اداره رادار هواشناسی

اصطلاح رادار از حروف اول كلمات ( Radio Detection And Ranging ) گرفته شده است . استفاده از رادار در هواشناسي براي اولين بار در سال 1950 آغاز گرديد . از سال 1970 با پشرفتي كه در استفاده از فن آوريها حاصل شد توجه ويژه اي به توسعه رادار ها بويژه از نوع داپلر گرديد اين نوع رادارها بعلت برخورداري از فناوري نوين و پيشرفته و ديجيتالي در دريافت اطلاعات منجر به توسعه و ايجاد سيستمي با توانايي آشكار سازي ، رديابي و عملكرد سيستمهاي فعال جوي براي پيش بيني و برآورد نياز هاي بخش هاي مهم از قبيل امنيت ترافيك هوايي ،آبشناسي ،تغيير اقليم ، كشاورزي ، پيش بيني هوا و مديريت راهها شد .همانطوريكه ذكر شد در رابطه با امورات هواشناسي استفاده از راداربه جهت ايجاد امكان پيش بيني تگرگ ، رگبار هاي شديد ، طوفان از اهميت بسيار برخور دار است و در تخمين طغيان رودخانه ها و سيلاب نقش ارزنده اي را ايفاد مي نمايد و ميتواند در مديريت منابع آب و كاهش خسارات طبيعي ناشي از وضعيت نامساعد جوي بسيار موثر باشد .رادار يك سيستم فعال سنجش از دور بوده بدين معني كه با ايجاد ارتباطات مناسب ميتوان محصولات آن را در يك نقطه و محل دلخواه با فعال نمودن يك دستگاه رايانه با سرعت وظرفيت كافي مورد بهره برداري قرار داد.

معمولا رادار هواشناسي در خصوص شناسائي پديده هاي آب دار موجود درجو (هيدرومتئورها ) ، ارزيابي خصوصيات فيزيكي ابرها و كريستالهاي يخي بكار برده مي شود
 
بطور كلي تفاوت رادار نوع داپلر با رادرهاي كلاسيك منحصرا در تشخيص اهداف ياد شده نبوده بلكه بيشتر از آن در دقت و صحت تعيين فاصله هدف از رادار مي باشد .
 
رادارهاي نوع داپلر در زمانهاي معين و در منطقه وسيع ميزان بارندگي و سمت و سرعت باد را اندازه گيري ميكند در اين نوع رادارها بكمك رايانه موقعيت هدف و بازتاب را با تركيب رنگ ها در صفحه نمايشگر نمايان مي سازد . اما در رادار هاي كلاسيك صفحه نمايشگر شفاف مي باشد . به اين علت تثبيت طيف در خارج از محدوده برخي مناطق غير ممكن خواهد بود . ولي در رادارهاي داپلر اين قبيل لايه هاي محيطي در رسم نقشه هاي هم باران كمك زيادي مي كند . با توجه به شكل شماره 1 مشاهده خواهد شد كه درصفحه نمايشگر رنگهاي متفاوتي بين آبي و قرمز نمايان مي گردد براي مثال كه اين رنگ ها معرف نزديك و يا دور بودن پديده جوي مي باشد . رنگ آبي بيانگر نزديك بودن هدف ( سيستم جوي ) به رادار و رنگ قرمز دورشدن هدف از رادار را نشان ميدهد .
 
سيستم راداري استان:

اين سيستم كه در شهر جديد سهند نصب گرديده و از نوع Meteor 1500 C و در باند فركانس رادارهاي دوپلر كار مي كند و وظيفه جمع آوري اطلاعات جوي و پردازش آن به صورت تصاوير را بعهده دارد و براي پيش بينهاي كوتاه مدت و بارندگي،سيل، طوفان،آبشناسي، پيش بينيهاي هوانوردي و جاده اي مي توان از آن استفاده كرد. كه اطلاعات آن از طريق سيستم Wireless به مركز استان ارسال شده و توسط يك دستگاه ابر كامپيوتر اطلاعات آن پردازش مي شود.
 


