Doppler Radar in Amerika
 
De meest effectieve instrument om neerslag te detecteren is radar. Radar, wat staat voor
RAdio Detection And Ranging, wordt sinds de jaren '40 gebruikt om neerslag en vooral onweersbuien te detecteren.
Radarverbeteringen hebben voorspeller van de National Weather Services in staat gesteld
om  stormen met meer precisie te onderzoeken.


De radar die door de National Weather Service wordt gebruikt is de WSR-88D wat staat voor Weather Surveillance Radar - 1988 Doppler (het prototype van de radar is gebouwd in 1988).

Met een Doppler-radar is het mogelijk om  bewegingen naar de radar toe of van de radar af te detecteren, evenals de locatie van neerslaggebieden.

Dit vermogen om beweging te detecteren heeft het vermogen van de meteoroloog om in onweersbuien te kijken aanzienlijk verbeterd en te bepalen of er rotatie in de wolk is, wat vaak een voorloper is voor de ontwikkeling van een tornado.

Er zijn in Amerika 155 van deze Doppler-radars geplaatst, inclusief op het Amerikaanse grondgebied van Guam en het Gemenebest van Puerto Rico, beheerd door de National Weather Service en het Department of Defense.
 
The Weather Surveillance Radar (WSR) - 88D 
 
Hoe werkt een doppler radar
 
Het principe van een radar is dat een energiebundel, radiogolven genaamd, worden uitgezonden door een antenne. Als ze objecten in de atmosfeer raken, wordt de energie in alle richtingen verstrooid, waarbij een deel van de energie direct wordt teruggekaatst naar de radar. Hoe groter het object, hoe meer energie er naar de radar wordt teruggevoerd. Dat geeft ons de mogelijkheid
om regendruppels in de atmosfeer te "zien".
Bovendien is de tijd die nodig is om de energiestraal te verzenden en terug te sturen naar de radar ook afhankelijk van de afstand tot dat object.
 
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.
 
 Doppler Radar
Doppler-radarsystemen kunnen informatie verschaffen over de beweging en de positie van van doelen. Wanneer er pulsen van radiogolven worden uitgezonden, houdt het systeem de fase
(de positie en vorm) van die pulsen bij. Door de verschuiving (of verandering) in fase tussen een uitgezonden puls en een ontvangen echo te meten, wordt de beweging van het doel direct naar of weg van de radar berekend. Dit levert dan een snelheid op in de richting waarin de radar wijst, de zogenaamde radiale snelheid. Een positieve faseverschuiving impliceert beweging in de richting van de radar en een negatieve verschuiving geeft beweging weg van de radar aan.
 
Met de "Dopplerverschuiving" is de toonhoogte van een object dat zich naar uw locatie toe beweegt hoger vanwege compressie (een verandering in de fase) van geluidsgolven. Als een object zich van uw locatie verwijdert, worden geluidsgolven uitgerekt, wat resulteert in een lagere frequentie. Dit effect is hoorbaar bij een hulpvoertuigen met sirene of trein.
 
Doppler-radarpulsen hebben een gemiddeld uitgezonden vermogen van ongeveer 450.000 watt. De uitgezonden puls heeft een tijdsduur van 0,00000157 seconden en de pauze tussen twee pulsen duurt 0,00099843 seconden, dit noemt men de luisterperiode. Een dopplerradar zendt per uur iets meer dan 7 seconden aan pulsen uit. De resterende 59 minuten en 53 seconden worden
besteed aan het luisteren naar teruggekeerde signalen.

Een Doppler-radar maakt gebruik van scanstrategieën waarbij de antenne automatisch omhoog gaat naar steeds hogere vooraf ingestelde hoeken, hoogteschijven genoemd, terwijl deze roteert. Deze elevatiesegmenten bevatten een volumedekkingspatroon (VCP). Zodra de radar alle hoogtesegmenten heeft doorlopen, is een volumescan voltooid. In de neerslagmodus voltooit de radar
elke 4-6 minuten een volumescan, afhankelijk van het volumedekkingspatroon (VCP) in werking, waardoor een driedimensionaal beeld wordt verkregen van de atmosfeer rond de radarlocatie.
 
