Kees Floor - Weerkunde Meteorologie voor iedereen 
 
Hoofdstuk 16 - Weerradar
 
Beelden van de weerradar laten zien waar het regent en waar het droog is. Dat zou je in eerste instantie althans verwachten.
Toch tonen radarbeelden soms rariteiten die niets van doen hebben met regen, sneeuw of hagel. Nu eens gaat het om verschijnselen in de atmosfeer, dan weer zijn storingen in de apparatuur de oorzaak. 
 
Toren van de KNMI in De Bilt 
 
De radarbol KNMI 
 
De radar in Herwijnen  
 
Een radar zendt radiogolven uit met een golflengte van enkele centimeters tot enkele meters. Signalen die een voorwerp op afstand treffen,
worden teruggekaatst en opgevangen door een ontvanger. Het voorwerp, bijvoorbeeld een vliegtuig, bevindt zich in de richting waarin de radiogolven zijn uitgezonden en waaruit ze worden terugontvangen. De afstand kan worden berekend uit het tijdverschil tussen het uitzenden van het signaal
en het weer terugontvangen daarvan. In 1938 werden voor het eerst op deze manier vliegtuigen waargenomen en gevolgd. Tijdens de Tweede Wereldoorlog werd het principe verder uitontwikkeld en radar raakte meer en meer in gebruik. Daarbij bleek dat niet alleen schepen en vliegtuigen
op het radarscherm verschenen; ook neerslaggebieden waren zichtbaar. Dat bood nieuwe gebruiksmogelijkheden, die na de oorlog door meteorologische diensten met beide handen werden aangegrepen.  
 
De radarpuls wordt gereflecteerd door een waterdruppel,
het gereflecteerde signaal wordt door de radar opgevangen. Bron: NOAA
 
een radarbundel die de hemel aftast op
zoek naar neerslaggebieden.
 
Vandaag de dag worden dan ook grote delen van Europa en Noord-Amerika bestreken door weerradars. De gegevens zijn handig om te zien waar
het regent, hoe hard het regent, hoeveel er in het totaal valt, hoe de regen zich verplaatst en of de regen valt uit buien of uit grootschalige neerslaggebieden. Bij buien en buienclusters volgt de radar tevens de ontwikkeling en meet hij de hoogte van de wolkentoppen; ook kan uit radarinformatie afgeleid worden of er hagel voorkomt. Als de buien vergezeld gaan van zware windstoten, gebruikt de meteoroloog de radarbeelden
om te voorspellen waar de windstoten op welk tijdstip zullen aankomen. Radarbeelden helpen ook bij het vinden van gebieden in de atmosfeer waar piloten ernstig rekening moeten houden met ijsaanzetting aan hun vliegtuig. Om beelden zoals hier afgebeeld, te maken, plaatst men de weerradar
bij voorkeur op een hoog punt, zoals op een heuvel of op een toren (figuur 1). De radiogolven met een golflengte van ruim 5 cm. worden uitgezonden
in een smalle, vrijwel horizontale bundel, die langzaam ronddraait. Dat gebeurt in kortstondige pulsen van 2 ms.   

16.1 Cirkelvormen
Tussen uitzenden en terugontvangen van het radarsignaal verstrijkt een korte tijd, die wordt bepaald door de afstand van het neerslaggebied tot de radar. Zo kan men in alle richtingen de plaats van eventuele neerslaggebieden bepalen. De resultaten worden geplot op een ondergrond met een kaart. Het proces wordt een aantal malen herhaald met een steeds een iets grotere elevatie (hoek tussen de bundel en een horizontaal vlak);
op die manier komt ook neerslag in de buurt van de radarpost in beeld (zie figuur 2). Elke scan levert de neerslaginformatie voor een ringvormig
gebied rond de radar. Dat is duidelijk te zien als er een storing optreedt tijdens een van de scans, zoals in de situaties van figuur 3.
Bij figuur 3a is er een probleem met een hogere scan dan in de figuren 3b en 3c. Omdat de ringvormige gebieden de positie van de radar als middelpunt hebben, kunnen we concluderen dat de storing zich in de gevallen van de figuren 3a en 3b voordoet in De Bilt. De andere radarlocatie
in Nederland is Den Helder, waar de storing van figuur 3c zich voordeed.
 
