Метеоролошки радари

Савремени метеоролошки радар је незамјењиво средство у осматрању, мјерењу и проучавању динамике ваздушних система, а посебно јаке конвективне облачности која се широм наше планете перманентно изучава.
Принцип рада радара заснива се на законитостима ширења електромагнетних таласа у простору и њихово одбијање о предмете који им се налазе на путу. Електромагнетне таласе су проучавали многи научници. „Faradej“ (1791-1861.) је 1831. године открио законе електро-магнетне индукције. „Dž.K.Maksvel“ (1831-1879.) је 60-их година XИX вијека дао математичку теорију електро-магнетних појава. Поменуту теорију је експериментално доказао „Henrih Herc“ (1857-1894.). „A.S.Popov“ (1859-1905.) је направио шему првог радио – пријемника 1895. године. Следеће године је демонстрирао пријем радио сигнала са удаљености 250 м, а 1897. године са удаљености од 5 км. Касније 30-их година 20.вијека „Ser Robert Watson – Wat“ конструише направу „RDF-1 (Radio direction finding)“ систем за откривање касније познат као радар. Након Другог свјетског рата поменути уређај је нашао примјену и у метеорологији. 
Примјена радара у метеорологији се заснива на својству одбијања радио таласа од крупних водених капи и ледених честица које се налазе у облаку или у зони са падавинама.

• Само радарима могу се добро измјерити метеоролошки процеси у малим запреминама атмосфере, односно, савремене технике обраде сигнала омогућују довољно тачне информације о падавинама и струјањима. Радар је, такође, једино средство помоћу кога се може видјети унутрашњост облака. На овај начин се улази у микроструктуру ваздушних маса и у областима система могу се детектовати врло мали поремећаји који на крају могу да изазову настајање различитих метеоролошких појава. Изузетно је важно рећи да је издавање информација из атмосфере и временски кратко, односно, за максимум 5 минута радарски оператор има комплетан сет метеоролошких података из дјела атмосфере коју истражује. Метеоролошки радар саопштава двије основне групе информација и то прву о падавинама и другу о ваздушним струјањима. 
  Из оваквих информација резултати обраде дају сљедеће информације и могућности :
  Откривање и праћење фронталне зоне, линије нестабилности и других те њихов даљњи развој и премјештање.
  Осматрање и детаљно проучавање конвективних процеса, посебно јаких појединачних олујних ћелија.
  Примјена радарских система за потребе модификације времена посебно у спрјечавању града и стимулацији падавина.
  Детектовање и најава свих атмосфетских падавина, са тачним временима почетка и трајања. Осматрање метеоролошке ситуације на одређеном подручју или изнад одређене тачке у простору, од посебне важности за савремену пољопривредну производњу.
  Детектовање и рано упозорење на све опасне метеоролошке појаве: олује, јаке пљускове, јака електрична пражњења, град, интензивно падање снијега.
  Мјерење интензитета падавина за потребе хидрологије по појединим сливовима или подручјима, а за одређени период одређивање акумулације падавина са тачно израчунатом количином у милиметрима.
  Мјерење радијалне компоненте вектора вјетра у свакој тачки простора и израчунавање тачног интензитета и смјера вектора вјетра комбинацијом бар три радијалне вриједности добијене са три локације.
  Детектовање зона конвергенције, дивергенције и турбуленције у читавом осматраном простору и по слободно изабраним висинама.
  Мјерење смицања вјетра дуж задатих праваца је изузетно важан резултат за аеродромске зоне.
  Визуализација актуелне метеоролошке ситуације код аеродромских метеоролошких служби и могућност пилотима за припрему правилног плана лета ка крајњим релацијама.

