Что показывает радар погоды



Радар осадков

Радар осадков AEMET в Мадриде

В метеорологии и прогнозировании погоды важно заранее знать количество осадков, которые будут выпадать в конкретном районе, чтобы при необходимости принять превентивные меры в случае возникновения опасной ситуации. Для этого существуют устройства, которые могут указывать и постоянно контролировать количество осадков в определенной местности. Он известен как радар дождя.

Вы хотите знать, как они работают и как с их помощью можно прогнозировать количество осадков?

Радар дождя

Изображение радара осадков

Для тех, кто еще не знает, слово радар происходит от английского акронима. радиообнаружение и дальномер. Это расшифровывается как «радиообнаружение и измерение расстояния». Радары есть во многих местах, например, камеры контроля скорости. В метеорологии используются различные типы радаров для наблюдения за ситуацией в верхних слоях атмосферы и знать эволюцию атмосферных систем.

Рада использует систему электромагнитных волн, чтобы иметь возможность измерять расстояния, направления, высоту и скорость объектов, как статических, так и движущихся. Таким образом, они могут контролировать транспортные средства, самолеты, корабли и т. Д. В этом случае они используются для оценки метеорологических образований и непрерывного мониторинга движения облаков.

Его работа довольно проста. Они генерируют радиоимпульс, который отражается в цели, полученный с того же места, что и излучатель. Благодаря этому вы можете получить много информации о положении облаков, их плотности и форме, если они растут, будут ли они вызывать какие-то осадки и т. д.

Элементы радара

радиолокационное изображение

Для правильной работы всех радаров необходимо несколько типов элементов. Использование этих электромагнитных волн, которые излучают радары, позволяет визуализировать объекты на больших расстояниях. Лучше всего то, что вы можете не только знать расположение облаков в спектре видимого света, но и передавать информацию в звуке.

Основными компонентами, которые необходимы РЛС для работы, являются:

  • Передатчик. Он используется, чтобы иметь возможность генерировать высокочастотные сигналы, которые позже будут отправлены.
  • Антенна. Антенна отвечает за отправку и прием этого высокочастотного сигнала, который предоставит информацию о положении облаков.
  • Приемник. Это устройство используется для обнаружения и усиления сигнала, принимаемого антенной, чтобы он был разборчивым.
  • Система что позволяет показать результаты измерений.

Доплеровский радар

доплеровский радар

Доплеровский радар — это система, способная измерять множество переменных на одном и том же объекте. Он может предоставить информацию о курс, расстояние и высота объекта, а также возможность обнаружения с точностью до его скорости. С помощью этого типа радара метеорологи могут узнать динамику облака и, таким образом, узнать его курс, его форму и вероятность выпадения осадков.

Импульсный доплеровский радар основан на излучении трех импульсов с определенной частотой, и с помощью эффекта Доплера можно узнать относительную поперечную скорость объекта, который нужно измерить. Поскольку эти типы радаров плохо измеряют расстояния, они не очень полезны для определения точного местоположения объекта.

Теоретические основы радара

Чтобы правильно понять принцип действия радиолокатора осадков, необходимо знать теоретические основы. Эти радары действуют как функция движения объектов относительно радара в компоненте, перпендикулярном направлению света. Это движение вызывает изменение частоты электромагнитной волны, которую они производят, когда на них падает свет. То есть, когда солнечный свет падает на исследуемый объект, частота излучаемой электромагнитной волны варьируется. Благодаря этому варианту радар может определять положение, курс и скорость объекта, в данном случае облака.

Когда облако приближается к радару, оно положительно влияет на частоту ранее излучаемых волн. Напротив, когда объект удаляется от радара, это оказывает негативное влияние. Разница между излучаемой и принятой частотами составляет те, которые позволяют вычислить скорость, с которой движется объект.

Кривизна Земли

кривизна земли

Наверняка вы думали о том, как он может измерять положение объектов на больших расстояниях, если Земля круглая, а не плоская. Слишком далекие объекты «бьются» из-за кривизны земли. Чтобы определить высоту объекта, необходимо учитывать кривизну земли. Объекты, расположенные дальше и ближе к земле, не могут быть видны с помощью этого типа радара, так как они находятся ниже горизонта.

