Clima

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Conteúdo

Durante a Segunda Guerra Mundial, os operadores de radar militares notaram ruído em ecos devido à chuva, neve e granizo. Após a guerra, os cientistas militares voltaram à vida civil ou continuaram nas Forças Armadas e continuaram seu trabalho no desenvolvimento de um uso para esses ecos. Nos Estados Unidos, David Atlas [1], inicialmente trabalhando para a Força Aérea e mais tarde para o MIT, desenvolveu os primeiros radares meteorológicos operacionais. No Canadá, J.S. Marshall e R.H. Douglas formaram o "Stormy Weather Group" em Montreal. [2] [3] Marshall e seu aluno de doutorado Walter Palmer são bem conhecidos por seu trabalho sobre a distribuição do tamanho da gota em chuva de latitude média que levou ao entendimento da relação ZR, que correlaciona uma dada refletividade de radar com a taxa na qual a água da chuva esta caindo. No Reino Unido, a pesquisa continuou a estudar os padrões de eco do radar e elementos climáticos, como chuva estratiforme e nuvens convectivas, e experimentos foram feitos para avaliar o potencial de diferentes comprimentos de onda de 1 a 10 centímetros. Por volta de 1950, a empresa britânica EKCO estava demonstrando seu equipamento aerotransportado "radar de busca de alerta de colisão e nuvem". [4]

Entre 1950 e 1980, os radares de refletividade, que medem a posição e a intensidade da precipitação, foram incorporados por serviços meteorológicos em todo o mundo. Os primeiros meteorologistas tiveram que observar um tubo de raios catódicos. Em 1953, Donald Staggs, um engenheiro elétrico que trabalhava para o Illinois State Water Survey, fez a primeira observação de radar registrada de um "eco de gancho" associado a um furacão de tempestade. [5]

O primeiro uso de radar meteorológico na televisão nos Estados Unidos foi em setembro de 1961. O furacão Carla estava se aproximando do estado do Texas e o repórter local Dan Rather suspeitando que o furacão era muito grande, fez uma viagem ao site do radar WSR-57 do US Weather Bureau em Galveston para ter uma ideia do tamanho da tempestade. Ele convenceu a equipe do escritório a deixá-lo transmitir ao vivo de seu escritório e pediu a um meteorologista que desenhasse um esboço do Golfo do México em uma folha de plástico transparente. Durante a transmissão, ele segurou aquela sobreposição transparente sobre o visor do radar em preto e branco do computador para dar ao público uma noção do tamanho de Carla e da localização do olho da tempestade. Isso fez de Rather um nome nacional e seu relatório ajudou a população alertada a aceitar a evacuação de cerca de 350.000 pessoas pelas autoridades, que foi a maior evacuação na história dos Estados Unidos naquela época. Apenas 46 pessoas morreram graças ao aviso e estima-se que a evacuação salvou vários milhares de vidas, já que o furacão Galveston de 1900 matou cerca de 6.000-12.000 pessoas. [6]

Durante a década de 1970, os radares começaram a ser padronizados e organizados em redes. Foram desenvolvidos os primeiros dispositivos de captura de imagens de radar. O número de ângulos escaneados foi aumentado para se obter uma visão tridimensional da precipitação, de forma que cortes transversais horizontais (CAPPI) e verticais pudessem ser realizados. Estudos sobre a organização de tempestades foram então possíveis para o Alberta Hail Project no Canadá e o National Severe Storms Laboratory (NSSL) nos EUA em particular.

O NSSL, criado em 1964, começou a experimentar em sinais de polarização dupla e em usos de efeito Doppler. Em maio de 1973, um tornado devastou Union City, Oklahoma, a oeste de Oklahoma City. Pela primeira vez, um radar de comprimento de onda Dopplerizado de 10 cm da NSSL documentou todo o ciclo de vida do tornado. [7] Os pesquisadores descobriram uma rotação de mesoescala na nuvem no alto antes do tornado tocar o solo - a assinatura do vórtice do tornado. A pesquisa da NSSL ajudou a convencer o Serviço Meteorológico Nacional de que o radar Doppler era uma ferramenta de previsão crucial. [7] O Super Surto de tornados em 3-4 de abril de 1974 e sua destruição devastadora podem ter ajudado a obter financiamento para novos desenvolvimentos. [ citação necessária ]

Entre 1980 e 2000, as redes de radar meteorológico se tornaram a norma na América do Norte, Europa, Japão e outros países desenvolvidos. Os radares convencionais foram substituídos por radares Doppler, que, além da posição e da intensidade, podiam rastrear a velocidade relativa das partículas no ar. Nos Estados Unidos, a construção de uma rede composta por radares de 10 cm, denominada NEXRAD ou WSR-88D (Weather Surveillance Radar 1988 Doppler), foi iniciada em 1988 após a pesquisa do NSSL. [7] [8] No Canadá, a Environment Canada construiu a estação King City, [9] com um radar Doppler de pesquisa de 5 cm, em 1985 a Universidade McGill dopplerizou seu radar (JS Marshall Radar Observatory) em 1993. Isso levou a um canadense completo Rede Doppler [10] entre 1998 e 2004. A França e outros países europeus mudaram para redes Doppler no início dos anos 2000. Enquanto isso, os rápidos avanços na tecnologia de computador levaram a algoritmos para detectar sinais de mau tempo e muitas aplicações para meios de comunicação e pesquisadores.

Depois de 2000, a pesquisa sobre tecnologia de polarização dupla mudou para uso operacional, aumentando a quantidade de informações disponíveis sobre o tipo de precipitação (por exemplo, chuva vs. neve). "Polarização dupla" significa que a radiação de microondas que é polarizada horizontalmente e verticalmente (em relação ao solo) é emitida. A implantação em larga escala foi feita no final da década ou no início da próxima em alguns países, como Estados Unidos, França [11] e Canadá. Em abril de 2013, todos os NEXRADs do Serviço Meteorológico Nacional dos Estados Unidos eram completamente polarizados em dupla polarização. [12]

Desde 2003, a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica dos Estados Unidos tem experimentado o radar phased array como uma substituição para a antena parabólica convencional para fornecer mais resolução de tempo na sondagem atmosférica. Isso pode ser significativo com tempestades severas, pois sua evolução pode ser melhor avaliada com dados mais oportunos.

Também em 2003, a National Science Foundation estabeleceu o Centro de Pesquisa de Engenharia para Sensoriamento Adaptativo Colaborativo da Atmosfera (CASA), uma colaboração multidisciplinar e multiuniversitária de engenheiros, cientistas da computação, meteorologistas e sociólogos para conduzir pesquisas fundamentais, desenvolver tecnologias capacitadoras, e implantar sistemas de engenharia de protótipo projetados para aumentar os sistemas de radar existentes por meio da amostragem da baixa troposfera geralmente subamostrada com radares de varredura rápida e de baixo custo, polarização dupla, varredura mecânica e phased array.

Enviando pulsos de radar Editar

Os radares meteorológicos enviam pulsos direcionais de radiação de microondas, da ordem de um microssegundo de comprimento, usando um magnetron de cavidade ou tubo de clístron conectado por um guia de ondas a uma antena parabólica. Os comprimentos de onda de 1 a 10 cm são aproximadamente dez vezes o diâmetro das gotículas ou partículas de gelo de interesse, porque o espalhamento de Rayleigh ocorre nessas frequências. Isso significa que parte da energia de cada pulso será refletida nessas pequenas partículas, de volta na direção da estação de radar. [13]

Comprimentos de onda mais curtos são úteis para partículas menores, mas o sinal é atenuado mais rapidamente. Assim, o radar de 10 cm (banda S) é preferido, mas é mais caro do que um sistema de banda C de 5 cm. O radar de banda X de 3 cm é usado apenas para unidades de curto alcance e o radar meteorológico de banda Ka de 1 cm é usado apenas para pesquisas sobre fenômenos de partículas pequenas, como garoa e neblina. [13] Os sistemas de radar meteorológico de banda W têm visto uso universitário limitado, mas devido à atenuação mais rápida, a maioria dos dados não está operacional.

