m.ilmateenistus.ee lennuilm.ee keskkonnaagentuur.ee

Kaugseire

Ilmaradarit kasutatakse sajuala piiritlemiseks, selle levimise arvutamiseks ja sademete tüübi määramiseks.

Riigi Ilmateenistuse radarid asuvad Tallinn-Harku aeroloogiajaamas (praegune radar alates aastast 2009) ja Sürgaveres (alates 2008).

Radar saadab välja lühikesi raadioimpulsse, mis kohates atmosfääris peegeldavat objekti peegelduvad selle pinnalt tagasi. Radari antenn võtab peegeldunud impulsi vastu ja arvutab selle tagasijõudmise aja järgi objekti kauguse.

Sürgavere radar

Sürgavere ilmaradar Harku radarHarku ilmaradar

Meteoroloogilise radari ehk ilmaradari kiirt peegeldav objekt on kas veepiisk või jääkristall (pilves või pilve all langevate sademetena). Kuna selliseid objekte on palju ja nad paiknevad hajusalt, siis saab ilmaradar tagasi palju peegeldusi erinevatelt kaugustelt ning ilmaradar on ehitatud analüüsima just neid mitmeid peegeldusi (näiteks lennukite jälgimiseks mõeldud radar otsib ja töötleb vaid ühte/paari peegeldust).

Seega annab iga välja saadetud impulss ilmaradarile informatsiooni kogu oma teekonna kohta ja kirjeldab atmosfääris koonuse kujuliselt paiknevat ala. Koonuse kuju tekib seetõttu, et ükski radar ei suuda moodustada hajumatut kiirt, tavaliselt on sellise koonuse nurk 1-2 kraadi. Lisaks ei suuda radar võtta vastu ja analüüsida kaja pidevalt, vaid ta teeb seda lühikeste ajavahemike kaupa (aga ajale vastab kaugus), lugedes iga sellise ajavahemiku üheks punktiks. Seega iga ilmaradari mõõdetud punkt kirjeldab tegelikult üsna suurt ala, mis on mingi lõik koonusest.

Selleks, et kirjeldada kogu atmosfääri, suunab radar oma kiire erinevatesse suundadesse. Reeglina panevad kõik radarid oma antenni pöörlema, et saada informatsiooni igast ilmakaarest. Kuid sellest ei piisa, on vaja informatsiooni ka erinevatest kõrgustest. Ilmaradarid sooritavad igas mõõtetsüklis reeglina palju pöördeid, suunates igal järgmisel pöördel oma kiire erinevale kõrgusele. Igal pöördel joonistab kiir ühe koonuspinna. Kuna aeg on piiratud (pilved liiguvad eest ära), siis ei suuda ilmaradarid katta oma kiirega kogu ruumi, vaid mõõdetud koonuspindade vahele jäävaid vahesid, mis hiljem tarkvara abil interpoleeritakse.

Kuna erinevaid parameetreid on parem mõõta erinevate radari häälestuste juures ja näiteks korraga väga kaugelt ja väga lähedalt mõõta on võimatu, siis sooritavad ilmaradarid sageli mitu erinevat mõõtmistsüklit.

Mõõtmistsüklis kogutud andmetest koostatakse inimestele kasutamiseks spetsiaalse tarkvara abil rida produkte. Reeglina on ilmaradari produktid tasapinnalised pildid, mis on värvustega kodeeritud iseloomustama mingit huvi pakkuvat parameetrit. Võimalikud on ka muud tüüpi, näiteks ruumilised produktid