 

 کاربرد رادارهای هواشناسی
هواشناسی : بهبود پیش بینی کوتاه مدت، اعلام وضعیت بحرانی، منبع داده های هواشناسی و اخطار سیل و تگرگ و...و ثبت پدیده های هواشناسی
آبشناسی : پیش بینی سیل ومیزان تجمع آب در حوضه های آبریز جهت مدیریت آب و تولید نیرو
کشاورزی : تعیین احتمال وقوع تگرگ- مسیر طوفان- زمان سم پاشی- برداشت محصول و...
حمل و نقل : اطلاعات مربوط به باران، برف، باد، سیل
ترافیک هوایی : تعیین وضعیت هوایی بعنوان یکی از عوامل مهم در ایمنی و راندمان پرواز
تحقیق : تحقیقات جو و یا اقلیم منطقه
بخشهای اصلی رادارهای هواشناسی
سخت افزار
آنتن
فرستنده
گیرنده
سیستم کنترل و نمایش
نرم افزار
Rainbow ( پردازش داده و تولید محصول)
Ravis (کنترل و تعمیرات)
میتوان از خسارات تگرگ جلوگیری نمود.
رادار در خدمت :
کشاورزان عزیز
مدیریت منابع آب
صدور اطلاعیه و اخطاریه جوی
ایمنی پرواز