Os pulsos de radar se espalham à medida que se afastam da estação de radar. Assim, o volume de ar que um pulso de radar está atravessando é maior para áreas mais distantes da estação e menor para áreas próximas, diminuindo a resolução em distâncias distantes. Ao final de uma faixa de sondagem de 150 a 200 km, o volume de ar verificado por um único pulso pode ser da ordem de um quilômetro cúbico. Isso é chamado de volume de pulso. [14]

Ouvindo sinais de retorno Editar

Entre cada pulso, a estação de radar atua como um receptor enquanto escuta sinais de retorno de partículas no ar. A duração do ciclo de "escuta" é da ordem de um milissegundo, que é mil vezes maior do que a duração do pulso. A duração dessa fase é determinada pela necessidade da radiação de microondas (que viaja à velocidade da luz) se propagar do detector até o alvo meteorológico e vice-versa, uma distância que pode ser de várias centenas de quilômetros. A distância horizontal da estação ao alvo é calculada simplesmente a partir da quantidade de tempo que decorre do início do pulso até a detecção do sinal de retorno. O tempo é convertido em distância multiplicando pela velocidade da luz no ar:

Onde c = 299.792,458 km / s é a velocidade da luz, e n ≈ 1,0003 é o índice de refração do ar. [15]

Se os pulsos forem emitidos com muita frequência, os retornos de um pulso serão confundidos com os retornos de pulsos anteriores, resultando em cálculos de distância incorretos.

Determinando a altura Editar

Como a Terra é redonda, o feixe de radar no vácuo aumentaria de acordo com a curvatura reversa da Terra. No entanto, a atmosfera tem um índice de refração que diminui com a altura, devido à sua densidade decrescente. Isso curva o feixe do radar ligeiramente em direção ao solo e, com uma atmosfera padrão, é equivalente a considerar que a curvatura do feixe é 4/3 da curvatura real da Terra. Dependendo do ângulo de elevação da antena e outras considerações, a seguinte fórmula pode ser usada para calcular a altura do alvo acima do solo: [16]

r = distância radar-alvo, ke = 4/3, umae = Raio da Terra, θe = ângulo de elevação acima do horizonte do radar, huma = altura do feedhorn acima do solo.

Uma rede de radar meteorológico usa uma série de ângulos típicos que serão definidos de acordo com as necessidades. Após cada rotação de varredura, a elevação da antena é alterada para a próxima sondagem. Este cenário será repetido em vários ângulos para varrer todo o volume de ar ao redor do radar dentro do alcance máximo. Normalmente, esta estratégia de varredura é concluída dentro de 5 a 10 minutos para ter dados dentro de 15 km acima do solo e 250 km de distância do radar. Por exemplo, no Canadá, os radares meteorológicos de 5 cm usam ângulos que variam de 0,3 a 25 graus. A imagem à direita mostra o volume verificado quando vários ângulos são usados.

Devido à curvatura da Terra e à mudança do índice de refração com a altura, o radar não pode "ver" abaixo da altura acima do solo do ângulo mínimo (mostrado em verde) ou mais próximo do radar do que o máximo (mostrado como um cone vermelho em o Centro). [17]

Calibrando a intensidade do retorno Editar

Como os alvos não são únicos em cada volume, a equação do radar deve ser desenvolvida além da básica. Supondo um radar monoestático onde G t = A r (o r G r) = G < displaystyle G_= A_( mathrm , G_) = G>: [13] [18]

Neste caso, temos que adicionar as seções transversais de todos os alvos: [19]

Ao combinar as duas equações:

Edição de refletividade

Os ecos de retorno dos alvos ("refletividade") são analisados ​​por suas intensidades para estabelecer a taxa de precipitação no volume escaneado. Os comprimentos de onda usados ​​(1–10 cm) garantem que esse retorno seja proporcional à taxa porque estão dentro da validade do espalhamento Rayleigh, que afirma que os alvos devem ser muito menores do que o comprimento de onda da onda de varredura (por um fator de 10) .

Refletividade percebida pelo radar (Ze) varia de acordo com a sexta potência do diâmetro das gotas de chuva (D), o quadrado da constante dielétrica (K) dos alvos e a distribuição do tamanho da gota (por exemplo, N [D] de Marshall-Palmer) das gotas. Isso fornece uma função Gamma truncada, [20] da forma:

A taxa de precipitação (R), por outro lado, é igual ao número de partículas, seu volume e sua velocidade de queda (v [D]) como:

Então Ze e R têm funções semelhantes que podem ser resolvidas dando uma relação entre os dois da forma chamada Relação Z-R:

Onde a e b dependem do tipo de precipitação (neve, chuva, convectiva ou estratiforme), que tem diferentes Λ < displaystyle Lambda>, K, N0 e v.

  • Conforme a antena varre a atmosfera, em cada ângulo do azimute ela obtém uma certa força de retorno de cada tipo de alvo encontrado. A refletividade é então calculada para que esse alvo tenha um conjunto de dados melhor.
  • Uma vez que a variação no diâmetro e na constante dielétrica dos alvos pode levar a uma grande variabilidade no retorno de energia ao radar, a refletividade é expressa em dBZ (10 vezes o logaritmo da razão do eco para uma gota de diâmetro padrão de 1 mm preenchendo o mesmo volume digitalizado )

Como ler a refletividade em um visor de radar Editar

Os retornos do radar são geralmente descritos por cor ou nível.As cores em uma imagem de radar normalmente variam de azul ou verde para retornos fracos, a vermelho ou magenta para retornos muito fortes. Os números em um relatório verbal aumentam com a gravidade dos retornos. Por exemplo, os sites de radar NEXRAD dos EUA usam a seguinte escala para diferentes níveis de refletividade: [21]

  • magenta: 65 dBZ (precipitação extremamente forte, & gt 16 pol (410 mm) por hora, mas provavelmente granizo)
  • vermelho: 50 dBZ (precipitação forte de 2 pol (51 mm) por hora)
  • amarelo: 35 dBZ (precipitação moderada de 0,25 pol (6,4 mm) por hora)
  • verde: 20 dBZ (precipitação leve)

Retornos fortes (vermelho ou magenta) podem indicar não apenas chuva forte, mas também tempestades, granizo, ventos fortes ou tornados, mas eles precisam ser interpretados com cuidado, pelos motivos descritos abaixo.

Editar convenções de aviação

Ao descrever retornos de radar meteorológico, pilotos, despachantes e controladores de tráfego aéreo normalmente se referem a três níveis de retorno: [22]

  • nível 1 corresponde a um retorno de radar verde, indicando geralmente pouca precipitação e pouca ou nenhuma turbulência, levando a uma possibilidade de visibilidade reduzida.
  • nível 2 corresponde a um retorno de radar amarelo, indicando precipitação moderada, levando à possibilidade de visibilidade muito baixa, turbulência moderada e um passeio desconfortável para os passageiros da aeronave.
  • nível 3 corresponde a um retorno de radar vermelho, indicando forte precipitação, levando à possibilidade de trovoadas e turbulência severa e danos estruturais à aeronave.

