ANALIZA PORÓWNAWCZA
ANALIZA PORÓWNAWCZA
ROZWI
ZAC

ROZWI
ZAC

WSPÓA
CZESNYCH RADARÓW
WSPÓA
CZESNYCH RADARÓW
METEOROLOGICZNYCH
METEOROLOGICZNYCH
Wybrane fragmenty referatu wygłoszonego na obronie
Wybrane fragmenty referatu wygłoszonego na obronie
pracy dyplomowej
pracy dyplomowej
na ww. temat w czerwcu 2005
na ww. temat w czerwcu 2005
Dyplomant - ppor. Marcin Dochniak
Dyplomant - ppor. Marcin Dochniak
Treść zadania:
Treść zadania:
1. Sformułowanie problemu pracy.
1. Sformułowanie problemu pracy.
2. Określenie zadań radarów meteorologicznych i ich
2. Określenie zadań radarów meteorologicznych i ich
roli w systemie opracowywania prognoz.
roli w systemie opracowywania prognoz.
3. Klasyfikacja i charakterystyka współczesnych
3. Klasyfikacja i charakterystyka współczesnych
radarów meteorologicznych.
radarów meteorologicznych.
4. Porównanie rozwiązań współczesnych radarów
4. Porównanie rozwiązań współczesnych radarów
meteorologicznych.
meteorologicznych.
5. Wnioski.
5. Wnioski.
2
2
Zadania radaru meteorologicznego w
Zadania radaru meteorologicznego w
systemie obserwacji środowiska
systemie obserwacji środowiska
Teledetekcyjna, ciągła obserwacja stanu
Teledetekcyjna, ciągła obserwacja stanu
atmosfery w zadanym obszarze
atmosfery w zadanym obszarze
" Wykrywanie zjawisk pogodowych
" Wykrywanie zjawisk pogodowych
" Śledzenie rozwoju zjawisk pogodowych
" Śledzenie rozwoju zjawisk pogodowych
Generowanie ostrzeżeń o zagrożeniach
Generowanie ostrzeżeń o zagrożeniach
i niebezpiecznych zjawiskach
i niebezpiecznych zjawiskach
zachodzących w atmosferze
zachodzących w atmosferze
Uzupełnianie informacji pochodzących
Uzupełnianie informacji pochodzących
z innych z
ródeł
z innych z
ródeł
3
3
Klasyfikacja radarów
Klasyfikacja radarów
meteorologicznych (1)
meteorologicznych (1)
" Klasyczne
" Klasyczne
 konwencjonalne
 konwencjonalne
 dopplerowskie
 dopplerowskie
4
4
Klasyfikacja radarów
Klasyfikacja radarów
meteorologicznych (2)
meteorologicznych (2)
" Do pionowego sondażu atmosfery
" Do pionowego sondażu atmosfery
( wind profiling )
( wind profiling )
 małego zasięgu
 małego zasięgu
 troposferyczne
 troposferyczne
5
5
Klasyczne radary meteorologiczne
Klasyczne radary meteorologiczne
Nadajnik
Nadajnik
Odbiornik
Odbiornik
Przetwarzanie 6
Przetwarzanie 6
Odbiciowość (1)
Odbiciowość (1)
6
Z
"
Z==
D
i
i, jedn .obj .
D - średnica kropel występujących w jednostce
D - średnica kropel występujących w jednostce
objętości ograniczonej przez komórkę
objętości ograniczonej przez komórkę
rozróżnialności radaru
rozróżnialności radaru
Zależność empiryczna
Zależność empiryczna
b
Z = aR
R - intensywność opadu [mm/h]
R - intensywność opadu [mm/h]
a i b - stałe zależne od rodzaju opadu
a i b - stałe zależne od rodzaju opadu
7
7
Odbiciowość (2)
Odbiciowość (2)
Zależność Marshala-Palmera
Zależność Marshala-Palmera
dla opadów deszczu
dla opadów deszczu
Z = 200R1,6
dla opadów śniegu
dla opadów śniegu
Z = 2000R2
R - intensywność opadu mierzona w milimetrach
R - intensywność opadu mierzona w milimetrach
słupa wody na godzinę
słupa wody na godzinę
8
8
Odbiciowość - obliczenia
Odbiciowość - obliczenia
Współczynnik
Nazwisko badacza
ab
Blanchard 16,6 1,55
Hood 295 1,612
Higgs 127 2,87
Litvinow 150 1,54
350 1,42
Atlas i Chmela
162 1,16
Foote 520 1,82
Imai 700 1,6
Sivaramakrishnam 67,6 1,94
Diem 240 1,3
R= 0�200 [mm/h] z krokiem 0,07 a" 2859 punktów pomiarowych
Z [dB] = 10�log(aRb)
9
9
Rodzina funkcji Z=f(R)
Rodzina funkcji Z=f(R)
10
10
Równanie zasięgu dla obiektów
Równanie zasięgu dla obiektów
przestrzennych
przestrzennych
;
2 Z
PtG2LrŚ2 ti c Ą3 K
C Z
b
Pr = =
1024(ln2) 2 r2 r2
2
P G2L Ś2 t c Ą3 K
t r b i
Z = 200R1,6
C =
1024(ln2) 2
P
r  średnia moc odebrana przez radar [W]
Pt  moc transmitowana przez radar [W]
G  zysk antenowy
Lr  współczynnik strat mocy (nadajnik-antena i antena-odbiornik)
Śb  szerokość wiązki antenowej [rad]
ti  czas trwania impulsu [s]
c  prędkość światła [m/s]
|K|2  moduł funkcji zespolonej współczynnika załamania materiału
 - długość fali [m]
r  odległość do obiektu [m]
11
11
Zależność Pr (r)
Zależność Pr (r)
12
12
Zestawienie uzyskanych wyników
Zestawienie uzyskanych wyników
obliczeń zasięgu r dla radarów pasma C
obliczeń zasięgu r dla radarów pasma C
R[mm/h]
0,07 0,15 0,3 0,6 1,3 2,7 5,6 11,5 23,7 48,7 100 200
Radar
METEOR 500C - - 1,75 3 5,6 10 17,5 31 56 100 178 200
METEOR 1500C - 1,45 2,4 4,2 7,9 14 25 42 79 145 200 200
- 4,95 8,6 15 28 50 90 161 200 200 200 200
TDR 4384-RC
----59 16,5 29 51 93 164 200
TDR 4370-C
---- 4,8 8,5 15 27 46 85 152 200
TDR 3070-C
----- 4,9 8,5 15 27 49 86 150
TDR 2070-C
1,05 1,9 3,3 5,75 10,8 19,2 34,5 61 110 194 200 200
DWSR-2500C/K
- - 1,75 2,9 5,5 9,9 17 30 54 98 175 200
DWSR-2500C
13
13
Przykłady ech radarowych
Przykłady ech radarowych
Echo od chmur warstwowych Echo od chmur konwekcyjnych
Echo od chmur warstwowych Echo od chmur konwekcyjnych
14
14
Radary do pionowego sondażu atmosfery
Radary do pionowego sondażu atmosfery
Wiązki anteny radaru typu
Wiązki anteny radaru typu
 wind profiling
 wind profiling
15
15
Zależność fd(H)
Zależność fd(H)
Częstotliwość Dopplera (fd)
Częstotliwość Dopplera (fd)
2�r
fd =

