|
|
Wind Profiel Radar - RASS |
|
|
| Een radio-akoestisch geluidssysteem (RASS) is een systeem voor het meten van de atmosferische lapse rate met behulp van terugverstrooiing van radiogolven van een akoestisch golffront om de geluidssnelheid op verschillende hoogten boven de grond te meten. Dit is mogelijk omdat de compressie en verdunning van lucht door een akoestische golf de diëlektrische eigenschappen verandert, waardoor een gedeeltelijke reflectie van het uitgezonden radarsignaal ontstaat. Uit de geluidssnelheid kan de temperatuur van de lucht in de planetaire grenslaag worden berekend. Het maximale hoogtebereik van RASS-systemen is typisch 750 meter, hoewel waarnemingen zijn gemeld tot 1,2 km in vochtige lucht. |
|
| Radarwindprofiler en RASS op de locatie Alaska North Slope in Barrow, Alaska |
|
|
|
| Het werkingsprincipe achter RASS is als volgt: Bragg-verstrooiing treedt op wanneer akoestische energie (d.w.z. geluid) wordt uitgezonden in de verticale straal van een radar, zodat de golflengte van het akoestische signaal overeenkomt met de halve golflengte van de radar. Aangezien de frequentie van het akoestische signaal wordt gevarieerd, treedt een sterk verbeterde verstrooiing van het radarsignaal op wanneer de Bragg-match plaatsvindt. |
| |
| Wanneer dit gebeurt, kan de Doppler-verschuiving van het radarsignaal geproduceerd door de Bragg-verstrooiing worden bepaald, evenals de atmosferische verticale snelheid. Zo kan de geluidssnelheid als functie van de hoogte worden gemeten, waaruit virtuele temperatuurprofielen (TV) kunnen worden berekend met geschikte correcties voor verticale luchtbeweging. De virtuele temperatuur van een luchtdeeltje is de temperatuur die droge lucht zou hebben als de druk en dichtheid gelijk waren aan die van een monster vochtige lucht. Als vuistregel kan een atmosferische verticale snelheid van 1 m/s een tv-waarneming met 1,6°C veranderen. |
|
| |
| Configuraties |
RASS kan worden toegevoegd aan een radar windprofiler of aan een sodarsysteem. In het eerste geval moeten de benodigde akoestische subsystemen worden toegevoegd aan de radar windprofiler om de geluidssignalen te genereren en signaalverwerking uit te voeren.
Wanneer RASS wordt toegevoegd aan een radarprofiler, worden drie of vier verticaal gerichte akoestische bronnen (gelijk aan stereoluidsprekers van hoge kwaliteit) rond de antenne van de radar windprofiler geplaatst en worden elektronische subsystemen toegevoegd, waaronder de akoestische vermogensversterker en het signaalgenererende circuit planken. De akoestische bronnen worden alleen gebruikt om geluid in de verticale straal van de radar te zenden, en zijn meestal ingepakt in ruisonderdrukkingsbehuizingen om hinderlijke effecten die buren of anderen in de buurt van het instrument kunnen hinderen, tot een minimum te beperken. |
| |
Wanneer RASS wordt toegevoegd aan een sodar, worden de benodigde radarsubsystemen toegevoegd om de radarsignalen te verzenden en te ontvangen en om de radarreflectiviteitsinformatie te verwerken. Omdat de windgegevens worden verkregen door de sodar, hoeft de radar alleen langs de verticale as te bemonsteren. De Sodar-transducers worden gebruikt om de akoestische signalen uit te zenden die de Bragg-verstrooiing
van de radarsignalen produceren, waardoor de geluidssnelheid door de radar kan worden gemeten. |
|
| |
| Resolutie |
De verticale resolutie van RASS-gegevens wordt bepaald door de pulslengte(s) die door de radar worden gebruikt. RASS-bemonstering wordt
meestal uitgevoerd met een pulslengte van 60 tot 100 meter. Vanwege atmosferische verzwakking van de akoestische signalen bij de RASS-frequenties die worden gebruikt door windprofilers van de grenslaagradar, is het hoogtebereik dat kan worden bemonsterd gewoonlijk 0,1 tot 1,5 km, afhankelijk van de atmosferische omstandigheden (bijv. hoge windsnelheden hebben de neiging de RASS-hoogtedekking te beperken tot een paar honderd meter omdat de akoestische signalen uit de radarstraal worden geblazen). |
| Bronnen: Wikipedia-en, Illistratie: Semantic-Scholar |
|
|
|
|
|
|