Самое полезное в этом радаре — это то, что вы можете получать информацию о погоде в реальном времени. То есть вы всегда можете знать атмосферную ситуацию, чтобы предсказать интенсивность дождя, возможное наличие града, турбулентности, штормов, направления и силы ветра и т. д.

Интерпретация радиолокационных изображений

Когда измерения производятся с помощью радара дождя, изображения получаются со всей полученной информацией. Изображения необходимо правильно интерпретировать для их последующего предсказания. На правой стороне изображений есть легенда, которая указывает значение цвета на основе отражательной способности воды, которая может выпадать в осадок.

В зависимости от типа облака, присутствующего на небе, на изображении можно увидеть тот или иной цвет:

Слоисто-кучевые облака. Эти облака целиком состоят из капель воды. Капли воды очень маленькие по размеру, поэтому они дают очень слабый сигнал.

Высококучевые. Эти облака средней высоты имеют достаточно высокий уровень замерзания, поэтому они в основном состоят из кристаллов льда и капель переохлажденной воды. Кристаллы льда усиливают сигнал радара.

Осадки. Когда прогнозируется дождь, это происходит потому, что с помощью радаров дождя можно наблюдать, как кристаллы льда в атмосфере растут, пока не упадут. Отражательная способность радара увеличивается по мере таяния кристаллов льда в воду, потому что диэлектрическая проницаемость жидкой воды больше, чем у льда.

Слоисто-кучевые с мелкими моросями. Эти облака можно увидеть, если слоисто-кучевые облака имеют толщину в сотни метров. Когда это происходит, образуются мелкие мороси, которые могут увеличиваться, если атмосферная нестабильность сохранится.

Радар АЕМЕТ

Радар AEMET

Государственное метеорологическое агентство В нем установлен радар дождя, который следит за атмосферной ситуацией в течение дня и ночи. Предоставляет информацию об облаках, их направлении, скорости и высоте. Благодаря этому радару дожди можно прогнозировать на несколько дней вперед.

Здесь Вы сможете увидеть в реальном времени изображения, которые радар AEMET показывает нам над полуостровом.

Обладая этой информацией, вы сможете узнать, как работают радары дождя и как метеорологи узнают динамику атмосферы с такой точностью.

Содержание статьи соответствует нашим принципам редакционная этика. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь.

Полный путь к статье: Сетевая метеорология » Метеорология » Радар осадков

Источник

Погодные радары: как они помогают предсказывать погоду?

У природы есть плохая погода, и мы в Toshiba в этом не сомневаемся. Но эффективно прогнозировать ненастья человечество научилось совсем недавно, и путь к этим достижениям лежал через личные трагедии, мировые войны и «партизанские ливни». Проводим краткий экскурс в историю метеорологии, рассказываем, как появились метеорадары и почему новейший погодный суперкомпьютер назвали именем древнейшего бога.

На заре метеорологии: почему покончил c собой первый синоптик?

Недавно палеоклиматологи пришли к выводу, что древнее Аккадское государство (существовало оно около 4 тыс. лет назад) пришло в упадок из-за усиления в Месопотамии сезонных пылевых бурь (так называемых «шамалов»), нарушивших сельское хозяйство. И уже тогда человечество пыталось следить за погодой и предсказывать её. Но получалось не очень — бедные аккадцы.

Прорыв наступил только в XIX веке, ведь первый секрет успешного прогноза — наблюдение за погодой из разных географических точек одновременно. Впервые это стало возможным с появлением нового средства связи — телеграфа, который помог построить первую метеорологическую службу, которая не только наблюдала за погодой, но и предсказывала её (как умела). Речь о Департаменте метеорологии при британском правительстве. Его создателем в 1854 году стал офицер ВМФ Великобритании Роберт Фицрой, капитан корабля «Бигль», на котором Чарльз Дарвин совершил знаменитое кругосветное путешествие. За свою долгую карьеру Фицрой задокументировал огромное количество погодных наблюдений. Правда, деятельность нового органа ограничилась созданием карты ветров для капитанов флота, которую прогнозом, конечно, назвать было нельзя.

