از لغزندگي معابر و سوانح ناشي از سقوط بهمن باشد.
7-پيش بيني عمومي وضع هوا
رادار هواشناسي كاربردعمده اي در پيش بيني هاي كوتاه مدت و بلند مدت وضع هوا و تحليل شرايط جوي دارند ودضعيت جوي حاضد را با تصويرهايي گويا و زيبا ارائه مي دهند كه قابل ارائه از طريقرسانه هاي جمعي نظير تلويزيون و اينترنت مي باشد.
محصولات رادار
محصولات هواشناسي شامل محصولات اوليه وثانويه هستند كه از داده هاي خام اوليه V ، Z، W بدست مي آيند.از محصولات رادار ميتوان به چند مورد اشاره نمود كه عبارتند از:محصول هواشناسي ( PPI RHI CAPPI VAD … ) محصول آبشناسي ( RDS AZS ) محصول پيشبيني و هشدار ( HHW WRN … ) محصول پديده ها ( SWI MESO …)
در نهايت اميد بر اينست كه با راه اندازي رادارهاي هواشناسي وادامه آن در فازهاي بعد بتوان در جهت بهبود پيش يابي هاي وضع هوا گامي بزرگ برداشت.