Figuur 3a 
 
Figuur 3b 
 
Figuur 3c
 
1
Figuur 3d 
 
Radarbeelden bij storing in de apparatuur in een van de scans. De scan van (1) is een hogere dan die van (2) en (3). De problemen doen zich voor in het radarsysteem dat ligt in het middelpunt van de ringen; in het geval van (1) en (2) is dat het systeem in De Bilt, bij (3) was dat in Den Helder. Bron: KNMI, De Bilt. 4.) De cirkelvorm in dit radarbeeld is geen storing, maar een zogeheten 'bright band', veroorzaakt door een smeltzone. Bron: Environment of Canada.   
 
16.2 Blinde vlekken
Het bereik van de radar wordt beperkt door de kromming van de aarde. Naarmate de afstand tot de radarpost groter is, komt de bundel hoger boven het aardoppervlak te liggen. Een andere factor die het bereik beïnvloedt, is de mate van verzwakking van het signaal door de atmosfeer en daarin voorkomende neerslag. Soms is die begrenzing vrij abrupt, zoals in het geval van figuur 4a. Het lijkt of de regen boven Noord-Frankrijk ophoudt,
maar op latere radarbeelden (niet afgebeeld) blijkt de grens niet te veranderen. In de linkeronderhoek ligt als het ware een blinde vlek. Overigens zijn de radargegevens op een dergelijke afstand van de zender en ontvanger altijd minder nauwkeurig en minder betrouwbaar dan dichterbij.

In incidentele gevallen is de verzwakking van het radarsignaal al veel dichter bij de radar zo effectief dat daarachter niet meer kan worden waargenomen of er sprake is van regen. Dat was bijvoorbeeld het geval tijdens de passage van een buienlijn op 7 juni 1997. Het overtrekken van de buien werd in beeld gebracht door de radar van Den Helder; de radar van De Bilt was op dat moment buiten bedrijf. Op de Noord-Hollandse kust bevond zich even boven het Noordzeekanaal een actieve bui waaruit veel regen viel. Uit de zwarte kleur van deze 'pit' is af te leiden dat de neerslagintensiteit er meer dan 30 mm/uur bedraagt. De neerslag schermt het gebied erachter volledig af; alleen in combinatie met voorgaande en volgende beelden is te bepalen dat het in de witte, blinde strook boven Zuid-Holland eveneens regende.

De afscherming van het 'achterland' kan ook veroorzaakt worden door gebouwen. Zo werd in 1994 niet ver van het KNMI een hoog kantoorgebouw geplaatst van de AMEV (nu Fortis), dat zich in het door de radar afgetaste gebied bevond. Tegenwoordig wordt er voor deze verstoring van het radaruitzicht gecorrigeerd en heeft de gebruiker van radarbeelden nauwelijks nog hinder van het gebouw. In de begintijd was dat nog niet het geval: het gebouw liet dan een blinde strook achter in de regengebieden voor de Zeeuwse kust (figuur 4c).  
 
Toren van de KNMI in De Bilt 
 
De radarbol KNMI 
 
De radar in Herwijnen  
 
4. Blinde vlekken op radarbeelden. 1.) De cirkelvormige begrenzing van het neerslaggebied is schijn; daarachter zit meer neerslag, die echter niet meer kan worden waargenomen. 5 juni 2000, 7.45 UT. 2.) De droge zone boven Zuid-Holland, vanuit radarpositie Den Helder bezien achter de donkere 'pit' met hoge neerslagintensiteit, is schijn en niet zichtbaar op eerdere en latere beelden. De zware bui schermt het achterliggende gebied af tegen de radarstraling en maakt de daar aanwezige neerslag onzichtbaar. 3.) Een gedeelte van een regenzone voor de Zeeuwse kust, is onzichtbaar voor de radar door een hoog kantoorgebouw in de omgeving van de Bilt. 2 juni 1994, 8.30 UT. Bron: KNMI, De Bilt.  
 