Это может быть интересно:  Фронтит осложнения и последствия

25 октября 1859 года у берегов Англии потерпело крушение пассажирское судно «Роял Чартер». Внезапный мощный шторм разбил его о скалы у западного побережья Англии, в результате чего погибли 456 человек. Крушение «Роял Чартер» в родных водах поразило Фицроя (интересно, как бы он отреагировал на историю «Титаника» спустя полвека). Глава Департамента метеорологии распорядился создать сеть из 24 метеостанций в крупных портах Англии, Дании, Голландии и Франции для предупреждения штормов. Помог в этом Фицрою недавно изобретённый телеграф, который передавал в штаб-квартиру погодные данные морзянкой.

Помимо этого, Фицрой приказал установить на всех кораблях королевского флота штормглассы — герметично запаянные колбы со смесью из воды, этанола, нитрата калия, хлорида аммония и камфоры. Жидкость в этом приборе реагирует на изменение погоды, к примеру, помутнение предвещает дождь, а прозрачность — ясную погоду.


Судя по высоко поднявшимся большим кристаллам, этот штормгласс обещает сильный мороз и стужу. Впрочем, дальнейший технический прогресс в метеорологии выбросил этот прибор на свалку истории, даже не оставив учёным времени на изучение принципа его действия. Источник: ReneBNRW / Wikimedia Commons

Вооружившись термометрами, барометрами, штормглассами, многолетней «биг датой» наблюдений, а также показаниями сети метеостанций, Роберт Фицрой начал публиковать прогнозы погоды на 1-2 дня вперёд. Первый такой прогноз появился в The Times в 1861 году.


Прогноз погоды на 1 августа 1861 года. В Лондоне ожидалась ясная погода, умеренный юго-западный ветер и 17 градусов тепла. Сбылся ли прогноз, мы не знаем. Источник: Official blog of the Met Office News Team

Первый синоптик быстро нажил себе врагов. Учёные критиковали его методы. Британская пресса смаковала неудачи. Владельцы рыболовного бизнеса готовились предъявить счёт за убытки, ведь рыбаки часто отказывались выходить в море, получая прогноз плохой погоды от Фицроя. К 1865 году уже немолодой контр-адмирал синоптик впал в депрессию, растратив почти все своё состояние на метеорологические исследования, и 30 апреля наложил на себя руки.

Прогнозы Фицроя не могли быть точными: метеостанций было мало, обработка данных велась вручную, а экстраполяция старых погодных наблюдений часто подводила. Но главным слабым местом его практики были погодные замеры на основе косвенных данных (температура, давление), тогда как для успешного прогноза необходимо непосредственное наблюдение за передвижением воздушных масс.

Прошёл ещё век, прежде чем человечество научилось этому. Как в случае со многими другими техническими решениями XX столетия, прогрессу помогла гонка вооружений.

На погодном фронте: как военные научились предсказывать погоду?

В 1904 году 22-летний германский инженер Кристиан Хюльсмайер презентовал в Кёльне загадочный прибор, который назывался «телемобилоскопом» (Telemobiloskop). Каждый раз, когда на определённом участке протекающего неподалёку Рейна проходил корабль, телемобилоскоп издавал звон. Этот прибор состоял из искрового радиопередатчика, подключённого к множеству антенн. Телемобилоскоп улавливал отражённые от крупных металлических объектов (кораблей) электромагнитные волны. Однако присутствовавшие на презентации представили ВМФ Германии тогда аппарат не оценили.

И очень зря, потому что уже в 1930-е гг. ученые США, Великобритании, Германии, Франции, СССР, Японии, Италии и Нидерландов практически одновременно начали разработку похожих приборов, основанных на трансляции радиосигналов и улавливании отраженного от различных объектов эха. Призваны они были выявлять на дальних дистанциях движение самолетов и кораблей потенциального противника. Принцип работы этих передатчиков был положен в основу и метеорадаров, работающих до сегодняшнего дня.