نمونه ای از محصولات رادار
      
 
محصولات استاندارد رادار هواشناسي
PPI:Plan position Indicator
شاخص موقعيت نقشه
RHI::Range Height Indicator
شاخص محدوده ارتفاع
MAX: Maximum Display
حداكثر نمايش
CAPPI:Constant Altitude Position Indicator
شاخص موقعيت نقشه در عرض ثابت
PCAPPI: Pseudo Constant Altitude Position Indicator
شاخص كاذب موقعيت نقشه در عرض ثابت
VCU: Vertical Cut
برش عمودي
ETOP: Echo Top
سقف انعكاس ( پژواك )
EBAS: Echo Base
انعكاس پايه
VAD: Velocity Azimuth Display
نشانگر سرعت سمت الراس (آزيموت )
VVP-1: Volume Velocity Processing -1
درجه سرعت مرحله -1
VVP-2: Volume Velocity Processing -2
درجه سرعت مرحله – 2
UWT-1: Uniform Wind Technique – 1
روش همگن كردن باد -1
UWT-2: Uniferm Wind Technique – 2
روش همگن كردن باد – 2
VIL: Vertical Integrated Liquid
مجموعه عمودي مايع ( شاره )
VIR: Vertical Integrated Reflectivity
باز تاپ پذيري مجموعه عمودي
SRI: Surface Rainfall Intensity
شدت بارندگي سطوح زمين
PAC: Precipitation Accumulation
مجموع بارندگي
PAL: Long Time (PAC)
مجموع بارنگي طولاني مدت
RSA: River Subcatchment Accumulation
تجمع رسوبات فرعي وارده به رودخانه
RIH: Rainfall Intensity Histogram
بافت نگار ( هيستو گرام ) شدت بارندگي
PRT: Point Rain fall Total
جمع بارش نقطه اي
RDS: Radial Shear
چينش پرتوي (راديال )
ELS: Elevation Shear
چينش بلندي
AZS: Azimuthal Shear
چينش سمت الراسي
RAS: Radial Azimuthal Shear
چينش پرتوي سمت الراسي (آزيموتي )
RES: Radial Elevation Shear
چينش پرتوي بلندي
HZS: Horizontal Shear
چينش افقي
3DS: (3 Dshear)
چينش سه بعدي
VCS: Vertical Shear
چنيش عمودمي
LTB: Layer Turbulance
لايه اغتشاش ( تلاتم )
HHW: Hail Warning
اخطاريه تگرگ
WRN: Warning
اخطاريه (هشدار )
TRK: Storm Tracking
رديابي طوفان
GUF: Gust Front Detection
آشكار سازي جبهه تند باد
شاخص صفحه موقعيت
PPI:Plan position Indicator
براي دستيابي به اين محصول ، آنتن در ارتفاعي بطور عمودي 
(Vertical elevation) ثابت مي شود . در اين حالت از سمت الراس 0 (آزيموت) بين (360 - صفر ) درجه امواج الكترو مغناطيسي ارسال مي گردد كه در اين حالت وضعيت تصوير محور مختصات واقعي مناطقي كه در آن بارندگي اتفاق مي افتد مشخص مي گردد .
شاخص محدوده ارتفاع
RHI: Range Height Indicator
در اين وضعيت آنتن در سمت الراس ( آزيموت) حركت داده نمي شودبلكه در جهت مورد نظر ثابت مي گردد. در اين حالت تصوير از حركت عمودي آنتن ناشي مي شود و بدين ترتيب محصولات حاصله براي شناسايي برش عمودي ابر ها مورد استفاده قرار مي گيرد ، بطوريكه مي توان از آن خصوصيات فيزيك ابر و ميزان آب قابل ريزش را شناسايي نمود و پيش بيني هاي كوتاه مدت و دقيق از ميزان بارندگي را فراهم آورد ، كه اين اطلاعات ميتواند براي صدور هشدار نسبت به وقوع سيلاب يا طوفان بكار رود .
حداكثر نمايش
MAX: Maximum Display
محصول Maximum Display اطلاعات مربوط به نمايش حداكثر ارتفاع و چگالي درون ابر مي باشد . تصوير مذكور از فاصله دو بلندي تحت پوشش آنتن رادار دريافت مي گردد . حجم داده هاي قطبي (مغناطيسي) در برگيرنده جهت (z) براي هر كدام از ستون ها و در جهت (y) شمالي و جنوبي و در جهت (x) هر يك از خطوط سطح افقي بيشترين مقدار را مي باشد كه در شناسايي و رد يابي توده هاي فعال و غير فعال جوي و بر آورد نوع فعاليت آنها در امر باروري ابرها ، تبديل تگرگ به باران و ساير روشهاي تعديل و تغيير اقليم بكار برد .
شاخص موقعيت صفحه ثابت عرضي
CAPPI:Constant Altitude Position Indicator
در منطقه تحت پوشش رادار امواج الكترو مغناطيسي از يك زاويه و ارتفاع معين تا ارتفاع ديگري با زاويه مشخص از سمت الراس (آزيموت ) و با در نظر گرفتن PPI صادر مي شود كه تصاوير حاصله نتيجه ارسال اين امواج به هدف مي باشد . بدين ترتيب براي كاربر از سطح زمين تا ارتفاع مورد نظر يك لايه اي مشخص مي گردد . ( لايه CAPPI)
شاخص كاذب موقعيت نقشه در عرض ثابت
PCAPPI: Pseudo Constatant Altitude Position Indicator
در توليد اين محصول روش كار و طرز كار آنتن همانند CAPPI است ، با اين توضيح كه اين فرآورده داده هاي مربوط به ارتفاعات نزديك به رادار و اطلاعات نقاط پست واقع در دورترين نقطه از رادار را در بر مي گيرد . بدين سبب هر چه از مركز رادار دور شويم در نتيجه قطع نور ارسالي الكترومغناطيسي توسط بلنديهاي منطقه اطلاعات لازم از زاويه پايين ترين بلندي فراهم مي گردد.