Dubbele polarisatie
Een aanvulling op de NWS Doppler-radar is de dubbele polarisatie van de radarpuls. De "dual-pol" -upgrade omvatte nieuwe software en een hardware-aansluiting op de radarschotel die een veel informatiever tweedimensionaal beeld oplevert. Dual-pol-radar helpt NWS-voorspellers regen, hagel, sneeuw, de regen / sneeuwgrens en ijspellets duidelijk te identificeren en de voorspellingen voor alle weersomstandigheden te verbeteren.

Een ander belangrijk voordeel is dat dual-pol tornado-puin in de lucht (de puinbal) duidelijker detecteert - waardoor voorspellers kunnen bevestigen dat een tornado op de grond is en schade aanricht,
zodat ze met meer vertrouwen gemeenschappen op zijn pad kunnen waarschuwen. Dit is vooral handig 's nachts wanneer grondspotters
de tornado niet kunnen zien.

Deze twee afbeeldingen laten zien hoe dubbele polarisatie de NWS-voorspeller helpt een tornado te detecteren die schade veroorzaakt.
De linker afbeelding laat zien hoe de Doppler-radar rotatie kan detecteren.
Tussen de twee gele pijlen geeft de rode kleur de uitgaande wind aan, terwijl de groene kleuren de binnenkomende wind aangeven ten opzichte van de locatie van de radar.

Voorafgaand aan dubbele polarisatie was dit alles wat we wisten dat
er een rotatie is nabij het aardoppervlak.
Tenzij er stormspotters zichtbaar naar de storm keken, zouden we niet zeker weten dat er
een tornado aanwezig was.


De rechter afbeelding laat zien hoe informatie met dubbele polarisatie helpt bij het detecteren van vuil dat door de tornado is opgepikt,
dus we hebben vertrouwen in een tornado als deze twee gebieden samenvallen.
 
 
Radarbeelden: Reflectievermogen 
 
Reflectievermogen beelden zijn precies zoals ze klinken, omdat ze een beeld van het weer schetsen van de energie die wordt teruggekaatst naar de radar. Reflectievermogen beelden zijn de overgrote meerderheid van radarbeelden die u ook op televisie zult zien. Er zijn twee soorten beschikbaar op internet; Basis reflectievermogen (½ ° hoogte) en samengestelde reflectiviteit. 
 
Basis reflectievermogen   
Gebaseerd op de scan met de laagste (½ °) hoogte, is de basisreflectie uitstekend voor het onderzoeken van neerslag in het gebied rond de radar.
Deze afbeelding (rechts) is een voorbeeld van een basis reflectievermogen van de Doppler-radar in Frederick, OK. De radar bevindt zich in het midden van de afbeelding.
 

De kleuren vertegenwoordigen de sterkte van de teruggestuurde energie naar de radar, uitgedrukt in waarden van decibel (dBZ). De kleurenschaal bevindt zich rechtsonder in elke afbeelding. Naarmate de dBZ-waarden toenemen, neemt ook de intensiteit van de regenval toe.

De waarde van 20 dBZ is typisch het punt waarop lichte regen begint. De waarden van 60 tot 65 dBZ zijn ongeveer het niveau waar hagel met een diameter van 2,5 cm kan voorkomen.
Een waarde van 60 tot 65 dBZ betekent echter niet dat er op die locatie zwaar weer optreedt.
Er kan zich zwaar weer voordoen met waarden lager (of hoger) dan 60 tot 65 dBZ vanwege ...
 