Антенна излучает радиоволны сверхвысокочастотного диапазона в виде кратковременных импульсов большой мощности. Излучение фокусируется в узкий радиолуч. Когда импульс наталкивается на своём пути на препятствие, часть его энергии рассеивается в том числе и по направлению к приёмнику, который обычно работает рядом с передатчиком на одной антенне. Радиоэхо слабее отправленного импульса и возвращается с задержкой. Разность в мощности и скорости этих импульсов и позволяет определить положение в пространстве, скорость, плотность и другие физические параметры препятствия, например, самолёта или грозового облака.

К началу Второй Мировой войны такие системы были созданы, и одна из них (американская) дала миру новое слово «радар» (образовано от аббревиатуры RADAR, Radio Detection And Ranging).

В 1941 году английские операторы впервые наблюдали на индикаторе радара засвеченные участки от ливневых осадков. Позже военные обратили внимание на радиошум, который исходил от туч, снегопадов и града. Эти данные начали использовать для уточнения погоды и координации лётчиков и моряков. А после войны часть военных радаров передали метеорологам для наблюдения за погодой. К примеру, в США военно-морские силы перестроили радар AN/APS-2, ранее использовавшийся для поиска германских подводных лодок, и отдали его в Бюро погоды США в 1946 году под названием WSR-1 (Weather Surveillance Radar).


Таким увидели американские метеорологи торнадо с помощью погодного радара WSR-3, а Hook Echo — это название наблюдаемого на радаре облачного образования, похожего на торнадо (hook по-английски — «петля»). Источник: Wikimedia Commons

В послевоенный период принцип работы погодных радаров уже не менялся, но усложнялось их устройство — для получения более точных данных о размере и количестве осадков, их распределении в атмосфере, скорости и направлении передвижения. Однако климат на планете постепенно меняется, и в некоторых регионах усиливаются самые разные разрушительные погодные явления, требующие новых методов прогнозирования.

Что такое «партизанские ураганы» и почему обычные радары с ними не справляются?

Многие знают о непростой сейсмической ситуации в Японии, но мало кто слышал о частых для этих мест так называемых «партизанских» ураганах или штормах (guerrilla rainstorm) — в силу своего прибрежного положения от них часто страдает Токио. При столкновении влажного океанического воздуха с нагретыми в плотно застроенном городе воздушными массами образуются огромные кучевые облака. Процесс их формирования происходит очень быстро, а ещё быстрее за ним следует мощный ливень, провоцирующий наводнения и подтопления, иногда с человеческими жертвами. Именно поэтому такие ураганы назвали «партизанскими» — их удар всегда неожиданный.

Для прогнозирования таких явлений два основных типа традиционных метеорадаров — многопараметрические и с фазированной антенной решёткой — не подходят.

Многопараметрические метеорологические радары имеют двойную поляризацию, то есть они могут одновременно передавать и принимать горизонтально и вертикально поляризованные волны. Это позволяет им эффективно отслеживать количество осадков вплоть до размеров капель дождя. Однако у такого радара есть и недостатки: его параболическая антенна (в форме тарелки) может передавать и принимать электромагнитные волны только в том направлении, к которому она обращена. Сигнал имеет форму тонкого луча, поэтому чтобы вычислить распределение осадков, нужно, словно прожектор, повернуть антенну вверх, а затем постепенно наклонять её к земле. Для наблюдения за распределением осадков вблизи уровня земли может потребоваться от одной до пяти минут, а для замера осадков в трёхмерном проекции более — пяти минут. Именно это не даёт быстро «вычислить» кучевую тучу, в которой прячется «партизанский ливень».


Первый вид радара излучает более мощный сигнал, а второй — более рассеянный. Источник: Toshiba Clip

В отличие от многопараметрических радаров, погодные радары с фазированной решёткой представляют собой плоские антенны, как правило, квадратной или многоугольной формы. Точнее говоря, они состоят из множества маленьких антенн, размещённых на плоскости (нечто похожее на фасеточный глаз насекомого). Его структура позволяет мгновенно изменять направление волн без необходимости перемещать антенну вверх или вниз. Этот вид радара позволяет излучать и принимать волны (от земли до уровня неба) практически непрерывно. Но его слабое место — вычисление количества осадков, ведь их сигнал более рассеянный.

Если многопараметрический радар хорошо замеряет количество осадков, то радар с фазированной решёткой лучше справляется с построением картины их распределения. Но чтобы обнаруживать «партизанский ураган» нужно было соединить эти два радара в одном.