As aeronaves tentarão evitar retornos de nível 2 quando possível e sempre evitarão o nível 3, a menos que sejam aeronaves de pesquisa especialmente projetadas.

Editar tipos de precipitação

Alguns monitores fornecidos por canais de televisão comerciais (locais e nacionais) e sites de meteorologia, como The Weather Channel e AccuWeather, mostram tipos de precipitação durante os meses de inverno: chuva, neve, precipitações mistas (granizo e chuva congelante). Esta não é uma análise dos dados do radar em si, mas um pós-tratamento feito com outras fontes de dados, sendo o principal relatório de superfície (METAR). [23]

Sobre a área coberta por ecos de radar, um programa atribui um tipo de precipitação de acordo com a temperatura da superfície e o ponto de orvalho relatado nas estações meteorológicas subjacentes. Os tipos de precipitação relatados por estações operadas por humanos e certas estações automáticas (AWOS) terão peso maior. [24] Em seguida, o programa faz interpolações para produzir uma imagem com zonas definidas. Isso incluirá erros de interpolação devido ao cálculo. As variações de mesoescala das zonas de precipitação também serão perdidas. [23] Programas mais sofisticados usam a saída de previsão numérica do tempo de modelos, como NAM e WRF, para os tipos de precipitação e aplicam-na como uma primeira estimativa para os ecos do radar, em seguida, usam os dados de superfície para a saída final.

Até que os dados de polarização dupla (seção Polarização abaixo) estejam amplamente disponíveis, quaisquer tipos de precipitação nas imagens de radar são apenas informações indiretas e devem ser tomadas com cuidado.

Edição de velocidade

A precipitação é encontrada dentro e abaixo das nuvens. A precipitação leve, como gotas e flocos, está sujeita às correntes de ar, e o radar de varredura pode detectar o componente horizontal desse movimento, dando assim a possibilidade de estimar a velocidade e a direção do vento onde a precipitação está presente.

O movimento de um alvo em relação à estação de radar causa uma mudança na frequência refletida do pulso do radar, devido ao efeito Doppler. Com velocidades de menos de 70 metros / segundo para ecos climáticos e comprimento de onda de radar de 10 cm, isso equivale a uma mudança de apenas 0,1 ppm. Essa diferença é muito pequena para ser notada por instrumentos eletrônicos. No entanto, como os alvos se movem ligeiramente entre cada pulso, a onda retornada tem uma diferença de fase perceptível ou mudança de fase de pulso em pulso.

Par de pulso Editar

Os radares meteorológicos Doppler usam essa diferença de fase (diferença de pares de pulsos) para calcular o movimento da precipitação. A intensidade do pulso que retorna sucessivamente do mesmo volume escaneado onde os alvos se moveram levemente é: [13]

Dilema Doppler Editar

Isso é chamado de velocidade de Nyquist. Isso é inversamente dependente do tempo entre os pulsos sucessivos: quanto menor o intervalo, maior é a faixa de velocidade inequívoca. No entanto, sabemos que o intervalo máximo de refletividade é diretamente proporcional a Δ t < displaystyle Delta t>:

A escolha passa a ser aumentar a faixa da refletividade em detrimento da faixa de velocidade, ou aumentar a última à custa da faixa da refletividade. Em geral, o compromisso de alcance útil é de 100-150 km para refletividade. Isso significa que para um comprimento de onda de 5 cm (conforme mostrado no diagrama), uma faixa de velocidade inequívoca de 12,5 a 18,75 metros / segundo é produzida (para 150 km e 100 km, respectivamente). Para um radar de 10 cm como o NEXRAD, [13] a faixa de velocidade inequívoca seria duplicada.

Algumas técnicas que usam duas frequências de repetição de pulso alternadas (PRF) permitem um alcance maior do Doppler. As velocidades observadas com a primeira taxa de pulso podem ser iguais ou diferentes com a segunda. Por exemplo, se a velocidade máxima com uma determinada taxa é de 10 metros / segundo e aquela com a outra taxa é de 15 m / s. Os dados provenientes de ambos serão os mesmos até 10 m / s, e serão diferentes depois disso. É então possível encontrar uma relação matemática entre os dois retornos e calcular a velocidade real além da limitação das duas PRFs.

Interpretação Doppler Editar

Em uma tempestade uniforme movendo-se para o leste, um feixe de radar apontando para o oeste "verá" as gotas de chuva movendo-se em sua direção, enquanto um feixe apontando para o leste "verá" as gotas se afastando. Quando o feixe varre para o norte ou para o sul, nenhum movimento relativo é observado. [13]

Edição Sinótica

Na interpretação da escala sinótica, o usuário pode extrair o vento em diferentes níveis sobre a região de cobertura do radar. Como o feixe está varrendo 360 graus ao redor do radar, os dados virão de todos esses ângulos e serão a projeção radial do vento real no ângulo individual. O padrão de intensidade formado por esta varredura pode ser representado por uma curva cosseno (máximo no movimento de precipitação e zero na direção perpendicular). Pode-se então calcular a direção e a força do movimento das partículas, desde que haja cobertura suficiente na tela do radar.

No entanto, as gotas de chuva estão caindo. Como o radar só enxerga o componente radial e tem uma certa elevação em relação ao solo, as velocidades radiais são contaminadas por alguma fração da velocidade de queda. Este componente é desprezível em ângulos de elevação pequenos, mas deve ser levado em consideração para ângulos de varredura maiores. [13]

Editar escala meso

Nos dados de velocidade, pode haver zonas menores na cobertura do radar onde o vento difere da mencionada acima. Por exemplo, uma tempestade é um fenômeno de mesoescala que geralmente inclui rotações e turbulência. Eles podem cobrir apenas alguns quilômetros quadrados, mas são visíveis por variações na velocidade radial. Os usuários podem reconhecer padrões de velocidade do vento associados a rotações, como mesociclone, convergência (limite de fluxo de saída) e divergência (downburst).

Edição de polarização

As gotas de água líquida em queda tendem a ter um eixo horizontal maior devido ao coeficiente de arrasto do ar durante a queda (gotas de água). Isso faz com que o dipolo da molécula de água seja orientado nessa direção, de modo que os feixes de radar são, geralmente, polarizados horizontalmente para receber a reflexão máxima do sinal.

Se dois pulsos forem enviados simultaneamente com a polarização ortogonal (vertical e horizontal, ZV e ZH respectivamente), dois conjuntos independentes de dados serão recebidos. Esses sinais podem ser comparados de várias maneiras úteis: [25] [26]

  • Refletividade Diferencial (Zdr) - A refletividade diferencial é proporcional à razão dos retornos de potência horizontais e verticais refletidos como ZH / ZV. Entre outras coisas, é um bom indicador do formato da gota. A refletividade diferencial também pode fornecer uma estimativa do tamanho médio das gotículas, pois as gotas maiores estão mais sujeitas à deformação por forças aerodinâmicas do que as menores (ou seja, as gotas maiores têm maior probabilidade de se tornarem "em forma de pão de hambúrguer") à medida que caem através do ar.
  • Coeficiente de correlação (ρhv) - Uma correlação estatística entre os retornos de potência horizontais e verticais refletidos. Valores altos, próximos a um, indicam tipos de precipitação homogênea, enquanto valores mais baixos indicam regiões de tipos mistos de precipitação, como chuva e neve, ou granizo, ou em casos extremos, detritos no alto, geralmente coincidindo com a assinatura de um vórtice de tornado.
  • Razão de despolarização linear (LDR) - Esta é a proporção de um retorno de potência vertical de um pulso horizontal ou um retorno de potência horizontal de um pulso vertical. Também pode indicar regiões onde há uma mistura de tipos de precipitação.
  • Fase Diferencial ( Φ d p < displaystyle Phi _> ) - A fase diferencial é uma comparação da diferença de fase retornada entre os pulsos horizontal e vertical. Essa mudança de fase é causada pela diferença no número de ciclos de onda (ou comprimentos de onda) ao longo do caminho de propagação de ondas polarizadas horizontal e verticalmente. Não deve ser confundido com a mudança de frequência Doppler, que é causada pelo movimento da nuvem e das partículas de precipitação. Ao contrário da refletividade diferencial, coeficiente de correlação e razão de despolarização linear, que dependem da potência refletida, a fase diferencial é um "efeito de propagação". É um estimador muito bom da taxa de chuva e não é afetado pela atenuação. A derivada de intervalo de fase diferencial (fase diferencial específica, Kdp) pode ser usado para localizar áreas de forte precipitação / atenuação.