 
 
  De dBZ-waarden komen overeen met de hieronder aangegeven neerslagsnelheden.   
 

 
dBZ Rain Rate
(in/hr)
Rain Rate
(mm/hr)
Intensiteit 
65  16  420+  Extreem / Grote hagelstenen 
60 8.00 205 Extreme regen met matige hagel 
55 4.00 100 Zeer zware regen met kleine hagel 
50 1.90 47 Zware regenval 
45  0.92  24  Matige tot zware  regenval
40  0.45  12  Matige regenval 
35  0.22  56 Lichte tot matige regenval 
30  0.10  Lichte regen 
25  0.05  Motregen tot lichte regen 
20  0.02 0.6  Motregen 
15  0.01 0.3  Mist 
10  < 0.01  0.15  Lichte nevel 
< 0.01  0.07  Nauwelijks merkbaar 
 
 
Dit zijn alleen de neerslagtarieven per uur en zijn niet de werkelijke hoeveelheden regen die een locatie ontvangt. De totale hoeveelheid regen die wordt ontvangen, varieert met de intensiteitsveranderingen in een storm en de beweging van de storm over de grond. 
 
 
Een basisreflectiviteitsbeeld dat neerslag aangeeft.
 
- Hagel die helemaal bevroren is (zonder een dun laagje water in het oppervlak). "Droge hagel" is een zeer slechte reflector van energie en kan leiden tot een lagere waarde van de intensiteit van
  een regenbui.
- Atmosferische omstandigheden zoals een kanaal. Wanneer leidingen plaatsvinden, wordt de radarbundel in de grond gebroken (wat wijst op sterkere regenbuien dan wat er werkelijk gebeurt).
  Een slechter geval is echter wanneer subrefractie optreedt en de straal de meest intense regengebieden overschrijdt (duidt op zwakkere regenbui dan wat er werkelijk plaatsvindt).
- Doppler-radars die niet meer gekalibreerd zijn. De radar kan "heet" worden (wat wijst op sterkere buien dan wat er werkelijk gebeurt) of "koud" (wijst op zwakkere buien dan wat er
  werkelijk gebeurt).
- De radarbundel verspreidt zich met de afstand, wat betekent dat het meest intense deel van de gereflecteerde stormweerkaatsingen wordt gemiddeld met de zwakkere delen, wat leidt tot een
  algemeen voorkomen van lagere intensiteit.
- De radarbundel neemt in hoogte toe naarmate de afstand tot de radar groter wordt.
 
 
Bij toenemende afstand kijkt de radar steeds hoger bij buien en kan de straal de meest actieve delen niet zien.
 
The Weather Surveillance Radar (WSR) - 88D 
 
Samengestelde reflectiviteit
Wanneer alle resultaten van alle hoogtescans zijn gecompileerd, wordt er een afbeelding gemaakt die de hoogste dBZ-waarde van alle hoogtes aanneemt, genaamd Composite Reflectivity.
Het is een beeld van de hoogste rendementen van alle hoogten. In vergelijking met Base Reflectivity kan de Composite Reflectivity belangrijke buien structuurkenmerken en intensiteits trends
van buien onthullen. Dit is belangrijk omdat tijdens de ontwikkeling van sterke tot zware onweersbuien vaak regenvrije gebieden (of gebieden met lichte regen) ontstaan ​​als gevolg van sterke opwaartse luchtstromen.

Maar omdat alle hoogtescans moeten worden voltooid, is basis reflectiviteit altijd de eerste afbeelding, de Composite Reflectivityde is altijd de laatste afbeelding die in elke volumescan.
Daarin ligt een belangrijk punt bij het bekijken van samengestelde reflectiviteit beelden. Vaak zullen het basis reflectievermogen en het samengestelde reflectievermogen niet dezelfde tijd hebben, waarbij het basis reflectievermogen het meest recente is.
 
In vergelijking met Base Reflectivity kan de Composite Reflectivity belangrijke buien structuurkenmerken en intensiteits trends onthullen. Dit is belangrijk omdat tijdens de ontwikkeling van sterke tot zware onweersbuien vaak regenvrije gebieden (of gebieden met lichte regen) ontstaan als gevolg van sterke opwaartse luchtstromen.

In de lus (rechts) zal het veranderen naar het basis reflectievermogen vanaf dezelfde tijd als de samengestelde weergave. Het eerste dat opvalt aan het samengestelde beeld is dat er veel meer "groene" kleur is in de buurt van de radar, in het midden.

Wanneer scaninformatie op grotere hoogte is opgenomen in het samengestelde reflectievermogen, lijkt dit te duiden op meer wijdverbreide regen.