16.3 Confetti
Radarbeelden tonen geregeld een rommelig reflectiepatroon, waarbij het lijkt of er confetti over het beeld is uitgestrooid. Figuur 5a geeft een
voorbeeld van dergelijke zogeheten 'clutter' boven de Noordzee en boven land ten noorden van de grote rivieren; tegelijkertijd nadert vanuit het zuiden een buienzone, die om op het tijdstip waarop het radarbeeld betrekking heeft, boven Zeeland, Noord-Brabant en Limburg ligt. Boven land is
de clutter door het programma dat de nabewerking van de radarbeelden verzorgt, gemakkelijker te verwijderen dan boven zee, zoals bijvoorbeeld is te zien op figuur 5b. Het satellietbeeld van figuur 5c is van hetzelfde tijdstip als figuur 5b en bevat geen bewolking, laat staan neerslag, in het gebied
met 'sea clutter'.

In een enkel geval, zoals bij figuur 5 d), mislukt de verwijdering van de grondclutter. Op voorgaande en volgende beelden (niet afgebeeld) is vrijwel geen clutter te zien; het getoonde beeld zit er vol mee. De clutter ontstaat als de radarstralen zo door de atmosfeer worden afgebogen, dat ze weer op het aardoppervlak terecht komen. Onder die omstandigheden kunnen zeegolven of objecten op het aardoppervlak reflecties veroorzaken, die weer door de ontvangstapparatuur van de radar worden waargenomen. Dit effect, ook bekend als 'abnormale propagatie' of kortweg 'anaprop', treedt bijvoorbeeld op als er een temperatuurinversie aanwezig is. Een spectaculair geval van anaprop deed zich voor in de situatievan figuur 5d. De radar waarvan dit beeld afkomstig is, staat in Wideumont op het plateau van Recogne in de Ardennen. Ook al schijnt de zon in België volop, toch zijn er grote zones met radarreflecties.  
 
Figuur 5a 
 
Figuur 5b 
 
Figuur 5c
 
Figuur 5d 
 
5. Confettipatronen op radarbeelden. 1.) Clutter boven de Noordzee en boven Nederland ten noorden van de grote rivieren.  Boven Zeeland, Noord Brabant en Limburg ligt een buiengebied. 10 mei 2000. 2.) Sea clutter boven de Noordzee, 16 juli 2002, 12.40 UT. 2.) Bijbehorend NOAA-satellietbeeld van 16 juni 2002, 12.32 UT, toont geen neerslag op de plaats van de echo's in c.). d.) Mislukte grondclutterverwijdering, 16 juni 2002, 3.30 UT. e.) Mislukte grondclutterverwijdering, 19 juni 2006, 4.10 UT. f.) Anaprop, 12 oktober 8.47 UT. Een hogedrukgebied strekt zich over geheel Europa uit en veroorzaakt o.a. in België zonnig weer. Toch toont de radar van Wideumont talrijke reflecties. Bron a.), b.), d) en e.): KNMI, De Bilt. Bron f.): KMI, Ukkel.  
 
 
 
16.4 Overige effecten
In sommige situaties toont de radar andere (schijnbare) reflecties, die eveneens niet voor neerslag aangezien mogen worden. Dat is bijvoorbeeld
het geval als de zon of een andere radarbron precies in de ontvanger schijnt. In dat geval toont het radarbeeld een bundel die zijn oorsprong lijkt te hebben in het radarstation en gelijkmatig uitwaaiert in de richting van de bron van het stoorsignaal (figuur 6a). Verder kunnen zwermen vogels of insecten nu en dan op radarbeelden worden gezien en gevolgd. Soms zijn ook stofdeeltjes of luchtwervels in het geding. Dergelijke verschijnselen doen zich meestal voor op warme zomerdagen in de onderste 1000-2000m van de dampkring. Tijdens militaire oefeningen wordt soms 'antiradarsneeuw' (chaff) in de atmosfeer gedropt. Meestal gaat het om kleine staniolstroken, die geordend zijn in smalle, sterk reflecterende banden. Ze worden door de wind worden meegevoerd en kunnen geruime tijd gevolgd worden. Voorbeelden van antiradarsneeuw geven de figuren 6b en 6c.  
 
Figuur 6a
 
Figuur 6b
 
Figuur 6c
 
6. Radarbeelden met storingsbron, 15 juni 2004 (1.) en antiradarsneeuw (chaff) 2.) boven Noord-Nederland, 8 juni 2000, 13.15 UT. 3.) Boven Vlaanderen
en het aangrenzend gedeelte van de Noordzee, 27 mei 2004, 13.00 UT. Bron: KNMI, De Bilt.