Com mais informações sobre o formato das partículas, os radares de polarização dupla podem distinguir mais facilmente os detritos transportados pelo ar da precipitação, facilitando a localização de tornados. [27]

Com esse novo conhecimento adicionado à refletividade, velocidade e largura do espectro produzidos pelos radares meteorológicos Doppler, os pesquisadores têm trabalhado no desenvolvimento de algoritmos para diferenciar tipos de precipitação, alvos não meteorológicos e para produzir melhores estimativas de acumulação de chuva. [25] [28] [29] Nos EUA, NCAR e NSSL têm sido líderes mundiais neste campo. [25] [30]

A NOAA estabeleceu uma implantação de teste para radar polamétrico duplo no NSSL e equipou todos os seus radares NEXRAD de 10 cm com polarização dupla, que foi concluído em abril de 2013. [12] Em 2004, o radar meteorológico ARMOR Doppler em Huntsville, Alabama foi equipado com um Receptor montado em antena SIGMET, oferecendo capacidades polarmétricas duplas ao operador. O Observatório de Radar J. S. Marshall da McGill University em Montreal, Canadá, converteu seu instrumento (1999) [31] e os dados são usados ​​operacionalmente pela Environment Canada em Montreal. [32] Outro radar da Environment Canada, em King City (norte de Toronto), foi dual-polarizado em 2005 [33] e usa um comprimento de onda de 5 cm, que experimenta maior atenuação. [34] A Environment Canada está trabalhando na conversão de todos os seus radares para polarização dupla. [35] Météo-France está planejando incorporar radar Doppler de polarização dupla em sua cobertura de rede. [36]

Todos os dados das varreduras de radar são exibidos de acordo com a necessidade dos usuários. Diferentes resultados foram desenvolvidos ao longo do tempo para alcançar isso. Aqui está uma lista de saídas comuns e especializadas disponíveis.

Editar indicador de posição do plano

Uma vez que os dados são obtidos um ângulo de cada vez, a primeira forma de exibi-los é o indicador de posição do plano (PPI), que é apenas o layout do retorno do radar em uma imagem bidimensional. É preciso lembrar que os dados vindos de diferentes distâncias para o radar estão em diferentes alturas acima do solo.

Isso é muito importante porque uma alta taxa de chuva vista perto do radar está relativamente perto do que chega ao solo, mas o que é visto a 160 km de distância está cerca de 1,5 km acima do solo e pode ser muito diferente da quantidade que atinge a superfície. Portanto, é difícil comparar ecos do tempo em diferentes distâncias do radar.

Os PPIs são afetados por ecos terrestres próximos ao radar como um problema suplementar. Isso pode ser mal interpretado como ecos reais. Portanto, outros produtos e tratamentos adicionais de dados foram desenvolvidos para complementar essas deficiências.

Uso: Refletividade, Doppler e dados polarimétricos podem usar PPI.

No caso dos dados Doppler, dois pontos de vista são possíveis: em relação à superfície ou à tempestade. Ao observar o movimento geral da chuva para extrair o vento em diferentes altitudes, é melhor usar dados relativos ao radar. Mas ao procurar rotação ou cisalhamento do vento sob uma tempestade, é melhor usar as imagens relativas da tempestade que subtraem o movimento geral da precipitação, deixando o usuário visualizar o movimento do ar como se estivesse sentado na nuvem.

Indicador de posição do plano de altitude constante Editar

Para evitar alguns dos problemas nos PPIs, o indicador de posição do plano de altitude constante (CAPPI) foi desenvolvido por pesquisadores canadenses. É basicamente uma seção transversal horizontal por meio de dados de radar. Dessa forma, pode-se comparar a precipitação em pé de igualdade na diferença de distância do radar e evitar ecos no solo. Embora os dados sejam obtidos a uma certa altura acima do solo, uma relação pode ser inferida entre os relatórios das estações terrestres e os dados do radar.

Os CAPPIs exigem um grande número de ângulos de perto da horizontal até perto da vertical do radar para ter um corte que seja o mais próximo possível em toda a distância da altura necessária. Mesmo assim, após uma certa distância, não há ângulo disponível e o CAPPI passa a ser o PPI do ângulo mais baixo. A linha em ziguezague no diagrama de ângulos acima mostra os dados usados ​​para produzir CAPPIs de 1,5 km e 4 km de altura. Observe que a seção após 120 km está usando os mesmos dados.

Como o CAPPI utiliza o ângulo mais próximo da altura desejada em cada ponto do radar, os dados podem se originar de altitudes ligeiramente diferentes, como visto na imagem, em pontos diferentes da cobertura do radar. Portanto, é crucial ter um número grande o suficiente de ângulos de sondagem para minimizar essa mudança de altura. Além disso, o tipo de dados deve mudar de forma relativamente gradual com a altura para produzir uma imagem que não seja ruidosa.

Os dados de refletividade são relativamente suaves com a altura, os CAPPIs são usados ​​principalmente para exibi-los. Os dados de velocidade, por outro lado, podem mudar rapidamente de direção com a altura e os CAPPIs deles não são comuns. Parece que apenas a Universidade McGill está produzindo regularmente Doppler CAPPIs com os 24 ângulos disponíveis em seu radar. [37] No entanto, alguns pesquisadores publicaram artigos usando CAPPIs de velocidade para estudar ciclones tropicais e o desenvolvimento de produtos NEXRAD. [38] Finalmente, os dados polarimétricos são recentes e frequentemente ruidosos. Não parece haver uso regular de CAPPI para eles, embora o SIGMET empresa oferece um software capaz de produzir esses tipos de imagens. [39]

Edição composta vertical

Outra solução para os problemas de PPI é produzir imagens de refletividade máxima em uma camada acima do solo. Essa solução geralmente é adotada quando o número de ângulos disponíveis é pequeno ou variável. O American National Weather Service está usando esse Composite, pois seu esquema de varredura pode variar de 4 a 14 ângulos, de acordo com a necessidade, o que tornaria CAPPIs muito grosseiros. O Composto garante que nenhum eco forte seja perdido na camada e um tratamento usando velocidades Doppler elimina os ecos do solo. Comparando produtos básicos e compostos, pode-se localizar zonas virga e de atualização.

Edição de acumulações

Outro uso importante dos dados de radar é a capacidade de avaliar a quantidade de precipitação que caiu sobre grandes bacias, para serem usados ​​em cálculos hidrológicos, esses dados são úteis no controle de enchentes, gerenciamento de esgoto e construção de barragens. Os dados calculados do radar meteorológico podem ser usados ​​em conjunto com os dados das estações terrestres.