Het basis reflectievermogen laat die regen echter niet zien, dus het bereikt waarschijnlijk de grond niet, maar verdampt als het van zeer hoog in de atmosfeer valt.

Bewijs van zeer sterke opwaartse luchtstromen (leidend tot de mogelijkheid van zwaar weer) zijn te zien bij het vergelijken van de twee afbeeldingen. Bij # 1 ontbreekt het fuchsiakleurige gebied, zichtbaar op het samengestelde beeld, vrijwel niet op de basisreflectie.

Onthoud een oude gezegde "Wat omhoog gaat, moet naar beneden komen", gebruikmakend van de kleurenschaal, dit gebied bevindt zich op 65 dBZ van de samengestelde afbeelding. Het is een punt van zorg, aangezien dit waarschijnlijk nog moet vallen. Een deel of het grootste deel van de hagel kan smelten voordat deze de grond bereikt, maar in de buurt van deze locatie kan op zijn minst zware regenbuien voorkomen.

De inkepingen, op # 2 en # 3, laten meer regen zien, ondersteund door sterke opwaartse luchtstroom. Die locaties vereisen extra ondervraging om te bepalen wat er op deze locaties gebeurt en dat afkomstig zal zijn van de snelheidsproducten.

Nog een waarschuwing: gezien de tijd die het kost om een beeld te produceren en te verzenden, laten alle radarbeelden zien wat er is gebeurd en NIET NOODZAKELIJK WAT er gebeurt.
 
 
Radar beelden: Snelheid
 
Wat de Doppler-radar onderscheidde van de NWS-radars van de vorige generatie, is het vermogen om beweging te detecteren. De beweging die het ziet, zijn voornamelijk regendruppels die door de wind worden meegevoerd, maar kunnen ook bewegingen van insecten, vogels en rookdeeltjes detecteren. De enige beweging die het kan "zien", wordt echter
radiale snelheid genoemd.
Deze beweging is NIET de richting van de wind, maar het deel van de windbeweging dat rechtstreeks naar of van de radar af beweegt.

De beweging van de wind ten opzichte van de radar is opgesplitst in twee componenten:


1: de beweging loodrecht op de radarbundel en
2: de beweging langs die radiale (ofwel direct naar of weg van de radar)
 
 
In de afbeelding rechts beweegt de wind van zuid naar noord (aangegeven door de zwarte pijlen). Ten noorden van de radar (rode schaduw) beweegt de wind weg van de radar. Terwijl de radar van positie 1 naar positie 2 zwaait, wordt de straal meer en meer in lijn met de algehele windstroom.

Terwijl hij dat doet, "ziet" de radar een toename van de radiale snelheid weg van de radar. Op positie 2 is de radiale snelheid gelijk aan de totale windsnelheid. Als de radar dan naar positie 3 zwaait, begint de radiale snelheid af te nemen
 

Op positie 4 (en 8) waait de wind loodrecht op de radarbundel. Aangezien er geen beweging naar (of weg) van de radar is, "ziet" het geen beweging. De wind IS echter NIET kalm op deze punten aangezien het nog steeds uit het zuiden waait.
Dit is slechts het gebied van nul radiale snelheid.

Posities 5, 6 en 7, in de groene arcering, zijn als 1, 2 en 3 in de rode arcering, behalve dat de wind naar de radar beweegt. De grootste radiale snelheid bevindt zich op positie 6 waar de wind direct op de radar waait.

Deze waargenomen radiale bewegingen zijn vectoren, wat betekent dat de lengte van de pijlen de snelheid van de wind aangeeft; hoe langer de pijl, hoe hoger de snelheid.
 
Diverse radiale snelheden geassocieerd met een zuidenwind.
Geel is de richting waarin de radar wijst.
Zwarte pijlen geven de windrichting weer en de lengte geeft de windsnelheid weer. De lengtes van de blauwe pijl vertegenwoordigen de snelheid die de radar in die richting "ziet".
 