gdzie  - długość fali, a vr to prędkość radialna obiektu
gdzie  - długość fali, a vr to prędkość radialna obiektu
wyrażana wzorem
wyrażana wzorem
�r = � sin(� )
gdzie v jest rzeczywistą prędkością obiektu, a � jest
gdzie v jest rzeczywistą prędkością obiektu, a � jest
kierunkowym kątem nachylenia wiązki
kierunkowym kątem nachylenia wiązki
2 � (H) sin (� )
f (H) =
d

H - wysokość
H - wysokość
16
16
Przetwarzanie sygnału
Przetwarzanie sygnału
w radarach do
w radarach do
pionowego sondażu
pionowego sondażu
atmosfery
atmosfery
Cykl przetwarzania
Cykl przetwarzania
danych
danych
Typowe widmo sygnału
Typowe widmo sygnału
17
17
Wnioski (1)
Wnioski (1)
Informacja pozyskiwana z radarów
Informacja pozyskiwana z radarów
meteorologicznych jest wykorzystywana do:
meteorologicznych jest wykorzystywana do:
" Długoterminowych prognoz pogody
" Długoterminowych prognoz pogody
" Krótkoterminowych prognoz pogody (lotnictwo)
" Krótkoterminowych prognoz pogody (lotnictwo)
" Ochrony systemów energetycznych
" Ochrony systemów energetycznych
" Określania jakości wód powierzchniowych
" Określania jakości wód powierzchniowych
" Monitorowania zanieczyszczeń powietrza
" Monitorowania zanieczyszczeń powietrza
" Modelowania procesów wymywania
" Modelowania procesów wymywania
zanieczyszczeń z atmosfery
zanieczyszczeń z atmosfery
" Wspomagania kierowania ogniem artylerii
" Wspomagania kierowania ogniem artylerii
" Zabezpieczania startów rakiet i statków
kosmicznych
18
18
Wnioski (2)
Wnioski (2)
Radary meteorologiczne mogą pracować
Radary meteorologiczne mogą pracować
w wydajnych systemach monitorowania
w wydajnych systemach monitorowania
atmosfery (np. system POLRAD)
atmosfery (np. system POLRAD)
Informacje pozyskiwane z radarów meteo
Informacje pozyskiwane z radarów meteo
stanowią dane wejściowe dla modeli
stanowią dane wejściowe dla modeli
numerycznych
numerycznych
Radary tego typu znacznie poszerzają
Radary tego typu znacznie poszerzają
wiedzę na temat zjawisk zachodzących
wiedzę na temat zjawisk zachodzących
w atmosferze i przyczyn je powodujących
w atmosferze i przyczyn je powodujących
19
19
Wnioski (3)
Wnioski (3)
Dane radarowe uzupełniają informację
Dane radarowe uzupełniają informację
pochodzącą z innych z
ródeł (stacje
pochodzącą z innych z
ródeł (stacje
meteorologiczne, satelity, radiosondy)
meteorologiczne, satelity, radiosondy)
Przy pomocy radarów można wykonywać
Przy pomocy radarów można wykonywać
pomiary parametrów pola pogody w
pomiary parametrów pola pogody w
odległości nawet 200 km od miejsca ich
odległości nawet 200 km od miejsca ich
lokalizacji
lokalizacji
Radar meteo nie zapewnia pełnej
Radar meteo nie zapewnia pełnej
informacji o stanie atmosfery lecz jest
informacji o stanie atmosfery lecz jest
ważnym ogniwem systemu obserwacji
ważnym ogniwem systemu obserwacji
środowiska
środowiska
20
20