Para produzir acumulações de radar, temos que estimar a taxa de chuva sobre um ponto pelo valor médio sobre aquele ponto entre um PPI, ou CAPPI, e o próximo então multiplicar pelo tempo entre essas imagens. Se quisermos por um período de tempo mais longo, é preciso somar todos os acúmulos de imagens durante esse tempo.

Editar Echotops

A aviação é um grande usuário de dados de radar. Um mapa particularmente importante neste campo são os Echotops para planejamento de voo e prevenção de condições meteorológicas perigosas. A maioria dos radares meteorológicos do país está digitalizando ângulos suficientes para ter um conjunto de dados 3D sobre a área de cobertura. É relativamente fácil estimar a altitude máxima em que a precipitação é encontrada dentro do volume. No entanto, esses não são os topos das nuvens, pois sempre se estendem acima da precipitação.

Editar seções transversais verticais

Para saber a estrutura vertical das nuvens, em particular tempestades ou o nível da camada de derretimento, um produto de seção transversal vertical dos dados do radar está disponível. Isso é feito exibindo apenas os dados ao longo de uma linha, das coordenadas A a B, retirados dos diferentes ângulos digitalizados.

Edição do indicador de altura de alcance

Quando um radar meteorológico está fazendo varredura em apenas uma direção verticalmente, ele obtém dados de alta resolução ao longo de um corte vertical da atmosfera. A saída deste som é chamada de Indicador de altura de alcance (RHI) que é excelente para visualizar a estrutura vertical detalhada de uma tempestade. Isso é diferente da seção transversal vertical mencionada acima pelo fato de que o radar está fazendo um corte vertical ao longo de direções específicas e não faz a varredura em 360 graus ao redor do local. Este tipo de sondagem e produto está disponível apenas em radares de pesquisa.

Redes de radar Editar

Nas últimas décadas, as redes de radar foram estendidas para permitir a produção de visualizações compostas cobrindo grandes áreas. Por exemplo, muitos países, incluindo os Estados Unidos, Canadá e grande parte da Europa, produzem imagens que incluem todos os seus radares. Esta não é uma tarefa trivial.

Na verdade, essa rede pode consistir em diferentes tipos de radar com diferentes características, como largura do feixe, comprimento de onda e calibração. Essas diferenças devem ser levadas em consideração ao combinar dados na rede, especialmente para decidir quais dados usar quando dois radares cobrem o mesmo ponto. Se se usa o eco mais forte, mas vem de um radar mais distante, usa-se retornos que são de altitudes mais altas, vindos da chuva ou neve que pode evaporar antes de chegar ao solo (virga). Se usarmos dados do radar mais próximo, eles podem ser atenuados ao passar por uma tempestade. Imagens compostas de precipitações usando uma rede de radares são feitas com todas essas limitações em mente.

Editar algoritmos automáticos

Para ajudar os meteorologistas a identificar condições meteorológicas perigosas, algoritmos matemáticos foram introduzidos nos programas de tratamento de radar meteorológico. Eles são particularmente importantes na análise dos dados de velocidade Doppler, pois são mais complexos. Os dados de polarização ainda precisarão de mais algoritmos.

Principais algoritmos para refletividade: [13]

    (VIL) é uma estimativa da massa total de precipitação nas nuvens.
  • Densidade VIL é VIL dividido pela altura do topo da nuvem. É uma pista para a possibilidade de granizo grande em tempestades.
  • Potencial rajada de vento, que pode estimar os ventos sob uma nuvem (um downdraft) usando o VIL e a altura dos echotops (radar estimado no topo da nuvem) para uma determinada célula de tempestade. algoritmos que estimam a presença de granizo e seu tamanho provável.

Principais algoritmos para velocidades Doppler: [13]

    detecção: é disparado por uma mudança de velocidade em uma pequena área circular. O algoritmo está procurando por um "gibão"de velocidades de entrada / saída com a linha zero de velocidades, entre as duas, ao longo uma linha radial do radar. Normalmente, a detecção de mesociclone deve ser encontrada em duas ou mais inclinações progressivas empilhadas do feixe para ser significativo de rotação em uma nuvem de tempestade.
  • O algoritmo TVS ou Tornado Vortex Signature é essencialmente um mesociclone com um grande limite de velocidade encontrado em vários ângulos de varredura. Este algoritmo é usado no NEXRAD para indicar a possibilidade de formação de um tornado. em níveis baixos. Este algoritmo detecta a variação das velocidades do vento de ponto a ponto nos dados e procurando por um gibão de velocidades de entrada / saída com a linha zero perpendicular para o feixe de radar. O cisalhamento do vento está associado à corrente descendente (downburst e microburst), frentes de rajadas e turbulência sob trovoadas.
  • O Perfil de Vento VAD (VWP) é um display que estima a direção e velocidade do vento horizontal em vários níveis superiores da atmosfera, usando a técnica explicada na seção Doppler.

Editar animações

A animação de produtos de radar pode mostrar a evolução dos padrões de refletividade e velocidade. O usuário pode extrair informações sobre a dinâmica dos fenômenos meteorológicos, incluindo a capacidade de extrapolar o movimento e observar o desenvolvimento ou dissipação. Isso também pode revelar artefatos não meteorológicos (ecos falsos) que serão discutidos posteriormente.

Exibição integrada de radar com edição de elementos geoespaciais

Uma nova apresentação popular de dados de radar meteorológico nos Estados Unidos é via Visor integrado de radar com elementos geoespaciais (RIDGE) em que os dados do radar são projetados em um mapa com elementos geoespaciais, como mapas topográficos, rodovias, limites de estado / município e avisos meteorológicos. A projeção geralmente é flexível, dando ao usuário a escolha de vários elementos geográficos. É freqüentemente usado em conjunto com animações de dados de radar durante um período de tempo. [41] [42]

A interpretação dos dados do radar depende de muitas hipóteses sobre a atmosfera e os alvos meteorológicos, incluindo: [43]

    .
  • Alvos pequenos o suficiente para obedecer ao espalhamento de Rayleigh, resultando no retorno proporcional à taxa de precipitação.
  • O volume verificado pelo feixe está cheio de meteorológico alvos (chuva, neve, etc.), todos da mesma variedade e em uma concentração uniforme.
  • Sem atenuação
  • Sem amplificação
  • O retorno dos lóbulos laterais do feixe é insignificante.
  • O feixe está perto de uma curva de função gaussiana com a potência diminuindo para a metade na metade da largura.
  • As ondas de ida e volta são polarizadas de forma semelhante.
  • Não há retorno de reflexões múltiplas.

Essas suposições nem sempre são atendidas, é preciso ser capaz de diferenciar entre ecos confiáveis ​​e duvidosos.

Propagação anômala (atmosfera não padrão) Editar

A primeira suposição é que o feixe do radar está se movendo através do ar que esfria em uma determinada taxa com a altura. A posição dos ecos depende muito dessa hipótese. No entanto, a atmosfera real pode variar muito em relação ao normal.

Super refração Editar

Freqüentemente, as inversões de temperatura se formam perto do solo, por exemplo, por resfriamento do ar à noite, mantendo-se aquecido no alto. À medida que o índice de refração do ar diminui mais rápido do que o normal, o feixe do radar se curva em direção ao solo em vez de continuar para cima. Eventualmente, ele atingirá o solo e será refletido de volta para o radar. O programa de processamento, então, colocará erroneamente os ecos de retorno na altura e distância que estariam em condições normais. [43]

Este tipo de falso retorno é relativamente fácil de detectar em um loop de tempo se for devido ao resfriamento noturno ou inversão marinha, pois se vê ecos muito fortes se desenvolvendo sobre uma área, espalhando-se em tamanho lateralmente, mas não se movendo e variando muito em intensidade. No entanto, a inversão de temperatura existe antes das frentes quentes e os ecos de propagação anormais são então misturados com chuva real.