De Doppler-radar berekent een snelheidsbasis op de lengte van deze vectoren en maakt een kleurgecodeerde grafische weergave voor weergave. In deze snelheidsgrafieken geven rode kleuren de wind aan die van de radar af beweegt, terwijl groene kleuren aangeven dat de wind in de richting van de radar beweegt.

Hoe helderder de rode en groene tinten, hoe groter de radiale snelheid en een betere weergave van de ware windsnelheid. De NWS biedt twee snelheidsbeelden: basissnelheid en relatieve stormbeweging
 
Basissnelheid 
De basissnelheid geeft, net als de basisreflectiviteit, een beeld van het basiswindveld vanaf de laagste (½ °) elevatiescan. Maar om de wind te kunnen zien, moet de radar "retourneren" voordat de radar de snelheid kan bepalen.

In deze vergelijking (rechts) tussen de basissnelheid en de basis reflectiviteit, zul je merken dat er nauwelijks snelheidsinformatie is buiten de neerslaggebieden. Maar bij neerslag is de basissnelheid handig om gebieden
met sterke wind door downbursts te bepalen of om de snelheid van koude fronten te detecteren.

Onthoud dat de hoogte van de radarbundel toeneemt naarmate de afstand tot de radar groter wordt. Daarom zal de gerapporteerde waarde gelden voor toenemende hoogten boven het aardoppervlak.

Weet ook WAAR de radar zich in de afbeelding bevindt. De radiale snelheidskleuren hebben alleen de juiste betekenis als je weet hoe het waait ten opzichte van de locatie van de radar. Uitgaande winden (rode kleuren) op de ene radar kunnen inkomende winden (groene kleuren) op een aangrenzende radar zijn. Als de radar niet kan bepalen (genaamd bereikvouwen) inkomend of uitgaand, schildert het de wind paars.
 
Relatieve buien beweging 
Bij het zoeken naar rotatie in onweersbuien (proberen we te bepalen of er een tornado is) kan de algehele beweging van de storm elke stormcirculatie maskeren, zoals te zien is in een Basis snelheidsafbeelding.
Als de algehele beweging van de stormen wordt afgetrokken van de snelheid, zal de windcirculatie ten opzichte van de storm zelf duidelijker worden.

Het Storm Relative Motion-beeld doet precies dat. Het is een afbeelding van de windcirculatie rond een storm wanneer de algehele beweging van de storm wordt afgetrokken. In feite is wat te zien is de beweging van de
wind alsof de storm stilstaat.


Net als voorheen ziet de radar alleen de radiale snelheid. Voor kleinschalige onweersbuien, waaruit vaak
tornado's ontstaan, wordt dit meestal aangegeven door sterke inkomende wind die zich naast sterke uitgaande wind bevindt ten opzichte van de radar.

Als je naar Storm Relative Motion kijkt, is het heel erg belangrijk om te weten waar de radar zich bevindt. Tornadische circulaties zijn cyclonisch (tegen de klok in). Dus aangrenzende rode en groene kleuren moeten
aan de goede kant staan om te bepalen of er een mogelijke tornado kenmerken zijn.

De lus (rechts) toont de vergelijking van de basissnelheid en de relatieve buien beweging. De gele stip in het midden van de afbeelding is de locatie van de radar. Herinner uit Base Reflectivity de inkeping in het neerslagpatroon op # 2. De Base velocity-afbeelding toont voornamelijk groene kleuren.

Alleen al te oordelen naar het basissnelheidsbeeld, kan het lijken alsof er alleen een sterke inkomende
beweging van windvlagen is die wordt geproduceerd door het onweer.
Wanneer het relatieve bewegingsbeeld
van de storm echter wordt gecombineerd met de basissnelheid, is er een duidelijker beeld van de weersituatie, wat wijst op een roterend onweer. Daarom geeft geen enkel radarbeeld een compleet beeld van het weer.
 
 
Basissnelheid en basisreflectie
Een lus van de basisreflectie, Basissnelheid en Buienbeweging-beelden om de storm op nummer 2 te helpen onderzoeken.
 