У метеорологији се данас најчешће примјењују три основне врсте радара зависно од радног фреквенцијског подручја рада. S-band (f=2000-3000Mhz), C-band(f=5000-6000Mhz), X-band (f=8000-12000Mhz) радари.
Свако фреквенцијско подручје има своје погодности и недостатке у кориштењу. Радар у „S“ подручју има већу продорност кроз облаке и већу предајну снагу те је посебно погодан за мјерење интензитета падавина до 120 км откривање и мјерење интензитета језгри олујних облака до 240 км и информацију о наоблаци до 400 км. Због фреквенцијских карактеристика и веће ширине снопа има мању тачност (резолуцију) и непогоднији је за откривање мањих димензија и мањег интензитета наоблаке. Погодни су за одбрану од града. Радари у „C“ подручју фреквенција имају већу тачност и омогућују откривање облака мањег итензитета, али због јачег гушења сигнала у олујним невременима нагло им се смањује ефективни домет тако да у јаким олујама не може открити трећи у низу облак, нити поуздано мјерити итензитет јаких падавина на већим даљинама. Погодни су за метеоролошку примјену. Радари у „X“ подручју фреквенција имају велику тачност и омогућавају откривање облака и падавина врло малог интензитета али због великог гушења сигнала нагло им се смањује ефективни домет тако да у јаким кишним облацима не може поуздано мјерити интензитет падавина на већим даљинама. Погодни су за временску контролу на аеродромима. Додатном софтверском дорадом радарских сигнала може се дјелимично извршити компензација разлика у радарском пријемном сигналу између фреквенцијских подручја „C“ и „S“-банда.

До резултата за различита фреквентна подручја дошло се након низа експеримената. У Америци , тачније савезној држави Колорадо, су, напримјер, због потреба заштите од града испитивани радари, у периоду 1970. и 1973. године, таласних дужина 10 и 3,2 цм. У зони испитивања од 7500 км² испитивања су вршена у периодима од 1. јуна до 15. августа и тада је установљено да су за потребе заштите од града најпогоднији радари таласне дужине 10 цм, С-банда. За њих је највећа рефлективност облака била између изотерме -4˚Ц и -30˚Ц. 
Савремени радари имају уграђен доплер пријемник за мјерење брзине и смјера вјетра унутар облака и турбуленција у атмосфери до 120 км. Доплеров ефекат је појава која се јавља ако се извор зрачења фреквенције ф (циљ) премјешта у односу на пријемник усљед чега овај прима сигнал с фреквенцијом помјереном у односу на фреквенцију ф. 
Данас савремени радари врше дигитализацију пријемног сигнала и имају показиваче у боји, али се користе и старији које је такође могуће модификовати на ову могућност. Рефлектирани сигнали од метеоролошких волумних циљева у којима су присутне капљице воде или кристали леда и које прими антена преко склопке шаљу се у пријемник с којег се одводе на три типа показивача, и то панорамски (ППИ), амплитудни (И) и показивач вертикалног развоја (РХИ). Кориштење аутоматизованог радара за препознавање потенцијално градоносних облака је један од главних предуслова за успјешну заштиту од града и истраживања.

ЛИТЕРАТУРА И ИЗВОРИ

1. C. Donald Ahrens, Meteorology today: an introduction to weather, climate, and the environment, Thomson Learning Academic Resource Center, Belmont, 2007.
2. Guy G.Goyer, The joint hail research project-summer 1970, National center for atmospheric research Boulder, Colorado, Boulder,1971.
3. L.Dž.Battan, Radiolokacionnaя meteorologiя, Gidrometeorologičeskoe izdatelьstvo, Leningrad,1970.
4. Томислав Ковачић дипл.инж., Напутак за радарско праћење цумулонимбуса и одређивање подручја засијавања ради одбране од туче, Државни хидрометеоролошки завод РХ, Одсјек за одбрану од туче, Загреб,1999.
5. Љерка Опра дипл.физ., Оперативни метод радарске идентификације и вјештачког дјеловања на градоносне облаке, РХМЗ СР Србије, Београд,1972.
6. Радоњић Живорад дипл.мет., Инструкција М-15/83 Методи радарске идентификације и засејавања једноћелијских, вишећелијских и суперћелијских гардоносних процеса,РХМЗ СР Србије, Београд,1983
7. V.V.Vasvin,B.P.Stepanov, Zadačnik po radiolokacii, Izdavatelьstvo, Moskva, 1969.
8. G.M.Vaisman, Ю.S.Verle, Osnovы radiotehnikii radiosistemы v gidrometeorologii, Gidrometeoizdat, Leningrad,1970.
9. Душан Бижић дипл.инж., Напутак 1/85 – мјерење Цб облака радаром, РХМЗ СР Хрватске,Загреб,1985.