m.ilmateenistus.ee lennuilm.ee keskkonnaagentuur.ee

Kaugseire

Aäikesedetektor

Aäikesedetektor Tõraveres

Käesoleval ajal on Eestis üks põhjamaade äikesedetektorite võrku (NORDLIS) kuuluv pikalaineline detektor (Vaisala LS700), mis paigaldati 2005. aastal Tartu lähedale Tõraverre.

Asukoht valiti eeskätt lähtuvalt varem olemas olnud põhjamaade võrgu konfiguratsioonist. Lisaks tuli detektor paigutada paika, kus esineks võimalikult vähe tehnikast põhjustatud raadiohäireid. See nõue välistab linnad ja lennuväljad (kuigi mõnel pool on nimetatud detektoreid ka lennuväljadele paigutatud). Kolmandaks peab pikalaineline detektor paiknema küllalt suurel tasasel ja lagedal väljal, kus maa sees ei oleks palju metalli, sest muidu saab mööda maapinda liikuv laine moonutatud.

Andmetöötlus toimub vastavalt kokkuleppele Soome Meteoroloogia Instituudi serveris. Koos Soome ja Rootsi detektoritega tagab võrk kogu Eesti küllalt hea kaetuse – välgulöökide asukoht määratakse ühe kilomeetri täpsusega või isegi paremini. Võrk registreerib üsna hästi isegi Mustal merel esinevaid äikeseid, kuid asukoha määramise täpsus väheneb tunduvalt.

NORDLIS võrgu andmed tasuta kättesaadavad ei ole. Pärast vastava lepingu sõlmimist Keskkonnaagentuuriga on võimalik saada andmeid Soome Meteoroloogia Instituudi tasulise teenuse kaudu. Huvi pakuvad sellised andmed eelkõige elektrivõrkude ja sidevõrkude haldajatele (võimalik kiiresti leida välgulöögi kohta liinidesse ja uurida, kas liinid paiknevad kõrgendatud välgulöökide ohuga piirkonnas), kindlustuskompaniidele (võimalik kontrollida, kas tulekahju või muu kahju võis tekkida välgulöögist) ja lennundusele (võimalus lennukeid ohust mööda suunata ja lennuvälja töö aegsasti peatada, kui äikesepilv läheneb). Mõningat infot on tasuta väljas EUCLID-i veebilehel, kuhu jõuavad ka Eesti andmed.

"fieldmill" tüüpi detektor

“fieldmill” tüüpi detektor

Tänapäevased äikesedetektorid võib laias laastus jagada kolmeks liigiks:

Otsest elektrivälja registreerivad seadmed reageerivad äikesepilvega kaasas käivale  elektriväljale, mitte välgule. Inglise keeles nimetatakse taolisi seadmeid “fieldmill”, seda nende pöörleva ja veidi tuuleveski tiibu meenutava elektrivälja anduri tõttu. Tööpõhimõte seisneb elektriväljas metallplaatide vahele tekkiva pinge mõõtmises. Neid kasutatakse välgulöögi ohu eest hoiatamiseks lennuväljadel ja mujal, kus laaditakse suuri koguseid tuleohtlikku vedelikke, sest nad avastavad nende kohal oleva äikesepilve veel enne kui ainsatki välgulööki on tekkinud. 

Kompaktseid raadiosagedusi registreerivaid süsteeme kutsutakse ka äikeseradariteks, sest väljundina tekib radaripilti meenutav kujutis.

lfantenn

Raadiosagedusi registreeriva detektori antenn

Antennisüsteem registreerib välgulöögil tekkivad raadiosignaalid ning erineva suunadiagrammiga antennide signaalide erinevuse töötlus võimaldab määrata ka raadiosignaali saabumise ligikaudse suuna. Et tegemist on nimelt välkudest tekkivate signaalidega, näitab nende spetsiifiline kuju ja sagedusvahemik. Kauguse määramiseks saab kasutada signaali moondumist ja sumbumist tema levimisel, kuid sellise meetodi täpsus on väike. Registreerimise kaugus võib ulatuda tuhandetesse kilomeetritesse (sõltuvalt antenni headusest ja kasutatavast sagedusvahemikust), kuid täpsus kahaneb kaugusega kiiresti. Antud süsteemid on laialt levinud amatöörkasutuses, kuna annavad täiesti kasutatavaid tulemusi vägagi tagasihoidliku hinna juures ja mobiilsetel platvormidel.