O extremo deste problema é quando a inversão é muito forte e rasa, o feixe do radar reflete muitas vezes em direção ao solo, pois tem que seguir um caminho de guia de ondas. Isso criará várias faixas de ecos fortes nas imagens de radar.

Esta situação pode ser encontrada com inversões de temperatura no alto ou diminuição rápida da umidade com a altura. [44] No primeiro caso, pode ser difícil de notar.

Editar sob refração

Por outro lado, se o ar for instável e esfriar mais rápido do que a atmosfera padrão com altura, o feixe acaba ficando mais alto do que o esperado. [44] Isso indica que a precipitação está ocorrendo acima da altura real. Esse erro é difícil de detectar sem dados adicionais de taxa de lapso de temperatura para a área.

Edição de alvos não Rayleigh

Se quisermos estimar com segurança a taxa de precipitação, os alvos devem ser 10 vezes menores do que a onda do radar de acordo com o espalhamento de Rayleigh. [13] Isso ocorre porque a molécula de água tem que ser excitada pela onda do radar para dar um retorno. Isso é relativamente verdadeiro para chuva ou neve, já que radares de comprimento de onda de 5 ou 10 cm são normalmente empregados.

No entanto, para hidrometeoros muito grandes, como o comprimento de onda é da ordem da pedra, o retorno é nivelado de acordo com a teoria de Mie. Um retorno de mais de 55 dBZ provavelmente virá do granizo, mas não variará proporcionalmente ao tamanho. Por outro lado, alvos muito pequenos, como gotículas de nuvem, são muito pequenos para serem excitados e não fornecem um retorno registrável em radares meteorológicos comuns.

Resolução e volume escaneado parcialmente preenchido Editar

Conforme demonstrado no início do artigo, os feixes de radar têm uma dimensão física e os dados são amostrados em ângulos discretos, não continuamente, ao longo de cada ângulo de elevação. [43] Isso resulta em uma média dos valores dos retornos para dados de refletividade, velocidades e polarização no volume de resolução varrido.

Na figura à esquerda, no topo, está a vista de uma tempestade feita por um perfilador de vento passando por cima. É como uma seção transversal vertical através da nuvem com resolução vertical de 150 metros e horizontal de 30 metros. A refletividade tem grandes variações em curtas distâncias. Compare isso com uma visão simulada do que um radar meteorológico normal veria a 60 km, na parte inferior da figura. Tudo foi suavizado. Não apenas a resolução mais grosseira do radar embaça a imagem, mas a sonoridade incorpora áreas sem eco, estendendo assim a tempestade além de seus limites reais.

Isso mostra como a saída do radar meteorológico é apenas uma aproximação da realidade. A imagem à direita compara dados reais de dois radares quase colocados. O TDWR tem cerca de metade da largura de feixe do outro e pode-se ver duas vezes mais detalhes do que com o NEXRAD.

A resolução pode ser melhorada por equipamentos mais novos, mas algumas coisas não podem. Conforme mencionado anteriormente, o volume verificado aumenta com a distância, de modo que a possibilidade de o feixe ser apenas parcialmente preenchido também aumenta. Isso leva à subestimação da taxa de precipitação em distâncias maiores e faz o usuário pensar que a chuva fica mais leve à medida que se afasta.

Geometria da viga Editar

O feixe de radar tem uma distribuição de energia semelhante ao padrão de difração de uma luz que passa por uma fenda. [13] Isso ocorre porque a onda é transmitida para a antena parabólica através de uma fenda no guia de onda no ponto focal. A maior parte da energia está no centro do feixe e diminui ao longo de uma curva próxima a uma função gaussiana em cada lado. No entanto, existem picos secundários de emissão que irão amostrar os alvos em ângulos fora do centro. Os projetistas tentam minimizar a potência transmitida por esses lóbulos, mas eles não podem ser completamente eliminados.

Quando um lóbulo secundário atinge um alvo reflexivo, como uma montanha ou uma forte tempestade, parte da energia é refletida para o radar. Essa energia é relativamente fraca, mas chega ao mesmo tempo em que o pico central está iluminando um azimute diferente. O eco é, portanto, extraviado pelo programa de processamento. Isso tem o efeito de realmente ampliar o eco do tempo real, fazendo uma mancha de valores mais fracos em cada lado dele. Isso faz com que o usuário superestime a extensão dos ecos reais. [43]

Editar alvos não meteorológicos

Há mais do que chuva e neve no céu. Outros objetos podem ser mal interpretados como chuva ou neve pelos radares meteorológicos. Os insetos e artrópodes são arrastados pelos ventos predominantes, enquanto os pássaros seguem seu próprio curso. [45] Assim, os padrões de linhas finas nas imagens de radar meteorológico, associados a ventos convergentes, são dominados por retornos de insetos. [46] A migração de pássaros, que tende a ocorrer durante a noite nos 2.000 metros mais baixos da atmosfera da Terra, contamina os perfis de vento coletados por radar meteorológico, particularmente o WSR-88D, aumentando o retorno do vento ambiental em 30-60 km / h. [47] Outros objetos dentro de imagens de radar incluem: [43]

  • Finas tiras de metal (palha) largadas por aeronaves militares para enganar os inimigos.
  • Obstáculos sólidos, como montanhas, edifícios e aeronaves.
  • Desordem do solo e do mar.
  • Reflexos de edifícios próximos ("espigões urbanos").

Esses objetos estranhos têm características que permitem a um olho treinado distingui-los. Também é possível eliminar alguns deles com pós-tratamento de dados usando refletividade, Doppler e dados de polarização.

Editar parques eólicos

As pás giratórias dos moinhos de vento nos parques eólicos modernos podem retornar o feixe do radar para o radar se estiverem em seu caminho. Como as lâminas estão se movendo, os ecos terão uma velocidade e podem ser confundidos com precipitação real. [48] ​​Quanto mais próximo estiver o parque eólico, mais forte será o retorno, e o sinal combinado de muitas torres é mais forte. Em algumas condições, o radar pode até ver velocidades de aproximação e afastamento que geram falsos positivos para o algoritmo de assinatura de vórtice de tornado no radar meteorológico. Tal evento ocorreu em 2009 em Dodge City, Kansas. [49]

Tal como acontece com outras estruturas que estão no feixe, a atenuação dos retornos do radar de além dos moinhos de vento também pode levar à subestimação.

Edição de atenuação

Microondas usadas em radares meteorológicos podem ser absorvidas pela chuva, dependendo do comprimento de onda usado. Para radares de 10 cm, essa atenuação é desprezível. [13] Essa é a razão pela qual os países com tempestades de alto teor de água estão usando comprimento de onda de 10 cm, por exemplo, o NEXRAD dos EUA. O custo de uma antena maior, klystron e outros equipamentos relacionados é compensado por este benefício.

Para um radar de 5 cm, a absorção torna-se importante em chuvas fortes e esta atenuação leva à subestimação dos ecos dentro e além de uma tempestade forte. [13] O Canadá e outros países do norte usam este tipo de radar menos caro, pois a precipitação nessas áreas é geralmente menos intensa. No entanto, os usuários devem considerar essa característica ao interpretar os dados. As imagens acima mostram como uma linha forte de ecos parece desaparecer à medida que passa pelo radar. Para compensar esse comportamento, os locais de radar são frequentemente escolhidos para se sobreporem de alguma forma na cobertura para fornecer diferentes pontos de vista das mesmas tempestades.