برش عمودي
VCU: Vertical Cut
اين فرآورده در داخل منطقه تحت پوشش رادار در بين دو نقطه مورد نظر از سطح زمين (km صفر ) تا ارتفاع معين نشانگر برش عمودي خطي مي باشد .اين محصول چون از PDF تشكيل شده ، براي راهنمايي بيشتر در صفحه (Display manager) با دگمه وسطي مويس روي تصوير كليكمي كنيم در اين حالت براي مثال (maximum CAPPI )ظاهر مي شود .
سقف انعكاس ( پژواك )
ETOP: Echo Top
از طرف كار بر شناسايي فاصله بين دو بلندي در هر ستون عمودي منطقه تحت پوشش رادار ستون عمودي هدف را نشان مي دهد . اين فرآورده ضمن نشان دادن قويترين انعكاس (پژواك ) بيانگر سطح بلنديها نيز مي باشد .
انعكاس پايه
EBAS: Echo Base
اين محصول برعكس ETOP است يعني موقعيت ضعيف ترين Echo را نشان مي دهد .
نشانگر سرعت سمت الراس (آزيموت )
VAD: Velocity Azimuth Display
VAD نشاندهنده سرعت انتشار در سطح افقي مي باشد . بدين ترتيب بين سطح زمين و سطوح فوقاني برآيند باد عمودي محاسبه مي گردد با اين محصول با بدست آوردن ميدان باد و سرعت برداري آن مسافت معين سرعت پرتوي (راديال ) كه سمت مخالف بلندي را نشان مي دهد نيز مشخص مي گردد .
درجه سرعت مرحله -1
VVP-1: Volume Velocity Processing -1
از اين حالت كاربر مي تواند براي شناسائي يك مسافت ثابت و يا سرعت پرتوي يك بلندي استفاده نمايد و بدين ترتيب مي توان سرعت پديده هاي جوي را در سطوح فوقاني با دقتي بالاكشف و رد يابي كرد ، از اين وضعيت اين امكان فراهم مي گردد كه خلبان يك هواپيما را پيش از ورود به منطقه اي كه شرايط نامساعد جوي دارد آگاه نمود تا تصميمات لازم را اتخاذ نمايد . البته در قسمت هاي بعدي اين موارد بيشتر مورد بررسي و توجه قرار گرفته است .
درجه سرعت مرحله – 2
VVP-2: Volume Velocity Processing -2
از اين حالت كاربر براي شناسايي سمت و سرعت باد هاي افقي در يك ستون عمودي و در سطح افقي در نزديكي مركز رادار در بين دو فاصله (نقطه ) از مركز رادار استفاده مي كند .
روش همگن كردن باد -1
UWT-1: Uniform Wind Technique – 1
اگر بردارهاي سطح افقي با ساير تصاوير همديگر را قطع كنند به محصول حاصله UWT گفته مي شود
روش همگن كردن باد – 2
UWT-2: Uniferm Wind Technique – 2
اين محصول مشابه 1-UWT است و تصوير بدست آمده ناشي از بكار گيري داده هاي سرعت قطبي مورد استفاده (CAPPI ,PPI )در محاسبه برداربادهاي افقي مي باشد .
مجموعه عمودي مايع ( شاره )
VIl: Vertical Integrated liquid
اين محصول تعيين كننده مجموعه مقدار بارندگي يك نقطه از منطقه تحت پوشش رادار بوده و ميزان آب قابل ريزش از ابر را نشان مي دهد . در اين محصول كل داده ها لزوما باز تاب پذير بوده كه دادهاي بازتاب پذير نشانگر آب قابل ريزش مي باشد . كه از اين حالت علاوه بر پيش بيني ميزان بارندگي ، شدت و نوع آن را نيز مي توان پيش يابي كرد و بدين ترتيب پديده هاي خسارت زا از قبيل تگرگ ، طوفان و باران شديد قابل پيش بيني خواهد بود . در قسمت هاي پايين به اين موضوعات اشاره شده است .
باز تاپ پذيري مجموعه عمودي
VIR: Vertical Integrated Reflectivity
VIRبراي كاربرشناسايي و پيش بيني ميانگين باز تاب پذيري درون يك منطقه را فراهم مي كند . در بدست آمدن اين محصول تمامي داده هاي بازتاب پذير مورد استفاده قرار مي گيرد .
شدت بارندگي سطح زمين
SRI: Surface Rainfall Intensity
در صفحه رايانه ( نشانگر ) هر كدام از پيكسل ها نشانگر شدت بارندگي مي باشد .
مجموع بارندگي
PAC: Precipitation Accumulation
PAC)) يكي از دومين محصول يك مرحله است . بدون شك مجموعه PAC و SRI نيز ميزان بارش را در زمانهاي معين تعيين مي كند .
مجموع بارنگي طولاني مدت
PAL: Long Time (PAC)
PAL سومين مرحله از محصول رادار مي باشد كه بوسيله PAC بدست مي آيد و مقدار كل بارندگي را در فاصله زماني مشخص براي كار بر تعيين مي كند . اين محصول در دو حالت ( Offline-Onlin) توليد مي شود . در صورت ايجاد محصول PAC بلافاصله PAL نيز بوجود مي آيد . در حالت Offline) بوسيله( Image Processing Tool) فعال شدن دستور (manager) در ابزار درون رادار نمايان مي شود .
تجمع رسوبات فرعي وارده به رودخانه
RSA: River Subcatchment Accumulation