Äikesedetektorite võrgud (Lightning Detection Network) koosnevad paljudest üle kogu jälgitava territooriumi laiali paigutatud detektoritest (antennisüsteem, selle juures asuv seadmeplokk ning keskne server). Antennisüsteem registreerib raadiosagedused ja olenevalt tüübist võib, kuid ei pruugi võimaldada ka signaali ligikaudse suuna määramist. Seadmeplokk analüüsib signaale ja kui signaal on spetsiifilise sagedusvahemiku ja signaali kujuga, mis viitab välgulöögile, siis formeerib sellest sündmusest sõnumi, mille saadab keskserverile. Sõnum sisaldab sündmuse registreerimise täpset aega, signaali tugevust ja liiki iseloomustavaid parameetreid (välgulöök võib olla kas pilvedevaheline, pilvest maapinda või maapinnast pilvesse, viimaseid eristatakse sõltuvalt põhilisest elektrivoolu suunast). Keskserver analüüsib reaalajas paljudest detektoritest saadetud sõnumeid ja arvutab nende järgi välja välgulöögi täpse asukoha, seejärel ka täpse tugevuse. Asukoha arvutamiseks kasutatakse raadiolainete levimise kiirust, mis on konstantne (valguse kiirus). Asukoha leidmiseks peab server saama vähemalt kolme detektori poolt registreeritud sündmuse andmed (et tegemist on sama sündmusega, otsustab ta põhiliselt peaaegu kokku langeva aja järgi). Seejärel arvutab erinevate detektorite sündmuse registreerimise aegade erinevuste põhjal sündmuse asukoha. Kui mõni detektoritest registreeris ka sündmuse suuna, lihtsustab see arvutusi ja mõnel juhul võimaldab leida asukohta ka väiksema sündmuse registreerinud detektorite arvuga. Seejärel arvutab server lähtuvalt asukoha kaugusest ja sellega seotud signaali sumbumisest sündmuse võimsuse. Tulemuseks on väga täpsed andmed tingimusel, et sündmust registreerinud detektoritest sündmuse asukohani viivad sirgjooned ei lange kokku (detektorid ei ole sündmuse suhtes ühes reas). Parimaks detektorite konfiguratsiooniks on nende paigutamine ühtlaselt üle kogu piirkonna.

Äikesekaart

Äikesekaart

Mida tihedamalt paiknevad detektorid, seda täpsemaid andmeid on võimalik saada. Samas on detektorite maksimaalne töökaugus pikkadel lainetel küllalt suur, ulatudes tuhandetesse kilomeetritesse. Võrgu tegelik tihedus on kompromiss täpsusest ja hinnast.

Välgulöögil tekib raadiolaineid põhiliselt kahes kasutatavas diapasoonis: lühilainelises (VHF, 10 000-100 000 kHz) ja pikalainelises (LF, VLF, 1-350 kHz). Lühilaineline diapasoon võimaldab väga täpset mõõtmist, kuid töökaugus on piiratud otsenähtavusega. Pikad lained levivad mööda maapinda/merepinda ja võivad saabuda ka teiselt poolt maakera. Need võimaldavad küllalt hästi registreerida välgulööke maapinda, kuid nende abil on raske jälgida pilvesiseseid lahendusi.

Pikalainelised detektorid sobivad suure territooriumi jälgimiseks, näiteks meteoroloogiliste ja sõjaliste ülesannete lahendamisel, aga ka elektrivõrkude vigastuskohtade kiireks lokaliseerimiseks ja tulekahjude põhjuste selgitamisel. Lühilainelisi võrke on ehitatud peamiselt suurte lennujaamade ümbrusesse, sest taolised detektorid aitavad hoiatada aegsasti ohtlike äikesepilvede eest.. Äikesedetektorite võrke saab ehitada mõlemal lainepikkusel ja kombineerida erinevatel lainepikkustel töötavaid detektoreid samas võrgus.

Hinda meid!