Väga ettevaatlik tuleb olla peegelduse tugevuse interpreteerimisega. Kahjuks on nii, et juba erineva suurusega veepiisad annavad peegelduvust, mis sõltub mitte ainult vee hulgast vaid ka piiskade suurusest. See seos piiskade suurusega on õnneks siiski väike. Kuid lume ja üldse jääkristallide peegelduvus on palju väiksem, kui ta oleks siis, kui vastav hulk sademeid oleks sulas olekus veetilkadena. Aga raheterade ja veekihiga kaetud lume peegelduvus on väga suur. Eestis aga tekib pilvedes reeglina kõigepealt lumi (seda ka suvel, sest pilved on kõrgel, kus on külm) ja alles maapinnale lähenedes sulab lumi soojemasse õhku sattudes vihmaks. Kui vaadata selle protsessi läbilõiget peegelduvust mõõtval radari produktil, siis on näha, et kõrgel on nõrk peegelduvus, siis muutub ta ühel kindlal kõrgusel äkki väga suureks ja siis allpool nõrgeneb jälle. Kui nüüd kaldu välja saadetud radarikiir lõikab seda pilve kusagil kõrgemal (aga alumine osa jääb juba sajakonna kilomeetri kaugusel maakera kumeruse taha) on peaaegu võimatu öelda, kui palju siis maapinnal ikkagi vihma sajab.

Ilmaradari tüübid
  • Doppler radar suudab lisaks peegeldava objekti kaugusele hinnata ka objekti liikumise kiirust radari kiire suhtes. Selleks kasutab ta tagasipeegeldunud raadioimpulsi sageduse muutumist dopplerefekti tõttu (lähenev objekt surub laineid lühemaks ehk suurendab sagedust, kaugenev venitab laineid pikemaks ehk vähendab sagedust).
  • DualPol ehk kiire kahe ristuva polariseeringuga (üks vertikaal ja teine horisontaalsuunas) radar suudab lisaks hinnata peegeldava objekti kuju. Polariseeritud raadioimpulss peegeldub paremini objektilt, mis on tema polariseeringu tasandi suunas pikem. Selline vertikaal- ja horisontaalpolariseeringuga radar mõõdab, kas peegelduva objekti kõrgus on suurem kui laius või vastupidi. Ja kui on, siis kui palju. Nii Sürgavere kui Harku ilmaradarid on DualPol radarid.
Radari põhiliste produktide tüübid

PPI – mõõtmistulemused, mis on saadud maapinnale projitseeritud ühe fikseeritud radarikiire tõusunurgal. Iga mõõtmistsükkel toodab ühe PPI igal kiire tõusunurgal ja iga mõõdetud parameetri kohta.

CAPPI – mõõtmistulemused ühel fikseeritud kõrgusel. Iga kiir satub sellele kõrgusele vaid korra, sest kiired on kaldu (välja arvatud siis, kui kõrgus on radari antenni kõrgus ja kiire välja saatmise nurk on 0 kraadi).

PCAPPI – mõõtmistulemused ühel fikseeritud kõrgusel. Kui vastavas punktis mõõtmist ei toimunud, siis interpoleeritakse kasutades lähimaid mõõtmistulemusi (sellepärast P nagu PseudoCAPPI).

MAX – maksimaalne mõõtmistulemus üle kõigi kõrguste koos vertikaalsete projektsioonidega läänest itta ning põhjast lõunasse. Spetsiifilisemad produktid on:

ETOP – kõige suurem kõrgus, kus on veel piisav peegelduvus ehk pilvede ülemise piiri kõrgus.

EBAS – kõige väiksem kõrgus, kus on veel piisav peegelduvus ehk pilvede alumise piiri kõrgus.

VVP – vertikaalne tuule profiil radari kohal, saadakse analüüsides suurima radarikiire tõusunurgaga tehtud täistiirul mõõdetud suhtelisi tuulekiirusi.

HORSHEAR – horisontaalne tuulenihe ehk tuule suuna või tugevuse muutumine horisontaalsuunas. Koostatakse analüüsides mitut erineva kiire tõusunurgaga antenni täistiirul teostatud tuulekiiruste mõõtmist.

VERTSHEAR – vertikaalne tuulenihe ehk tuule suuna või tugevuse muutumine vertikaalsuunas. Koostatakse analüüsides mitut erineva kiire tõusunurgaga antenni täistiirul teostatud tuulekiiruste mõõtmist.

LTB – turbulentsus ehk väiksemate õhuhulkade ebakorrapärane pööriseline liikumine. Koostatakse analüüsides tuulekiiruste mõõtmisel saadud tuule kiiruste vahemiku suurust igas punktis.

5 / 2 hindajat