Radar beelden: Neerslag 
 
 
 
Er zijn twee neerslag afbeeldingen beschikbaar via internet: Een-Uur Neerslag en Totale Neerslag. Dit zijn slechts geschatte accumulaties. Het maximale bereik van deze twee beelden is 230 kilometer vanaf de radarlocatie. Ze zullen geen geaccumuleerde neerslag weergeven op een grotere afstand dan 230 kilomete, ook al kan er op grotere afstand neerslag optreden.  Om de geaccumuleerde neerslag op grotere afstanden te bepalen, moet u naar aangrenzende radars kijken. 

Een-Uur neerslag
Zoals de naam al aangeeft, is dit een afbeelding (rechts) van de geschatte neerslag in het afgelopen uur.


Maar ook, zoals in het geval van andere Doppler-radarbeelden, moet er enige voorzichtigheid zijn bij het bekijken van dit beeld, aangezien er twee belangrijke
factoren zijn waarmee u rekening moet houden.


Ten eerste, hoewel de radar zichzelf uitstekend corrigeert, zijn er momenten waarop
de radar niet meer gekalibreerd is.
Als de radar "hot" is (echo's te sterk zijn), zullen de schattingen van de regenval een te hoge waarde aangeven.
 

Omgekeerd zal een "koele" radar de neerslag onderschatten. Controleer altijd radars in de buurt om te zien of ze vergelijkbare informatie rapporteren als wat wordt bekeken
door uw lokale radar.

Ten tweede is hagel een uitstekende reflector van energie. Onweersbuien met hagel zullen de hoeveelheid neerslag overschatten en hoe groter de hagelstenen, hoe groter
de overschatting.

Naast het schatten van regenval, kunnen zowel de statische als animatie opnamen
van een uur neerslag andere nuttige informatie opleveren.
Deze afbeelding is een goede manier om individuele buien.

De beweging richting  van de buien wordt aangegeven door de grote gele pijl. Bij # 1 (hierboven) zijn er echter stormen die in drie richtingen bewegen. Het eerste dat opvalt is dat buien NIET altijd parallel aan de wind op het hoogste niveau bewegen. Sommige buien kunnen naar links of rechts van de stroom op het hoogste niveau bewegen.

 
Een-Uur neerslag
 
Onweersbuien bewegen ook niet altijd in rechte lijnen. Soms buigen ze zoals in het geval van de twee kleine buien rechts van # 2. Dit is waardevolle informatie omdat buien die de neiging hebben om rechts van de hoofdluchtstroom te bewegen, hetzij in een rechte lijn of in een gebogen baan, vaak zwaar weer kunnen veroorzaken.

Deze "rechtse bewegers" zijn misschien moeilijk te zien op doorlopende Basis Reflctie-beelden, maar het regenpatroon dat ze achterlaten kan van onschatbare waarde zijn om te weten welke stormen extra aandacht vereisen.
 
De Totale neerslag
Zoals de naam al aangeeft, is dit een afbeelding (rechts) van de geschatte accumulatie sinds het begin van de neerslag.

De accumulatie gaat door totdat er gedurende een uur geen neerslag is binnen het bereik van de radar.

Vaak kan deze accumulatie in langdurige regenperiodes meer dan vijf dagen of meer bedragen.

Op de radarpagina bevindt de accumulatieperiode voor deze afbeelding zich aan de rechterkant, net boven de afbeelding. Zoals in het geval van het neerslagbeeld van een uur, de radar zichzelf uitstekend corrigeert, zijn er momenten dat de radar niet meer gekalibreerd is.

Als de radar "hot" is (echo's te sterk zijn), zullen de schattingen van de regenval een overschatting zijn. Omgekeerd zal een "koele" radar de neerslag onderschatten. Controleer altijd radars in de buurt om te zien of ze vergelijkbare informatie rapporteren als wat wordt bekeken door uw lokale radar.

Hagel is ook een uitstekende reflector van energie. Onweersbuien met hagel zullen de hoeveelheid neerslag overschatten en hoe groter de hagelstenen, hoe groter de overschatting.

 
Een Totale Neerslag afbeelding.
 
Bron: Jetstream Waether School
 
 
 
web design florida