Это может быть интересно:  Погода точно и подробно в Тереке

Ужа с ежом: как в Toshiba соединили круг и квадрат?

Инженеры Toshiba в составе исследовательской группы Совета по науке, технологии и инновациям при правительстве Японии создали первый в мире многопараметрический радар с фазированной решёткой, то есть объединили два традиционных типа радаров в одно устройство. Оно имеет двойную поляризацию и может формировать пучок сигналов одновременно в десять направлений. Благодаря этому, такой радар способен всего за 30 секунд отыскать «партизанскую тучу» в радиусе 60 км (и за минуту — в радиусе 80 км).


Первый многопараметрический метеорологический радиолокатор с фазированной решёткой разместился на крыше Университета Саитама в декабре 2017 года. Источник: Toshiba Clip

Максимальная дальность охвата в 80 км позволяет одному радару контролировать погодную обстановку практически над всем столичным районом Токио. К примеру, в летнее время года радары смогут предупреждать о «партизанских ливнях» и помогать городским властям координировать передвижение туристов и горожан в случае неблагоприятной погоды.

Впоследствии в Японии может быть создана сеть из новых метеорадаров, которые покроют всю территорию страны. Однако чем больше инструментов исследования погоды, тем сложнее обрабатывать и интерпретировать получаемую информацию. Поэтому в будущем человечеству необходимо решить проблему создания глобальной системы контроля за погодными условиями на основе суперкомпьютеров. Похоже, прорыв в этой области подготовили наши коллеги из IBM.

Бог ясного дня: как будет предсказывать погоду новый суперкомпьютер?

В ноябре 2019 года компания IBM объявила о разработке глобальной системы высокоточного погодного прогнозирования GRAF (Global High-Resolution Atmospheric Forecasting System). Её основу составит суперкомпьютер DYEUS, построенный специально для управления виртуальной моделью глобальной погоды. Кстати, имя DYEUS («Дьеус») неслучайно — так звали верховного бога праиндоевропейского пантеона, который отвечал за ясное небо над головами наших предков 3-5 тыс. лет назад.

Источник

Что показывает радар погоды

У природы есть плохая погода, и мы в Toshiba в этом не сомневаемся. Но эффективно прогнозировать ненастья человечество научилось совсем недавно, и путь к этим достижениям лежал через личные трагедии, мировые войны и «партизанские ливни». Проводим краткий экскурс в историю метеорологии, рассказываем, как появились метеорадары и почему новейший погодный суперкомпьютер назвали именем древнейшего бога.

На заре метеорологии: почему покончил c собой первый синоптик?

Недавно палеоклиматологи пришли к выводу, что древнее Аккадское государство (существовало оно около 4 тыс. лет назад) пришло в упадок из-за усиления в Месопотамии сезонных пылевых бурь (так называемых «шамалов»), нарушивших сельское хозяйство. И уже тогда человечество пыталось следить за погодой и предсказывать её. Но получалось не очень — бедные аккадцы.

Прорыв наступил только в XIX веке, ведь первый секрет успешного прогноза — наблюдение за погодой из разных географических точек одновременно. Впервые это стало возможным с появлением нового средства связи — телеграфа, который помог построить первую метеорологическую службу, которая не только наблюдала за погодой, но и предсказывала её (как умела). Речь о Департаменте метеорологии при британском правительстве. Его создателем в 1854 году стал офицер ВМФ Великобритании Роберт Фицрой, капитан корабля «Бигль», на котором Чарльз Дарвин совершил знаменитое кругосветное путешествие. За свою долгую карьеру Фицрой задокументировал огромное количество погодных наблюдений. Правда, деятельность нового органа ограничилась созданием карты ветров для капитанов флота, которую прогнозом, конечно, назвать было нельзя.

25 октября 1859 года у берегов Англии потерпело крушение пассажирское судно «Роял Чартер». Внезапный мощный шторм разбил его о скалы у западного побережья Англии, в результате чего погибли 456 человек. Крушение «Роял Чартер» в родных водах поразило Фицроя (интересно, как бы он отреагировал на историю «Титаника» спустя полвека). Глава Департамента метеорологии распорядился создать сеть из 24 метеостанций в крупных портах Англии, Дании, Голландии и Франции для предупреждения штормов. Помог в этом Фицрою недавно изобретённый телеграф, который передавал в штаб-квартиру погодные данные морзянкой.