Comprimentos de onda mais curtos são ainda mais atenuados e só são úteis em radares de curto alcance [13]. Muitas estações de televisão nos Estados Unidos têm radares de 5 cm para cobrir sua área de audiência. Conhecer suas limitações e usá-las com o NEXRAD local pode complementar os dados disponíveis para um meteorologista.

Devido à disseminação dos sistemas de radar de dupla polarização, abordagens robustas e eficientes para a compensação da atenuação da chuva são atualmente implementadas por serviços meteorológicos operacionais. [50] [51] [52]

Edição de banda brilhante

A refletividade de um feixe de radar depende do diâmetro do alvo e de sua capacidade de refletir. Os flocos de neve são grandes, mas fracamente refletivos, enquanto as gotas de chuva são pequenas, mas altamente refletivas. [13]

Quando a neve cai por uma camada acima da temperatura de congelamento, ela se transforma em chuva. Usando a equação da refletividade, pode-se demonstrar que os retornos da neve antes do derretimento e da chuva depois não são muito diferentes, pois a mudança na constante dielétrica compensa a mudança no tamanho. No entanto, durante o processo de derretimento, a onda de radar "vê" algo semelhante a gotículas muito grandes à medida que flocos de neve se revestem de água. [13]

Isso dá retornos aprimorados que podem ser confundidos com precipitações mais fortes. Em um PPI, isso aparecerá como um anel intenso de precipitação na altitude onde o feixe cruza o nível de fusão, enquanto em uma série de CAPPIs, apenas aqueles próximos a esse nível terão ecos mais fortes. Uma boa maneira de confirmar uma banda brilhante é fazer um corte transversal vertical através dos dados, conforme ilustrado na imagem acima. [43]

Um problema oposto é que a garoa (precipitação com diâmetro de gota de água pequeno) tende a não aparecer no radar porque os retornos do radar são proporcionais à sexta potência do diâmetro da gota.

Várias reflexões Editar

Supõe-se que o feixe atinge os alvos meteorológicos e retorna diretamente ao radar. Na verdade, há energia refletida em todas as direções. A maior parte dele é fraco, e reflexos múltiplos diminuem ainda mais, então o que pode eventualmente retornar ao radar de tal evento é insignificante. No entanto, algumas situações permitem que um feixe de radar com reflexo múltiplo seja recebido pela antena do radar. [13] Por exemplo, quando o feixe atinge o granizo, a energia espalhada em direção ao solo úmido será refletida de volta para o granizo e depois para o radar. O eco resultante é fraco, mas perceptível. Devido ao comprimento do caminho extra que ele tem que percorrer, ele chega mais tarde na antena e é colocado mais longe do que sua fonte. [53] Isso dá uma espécie de triângulo de reflexos falsos mais fracos colocados radialmente atrás do granizo. [43]

Edição de filtragem

Essas duas imagens mostram o que pode ser feito atualmente para limpar os dados do radar. A saída à esquerda é feita com os retornos brutos e é difícil detectar o clima real. Como as nuvens de chuva e neve geralmente se movem, pode-se usar as velocidades Doppler para eliminar boa parte da desordem (ecos do solo, reflexos de prédios vistos como espigões urbanos, propagação anômala). A imagem à direita foi filtrada com esta propriedade.

No entanto, nem todos os alvos não meteorológicos permanecem imóveis (pássaros, insetos, poeira). Outros, como a banda brilhante, dependem da estrutura da precipitação. A polarização oferece uma digitação direta dos ecos que podem ser usados ​​para filtrar mais dados falsos ou produzir imagens separadas para fins especializados, como desordem, pássaros, subconjuntos etc. [54] [55]

Editar Mesonet

Outra questão é a resolução. Conforme mencionado anteriormente, os dados do radar são uma média do volume varrido pelo feixe. A resolução pode ser melhorada por antenas maiores ou redes mais densas. Um programa do Center for Collaborative Adaptive Sensing of the Atmosphere (CASA) visa complementar o NEXRAD (uma rede nos Estados Unidos) regular usando muitos radares meteorológicos de banda X (3 cm) de baixo custo montados em torres de telefonia celular. [56] [57] Esses radares subdividirão a grande área do NEXRAD em domínios menores para observar altitudes abaixo de seu ângulo mais baixo. Eles fornecerão detalhes não disponíveis atualmente.

Usando radares de 3 cm, a antena de cada radar é pequena (cerca de 1 metro de diâmetro), mas a resolução é semelhante à curta distância do NEXRAD. A atenuação é significativa devido ao comprimento de onda usado, mas cada ponto na área de cobertura é visto por muitos radares, cada um visualizando de uma direção diferente e compensando os dados perdidos de outros. [56]

Estratégias de digitalização Editar

O número de elevações verificadas e o tempo necessário para um ciclo completo dependem da situação do tempo. Por exemplo, com pouca ou nenhuma precipitação, o esquema pode ser limitado aos ângulos mais baixos e usando impulsos mais longos, a fim de detectar o deslocamento do vento perto da superfície. Por outro lado, em situações de tempestade violenta, é melhor fazer a varredura em um grande número de ângulos para ter uma visão em 3 dimensões das precipitações com a maior freqüência possível. Para mitigar essas diferentes demandas, estratégias de varredura foram desenvolvidas de acordo com o tipo de radar, o comprimento de onda utilizado e as situações climáticas mais comuns na área considerada.

Um exemplo de estratégias de varredura é dado pela rede de radar US NEXRAD, que evoluiu com o tempo. Por exemplo, em 2008, ele adicionou resolução extra de dados, [58] e em 2014, varredura intra-ciclo adicional de elevação de nível mais baixo (MESO-SAILS [59]).

Edição de som eletrônico

A oportunidade também é um ponto que precisa ser melhorado. Com 5 a 10 minutos de tempo entre as varreduras completas do radar meteorológico, muitos dados são perdidos com o desenvolvimento de uma tempestade. Um radar Phased-array está sendo testado no National Severe Storms Lab em Norman, Oklahoma, para acelerar a coleta de dados. [60] Uma equipe no Japão também implantou um radar phased array para 3D NowCasting no RIKEN Advanced Institute for Computational Science (AICS). [61]

Editar radar meteorológico aviônico

A aplicação de sistemas de radar em aeronaves inclui radar meteorológico, prevenção de colisões, rastreamento de alvos, proximidade do solo e outros sistemas. Para radar meteorológico comercial, o ARINC 708 é a especificação primária para sistemas de radar meteorológico que usam um radar Doppler de pulso aerotransportado.