اين محصول دومين مرحله از فرآورده مي باشد كه در منطقه تحت پوشش رادار اطلاعات لازم در مورد ميزان بارش در حوضه را براي كاربر فراهم مي سازد و در برگيرنده محصولات SRI مي باشد . حتي براي هر منطقه در فاصله زماني مشخص ميانگين ميزان بارش را تعيين مي كند و نتيجه را در داخل(Display Manager )بصورت نوشتاري نشان مي دهد . بديهي است كه اين فرآورده در مورد صدور اخطاريه سيلاب ها مفيد و كاربرد دارد .
بافت نگار ( هيستو گرام ) شدت بارندگي
RIH: Rainfall Intensity Histogram
دومين مرحله محصول است و محصولات SRI را در برمي گيرد . شدت بارندگي را در يك پريود براي كاربرمشخص مي كند . با انتخاب Automatic Product Generation) )در روي تصوير SRI و به كمك مويس مي توان به هدف مورد نظر دست يافت .
مجموع بارش نقطه اي
PRT: Point Rainfall Total
اين فرآورده ميزان بارندگي پنج ايستگاه باران سنج در منطقه تحت پوشش رادار را با مقدار بارندگي ثبت شده در دستگاه رادار مقايسه كرده و ميزان بارش را بطور جداگانه توسط هيستو گرام ها نشان مي دهد .
چينش پرتوي (راديال )
RDS: Radial Shear
اين محصول مشتق سرعت باد را در جهت پرتوي ( راديال ) بررسي مي كند . اين محصول اطلاعات مربوط به پوشش يك ارتفاع توسط رادار را فراهم مي سازد .
چينش سمت الراسي (آزيموتي )
AZS: Azimuthal Shear
اين محصول مشتق سرعت باد را در جهت سمت الراس ( آزيموت ) ارزيابي
مي كند . اين فرآورده در مورد يك يا چند بلندي ( ارتفاع ) اطلاعات مي دهد .
چينش بلندي
ELS: Elevation Shear
اين محصول سرعت مطلق با د را در جهت بلندي ارزيابي مي كند . اين فرآورده در ارتباط با هر نوع از بلنديها اطلاعات مي دهد . مقدار خروجي آن بصورت واحد (m/s)/kmبيان مي شود .
چينش پرتوي سمت الراسي (آزيموتي )
RAS: Radial Azimuthal Shear
تغييرات سرعت باد با استفاده از مربع هاي كوچك در جهت آزيموت و پرتوي محاسبه مي شود از تجمع چينش هر دو مقدار مي توان چينش پرتوي سمت الراس را محاسبه نمود . در اين فرآورده مي توان داده هاي يك بلندي را بدست آورد .
چينش پرتوي بلندي
RES: Radial Elevation Shear
نوسان سرعت پرتوي باد را در جهت بلندي موجود محاسبه مي كند . نتيجه بدست آمده هميشه مثبت و در واحد(m/s)/km است . اين فرآورده در مورد حداقل دو بلندي كلي اطلاعات مي دهد .
چنيش افقي
HZS: Horizontal Shear
اين محصول تمامي داده هاي مربوط به سرعت را در برمي گيرد . با تصحيح انحناي دكارتي مقدار چينش ظاهر مي شود . با محاسبه سرعت باد در جهات شمال ،جنوب ، شرق و غرب به مقدار برش (چينش ) افقي اضافه مي شود . اصولا فرآورده چينش افقي از پوشش ارتفاعات بوجود مي آيد .
چينش سه بعدي
3DS: (3 D shear)
اين محصول مي تواند حداقل مجموع اطلاعات دو بلندي را در بر گيرد . نوسانات سرعت باد متقارن( قطبي ) پرتوي ، سمت الراس و در جهت بلندي براي هر سلول مغناطيسي محاسبه مي شود . از مجموع اين سه مقدار چينش 3D بدست مي آيد . در نهايت مقدار چينش هميشه مثبت بوده و در واحد (m/s)/km مي باشد . اينها يعني اندازه گيري كشف اغتشاشات و چينش باد از ويژگي ها مهم رادار مي باشد .
چينش عمودمي
VCS: Vertical Shear
اين محصول داده هاي زيادي را در بر مي گيرد . مقدار سرعت براي دولايه دكارتي را محاسبه كرده و مقدار چينش و سرعت مطلق در بين لايه هاي دكارتي پاياني ( انتهايي ) را نشان مي دهد . قابل ذكر است كه اين مقدار همواره مثبت بوده و واحد آن (m/s)/km مي باشد .
لايه اغتشاش ( تلاتم )
LTB: Layer Turbulance
اين محصول حاصل داده هاي طيفي گسترده توام با مجموع داده هاي قطبي 
مي باشد . داده هاي شامل قطب مغناطيسي را به دكارتي تبديل كرده و همراه با مقاديرمربوط به طيف گسترده را در ابعاد Maximum Display نشان مي دهد .
اخطاريه تگرگ
HHW: Hail Warning
اين محصول تمامي داده هاي بازتاب پذيري را در بر مي گيرد . در لايه دكارتي هر كدام از هسته ( سلول ) تگرگ با معادل خودش مقايسه مي شود . و حاصل در يك پيكسل بازتاب پذيري مقدار يا اندازه آن را بصورت تصويري نشان مي دهد .
اخطاريه (هشدار)
WRN: Warning
يك محصول مرحله دوم است ، نظر به اينكه صدور اخطاريه به شرايط جوي منطقه بستگي دارد ، لذا داده هاي خام داراي قطب ( مغناطيسي ) يك يا چند محصول مرحله اول دريافت و در فهرست ( ليست PDF ( بعضي قسمتها با شرايط خاص تعريف و ضبط شده سپس اين قسمتها در تصوير نهايي بطور اختياري نمايش داده مي شودكه در صورت لزوم نسبت به صدور اخطاريه اقدام مي گردد .