Помимо этого, Фицрой приказал установить на всех кораблях королевского флота штормглассы — герметично запаянные колбы со смесью из воды, этанола, нитрата калия, хлорида аммония и камфоры. Жидкость в этом приборе реагирует на изменение погоды, к примеру, помутнение предвещает дождь, а прозрачность — ясную погоду.


Судя по высоко поднявшимся большим кристаллам, этот штормгласс обещает сильный мороз и стужу. Впрочем, дальнейший технический прогресс в метеорологии выбросил этот прибор на свалку истории, даже не оставив учёным времени на изучение принципа его действия. Источник: ReneBNRW / Wikimedia Commons

Вооружившись термометрами, барометрами, штормглассами, многолетней «биг датой» наблюдений, а также показаниями сети метеостанций, Роберт Фицрой начал публиковать прогнозы погоды на 1-2 дня вперёд. Первый такой прогноз появился в The Times в 1861 году.


Прогноз погоды на 1 августа 1861 года. В Лондоне ожидалась ясная погода, умеренный юго-западный ветер и 17 градусов тепла. Сбылся ли прогноз, мы не знаем. Источник: Official blog of the Met Office News Team

Первый синоптик быстро нажил себе врагов. Учёные критиковали его методы. Британская пресса смаковала неудачи. Владельцы рыболовного бизнеса готовились предъявить счёт за убытки, ведь рыбаки часто отказывались выходить в море, получая прогноз плохой погоды от Фицроя. К 1865 году уже немолодой контр-адмирал синоптик впал в депрессию, растратив почти все своё состояние на метеорологические исследования, и 30 апреля наложил на себя руки.

Прогнозы Фицроя не могли быть точными: метеостанций было мало, обработка данных велась вручную, а экстраполяция старых погодных наблюдений часто подводила. Но главным слабым местом его практики были погодные замеры на основе косвенных данных (температура, давление), тогда как для успешного прогноза необходимо непосредственное наблюдение за передвижением воздушных масс.

Прошёл ещё век, прежде чем человечество научилось этому. Как в случае со многими другими техническими решениями XX столетия, прогрессу помогла гонка вооружений.

На погодном фронте: как военные научились предсказывать погоду?

В 1904 году 22-летний германский инженер Кристиан Хюльсмайер презентовал в Кёльне загадочный прибор, который назывался «телемобилоскопом» (Telemobiloskop). Каждый раз, когда на определённом участке протекающего неподалёку Рейна проходил корабль, телемобилоскоп издавал звон. Этот прибор состоял из искрового радиопередатчика, подключённого к множеству антенн. Телемобилоскоп улавливал отражённые от крупных металлических объектов (кораблей) электромагнитные волны. Однако присутствовавшие на презентации представили ВМФ Германии тогда аппарат не оценили.

И очень зря, потому что уже в 1930-е гг. ученые США, Великобритании, Германии, Франции, СССР, Японии, Италии и Нидерландов практически одновременно начали разработку похожих приборов, основанных на трансляции радиосигналов и улавливании отраженного от различных объектов эха. Призваны они были выявлять на дальних дистанциях движение самолетов и кораблей потенциального противника. Принцип работы этих передатчиков был положен в основу и метеорадаров, работающих до сегодняшнего дня.

Антенна излучает радиоволны сверхвысокочастотного диапазона в виде кратковременных импульсов большой мощности. Излучение фокусируется в узкий радиолуч. Когда импульс наталкивается на своём пути на препятствие, часть его энергии рассеивается в том числе и по направлению к приёмнику, который обычно работает рядом с передатчиком на одной антенне. Радиоэхо слабее отправленного импульса и возвращается с задержкой. Разность в мощности и скорости этих импульсов и позволяет определить положение в пространстве, скорость, плотность и другие физические параметры препятствия, например, самолёта или грозового облака.

К началу Второй Мировой войны такие системы были созданы, и одна из них (американская) дала миру новое слово «радар» (образовано от аббревиатуры RADAR, Radio Detection And Ranging).

В 1941 году английские операторы впервые наблюдали на индикаторе радара засвеченные участки от ливневых осадков. Позже военные обратили внимание на радиошум, который исходил от туч, снегопадов и града. Эти данные начали использовать для уточнения погоды и координации лётчиков и моряков. А после войны часть военных радаров передали метеорологам для наблюдения за погодой. К примеру, в США военно-морские силы перестроили радар AN/APS-2, ранее использовавшийся для поиска германских подводных лодок, и отдали его в Бюро погоды США в 1946 году под названием WSR-1 (Weather Surveillance Radar).

Это может быть интересно:  Погода москва юго запад сегодня


Таким увидели американские метеорологи торнадо с помощью погодного радара WSR-3, а Hook Echo — это название наблюдаемого на радаре облачного образования, похожего на торнадо (hook по-английски — «петля»). Источник: Wikimedia Commons

В послевоенный период принцип работы погодных радаров уже не менялся, но усложнялось их устройство — для получения более точных данных о размере и количестве осадков, их распределении в атмосфере, скорости и направлении передвижения. Однако климат на планете постепенно меняется, и в некоторых регионах усиливаются самые разные разрушительные погодные явления, требующие новых методов прогнозирования.

Что такое «партизанские ураганы» и почему обычные радары с ними не справляются?

Многие знают о непростой сейсмической ситуации в Японии, но мало кто слышал о частых для этих мест так называемых «партизанских» ураганах или штормах (guerrilla rainstorm) — в силу своего прибрежного положения от них часто страдает Токио. При столкновении влажного океанического воздуха с нагретыми в плотно застроенном городе воздушными массами образуются огромные кучевые облака. Процесс их формирования происходит очень быстро, а ещё быстрее за ним следует мощный ливень, провоцирующий наводнения и подтопления, иногда с человеческими жертвами. Именно поэтому такие ураганы назвали «партизанскими» — их удар всегда неожиданный.

Для прогнозирования таких явлений два основных типа традиционных метеорадаров — многопараметрические и с фазированной антенной решёткой — не подходят.

Многопараметрические метеорологические радары имеют двойную поляризацию, то есть они могут одновременно передавать и принимать горизонтально и вертикально поляризованные волны. Это позволяет им эффективно отслеживать количество осадков вплоть до размеров капель дождя. Однако у такого радара есть и недостатки: его параболическая антенна (в форме тарелки) может передавать и принимать электромагнитные волны только в том направлении, к которому она обращена. Сигнал имеет форму тонкого луча, поэтому чтобы вычислить распределение осадков, нужно, словно прожектор, повернуть антенну вверх, а затем постепенно наклонять её к земле. Для наблюдения за распределением осадков вблизи уровня земли может потребоваться от одной до пяти минут, а для замера осадков в трёхмерном проекции более — пяти минут. Именно это не даёт быстро «вычислить» кучевую тучу, в которой прячется «партизанский ливень».


Первый вид радара излучает более мощный сигнал, а второй — более рассеянный. Источник: Toshiba Clip

В отличие от многопараметрических радаров, погодные радары с фазированной решёткой представляют собой плоские антенны, как правило, квадратной или многоугольной формы. Точнее говоря, они состоят из множества маленьких антенн, размещённых на плоскости (нечто похожее на фасеточный глаз насекомого). Его структура позволяет мгновенно изменять направление волн без необходимости перемещать антенну вверх или вниз. Этот вид радара позволяет излучать и принимать волны (от земли до уровня неба) практически непрерывно. Но его слабое место — вычисление количества осадков, ведь их сигнал более рассеянный.

Если многопараметрический радар хорошо замеряет количество осадков, то радар с фазированной решёткой лучше справляется с построением картины их распределения. Но чтобы обнаруживать «партизанский ураган» нужно было соединить эти два радара в одном.

Ужа с ежом: как в Toshiba соединили круг и квадрат?