رديابي طوفان
TRK: Storm Tracking
اين يك محصول مرحله دوم است و ساير محصولات را نيز مي تواند در بر گيرد . در فهرست PDF در شرايط خاص سلولهاي مشابه را بررسي مي كند . براي هر كدام از سلول ها مقدار دكارتي محاسبه و در ليست تصاوير نگهداري save)) مي شود نوع و شكل حركت سلولهاي توفان زا را پيش بيني كرده و جهت و سرعت حركت سلول ها را نسبت به موقعيت بعدي مقايسه مي كند .
آشكار سازي جبهه تند باد
GUF: Gust Front Detection
جبهه هاي تند باد ، در طول محور كوتاه سرعت پرتوي با تغييرات جزئي و خيلي مهم خود را نشان مي دهند . در محاسبه عددي جبهه تند باد تمامي داده هاي سرعت قطبي و يا اطلاعات موجود يك بلندي تهيه و در مناطقي كه شرايط جبهه تند باد مي تواند موجود باشد را مورد بررسي و مطالعه قرار داده شود . سپس تمامي اين مناطق بوسيله مربع هاي كوچك منظم شده و با منحني سهمي مقايسه مي شود . اين سهمي بوسيله كاربر با ساير مناطق مورد مقايسه قرار مي گيرد و محصول جبهه تند باد حاصله بر اساس يك هشدار طراحي شده آشكار سازي مي شود .
 

لینک های مفید