Инженеры Toshiba в составе исследовательской группы Совета по науке, технологии и инновациям при правительстве Японии создали первый в мире многопараметрический радар с фазированной решёткой, то есть объединили два традиционных типа радаров в одно устройство. Оно имеет двойную поляризацию и может формировать пучок сигналов одновременно в десять направлений. Благодаря этому, такой радар способен всего за 30 секунд отыскать «партизанскую тучу» в радиусе 60 км (и за минуту — в радиусе 80 км).


Первый многопараметрический метеорологический радиолокатор с фазированной решёткой разместился на крыше Университета Саитама в декабре 2017 года. Источник: Toshiba Clip

Максимальная дальность охвата в 80 км позволяет одному радару контролировать погодную обстановку практически над всем столичным районом Токио. К примеру, в летнее время года радары смогут предупреждать о «партизанских ливнях» и помогать городским властям координировать передвижение туристов и горожан в случае неблагоприятной погоды.

Впоследствии в Японии может быть создана сеть из новых метеорадаров, которые покроют всю территорию страны. Однако чем больше инструментов исследования погоды, тем сложнее обрабатывать и интерпретировать получаемую информацию. Поэтому в будущем человечеству необходимо решить проблему создания глобальной системы контроля за погодными условиями на основе суперкомпьютеров. Похоже, прорыв в этой области подготовили наши коллеги из IBM.

Бог ясного дня: как будет предсказывать погоду новый суперкомпьютер?

В ноябре 2019 года компания IBM объявила о разработке глобальной системы высокоточного погодного прогнозирования GRAF (Global High-Resolution Atmospheric Forecasting System). Её основу составит суперкомпьютер DYEUS, построенный специально для управления виртуальной моделью глобальной погоды. Кстати, имя DYEUS («Дьеус») неслучайно — так звали верховного бога праиндоевропейского пантеона, который отвечал за ясное небо над головами наших предков 3-5 тыс. лет назад.

Источник

Круче, чем Рябов: какими метеоресурсами пользоваться, чтобы сделать самый точный прогноз

На самом деле нечего пенять на метеорологов – перемещение воздушных масс порой бывает делом совсем непредсказуемым. А еще прогнозы больше, чем на неделю, – это вообще вилами по воде и бабушка надвое. Короче, верьте только глазам своим, а мы сейчас расскажем как.

радар на meteoinfo.by

По этой ссылке довольно исправно работает минский метеорадар, но есть несколько обстоятельств, которые нужно учитывать. Во-первых, время, когда получены данные: внизу есть временные отметки. Не возмущайтесь, что данные устаревшие: время тут указано по Лондону (Гринвичу), то есть нужно добавлять 3 часа.

На картинке видно, что в Минск дождь пока не собирается. Но это в случае, если не поменяется направление ветра. Что еще нужно уметь читать на этой карте: цвета обозначают интенсивность и тип осадков, направление ветра – это стрелка прямо на картинке, и не забывайте посматривать на скорость ветра справа вверху: так будет проще определить, как быстро дождь доберется до Минска. Еще дождевые тучи имеют свойство истощаться по дороге, так что не всегда дождь, который направляется прямо в Минск, до нас доберется.

INTELLICAST

Данные на этот ресурс собираются с частных метеостанций, которые стоят в городе. В Минске это целых 10 точек – улицы Красная, Куйбышева, Захарова, Чернышевского, Гало, Могилевская, проспект Дзержинского и другие. Не забудьте переставить отображение температуры с Фаренгейта на Цельсий (графа Current Conditions). Формат выведения прогноза бывает в трех вариантах: описательный, график и таблица.

Мы больше всего любим графики! На Intellicast очень много разных метеозаморочек, поковыряйтесь на досуге.

weatherbomb

Это, наверное, самое объемное по метеоданным приложение на Android. Тут тоже есть карта со сводками с радаров. Чтобы смотреть, как, скорее всего, будут развиваться события, нужно двигать ползунок. Очень красиво и увлекательно!

Яблочников тоже не обижаем: смотрите , какое красивое приложение разработали минчане Apalon Apps. Правда, оно, скорее, для тех, кому нужна красивая и максимально понятная визуализация, а не графики с цифрами.

Перепечатка материалов CityDog.by возможна только с письменного разрешения редакции. Подробности здесь.

Фото: The Marke’s World, .

Источник