Editar Antenas

Ao contrário do radar meteorológico de solo, que é definido em um ângulo fixo, o radar meteorológico aerotransportado está sendo utilizado a partir do nariz ou da asa de uma aeronave. A aeronave não apenas estará se movendo para cima, para baixo, para a esquerda e para a direita, mas também estará rolando. Para compensar isso, a antena é conectada e calibrada ao giroscópio vertical localizado na aeronave. Ao fazer isso, o piloto é capaz de definir uma inclinação ou ângulo para a antena que permitirá que o estabilizador mantenha a antena apontada na direção certa sob manobras moderadas. Os pequenos servo motores não conseguirão acompanhar as manobras bruscas, mas tentarão. Ao fazer isso, o piloto é capaz de ajustar o radar de forma que ele aponte para o sistema meteorológico de interesse. Se o avião estiver em uma altitude baixa, o piloto deve definir o radar acima da linha do horizonte para que a interferência do solo seja minimizada no visor. Se o avião estiver em uma altitude muito elevada, o piloto ajustará o radar em um ângulo baixo ou negativo, para apontar o radar para as nuvens onde quer que elas estejam em relação à aeronave. Se o avião mudar de atitude, o estabilizador se ajustará de acordo para que o piloto não precise voar com uma mão e ajustar o radar com a outra. [62]

Editores de receptores / transmissores

Existem dois sistemas principais quando falamos sobre o receptor / transmissor: o primeiro são os sistemas de alta potência e o segundo são os sistemas de baixa potência, ambos operando na faixa de frequência da banda X (8.000 - 12.500 MHz). Os sistemas de alta potência operam entre 10.000 - 60.000 watts. Esses sistemas consistem em magnetrons que são bastante caros (aproximadamente US $ 1.700) e permitem um ruído considerável devido a irregularidades no sistema. Portanto, esses sistemas são altamente perigosos para formação de arco e não são seguros para serem usados ​​perto do pessoal de solo. No entanto, a alternativa seriam os sistemas de baixa potência. Esses sistemas operam de 100 a 200 watts e requerem uma combinação de receptores de alto ganho, microprocessadores de sinal e transistores para operar tão efetivamente quanto os sistemas de alta potência. Os microprocessadores complexos ajudam a eliminar o ruído, fornecendo uma representação mais precisa e detalhada do céu. Além disso, como há menos irregularidades em todo o sistema, os radares de baixa potência podem ser usados ​​para detectar turbulência por meio do efeito Doppler. Como os sistemas de baixa potência operam com uma potência consideravelmente menor, eles estão protegidos contra formação de arco e podem ser usados ​​virtualmente em todos os momentos. [62] [63]

Edição de rastreamento de tempestade

Os sistemas de radar digital agora têm recursos muito além de seus antecessores. Os sistemas digitais agora oferecem vigilância de rastreamento de tempestades. Isso fornece aos usuários a capacidade de adquirir informações detalhadas de cada nuvem de tempestade que está sendo rastreada. As tempestades são identificadas primeiro combinando os dados brutos de precipitação recebidos do pulso do radar com algum tipo de modelo pré-programado no sistema. Para que uma tempestade seja identificada, ela deve atender a definições estritas de intensidade e forma que a diferenciam de qualquer nuvem não convectiva. Normalmente, deve apresentar sinais de organização na horizontal e continuidade na vertical: um núcleo ou um centro mais intenso a ser identificado e rastreado por radares rastreadores digitais. [23] [64] Uma vez que a célula de tempestade é identificada, velocidade, distância percorrida, direção e tempo estimado de chegada (ETA) são todos rastreados e registrados para serem utilizados posteriormente.

Radar Doppler e migração de pássaros Editar

O uso do radar meteorológico Doppler não se limita a determinar a localização e a velocidade da precipitação, mas pode rastrear as migrações de pássaros, bem como visto na seção de alvos não meteorológicos. As ondas de rádio enviadas pelos radares refletem na chuva e nos pássaros (ou mesmo em insetos como borboletas). [65] [66] Os EUA Serviço Nacional de Meteorologia, por exemplo, relataram que os voos dos pássaros aparecem em seus radares como nuvens e depois desaparecem quando os pássaros pousam. [67] [68] O Serviço Nacional de Meteorologia dos Estados Unidos em St. Louis relatou que borboletas-monarca apareciam em seus radares. [69]

Diferentes programas na América do Norte usam radares meteorológicos regulares e dados de radar especializados para determinar os caminhos, a altura do vôo e o tempo das migrações. [70] [71] Esta é uma informação útil no planejamento da localização e operação de parques eólicos, para reduzir a mortalidade de pássaros, segurança da aviação e outras formas de manejo da vida selvagem. Na Europa, houve desenvolvimentos semelhantes e até mesmo um programa abrangente de previsão para a segurança da aviação, com base na detecção de radar. [72]

Edição de detecção de queda de meteorito

À direita, uma imagem que mostra a queda de meteorito em Park Forest, Illinois, que ocorreu em 26 de março de 2003. A característica vermelho-verde no canto superior esquerdo é o movimento das nuvens perto do próprio radar, e uma assinatura de meteoritos caindo é vista dentro do elipse amarela no centro da imagem. Os pixels vermelhos e verdes misturados indicam turbulência, neste caso decorrente da queda de meteoritos de alta velocidade.

De acordo com a American Meteor Society, as quedas de meteoritos ocorrem diariamente em algum lugar da Terra. [73] No entanto, o banco de dados de quedas de meteoritos em todo o mundo mantido pela Sociedade Meteorítica normalmente registra apenas cerca de 10-15 novas quedas de meteoritos anualmente [74]

Os meteoritos ocorrem quando um meteoróide cai na atmosfera da Terra, gerando um meteoro opticamente brilhante por ionização e aquecimento friccional. Se o meteoróide for grande o suficiente e a velocidade de queda for baixa o suficiente, os meteoritos sobreviventes atingirão o solo. Quando os meteoritos em queda desaceleram abaixo de cerca de 2–4 km / s, geralmente a uma altitude entre 15 e 25 km, eles não geram mais um meteoro opticamente brilhante e entram em "voo escuro". Por causa disso, a maioria das quedas de meteoritos ocorrem nos oceanos, durante o dia, ou então passam despercebidas.

É em voo escuro que os meteoritos em queda normalmente passam pelos volumes de interação da maioria dos tipos de radares. Foi demonstrado que é possível identificar meteoritos em queda em imagens de radar meteorológico por diferentes estudos. [75] [76] [77] [78] [79] [80] Isso é especialmente útil para a recuperação de meteoritos, pois os radares meteorológicos fazem parte de redes generalizadas e varrem a atmosfera continuamente. Além disso, os meteoritos causam uma perturbação dos ventos locais por turbulência, que é perceptível nas saídas Doppler, e estão caindo quase verticalmente, de modo que seu local de repouso no solo está próximo à sua assinatura de radar.


A derrota da Armada Espanhola em 1588 foi considerada uma das batalhas mais decisivas da civilização ocidental. Filipe II da Espanha navegou na Inglaterra protestante de sua cunhada Elizabeth I, mas o vento não cooperou com suas ambições.

No século 13, Kublai Khan, líder do Império Mongol, estabeleceu seus objetivos na conquista do Japão, mas foi derrotado não por uma, mas por duas monções. Os sacerdotes xintoístas, que acreditavam que as tempestades eram o resultado de orações, as chamavam de kamikaze ou "vento divino".


Tempo - HISTÓRIA

Bem-vindo ao SPC Online SeverePlot 3.0

SPC Online SeverePlot apresenta dados oficiais do NWS de tornados (desde 1950), junto com granizo e ventos convectivos prejudiciais (desde 1955). Este site substitui o programa legado SeverePlot 2.0 baseado em PC. Os dados são derivados da publicação Storm Data dos escritórios de campo do National Weather Service, com análise e processamento cuidadosos conduzidos pelo National Climatic Data Center e pelo Storm Prediction Center. Os dados oficiais finalizados para um ano inteiro normalmente serão disponibilizados no verão seguinte (ou seja, verão de 2009 disponível no verão de 2010). Se os dados finais ainda não estiverem disponíveis para as datas desejadas, relatórios preliminares não oficiais de tempestades podem ser acessados ​​em: http://www.spc.noaa.gov/climo/online/

Os valores dos danos estão disponíveis apenas para eventos iniciados em 1996. Essas perdas não incluem danos às plantações.

Tornados
A escala de classificação de danos é a escala F (1950-2006) ou EF-Scale (2007-presente).
PLENGTH = Comprimento do caminho em milhas.
PWIDTH = Largura do caminho em jardas.

Vento
Apenas ventos relacionados a convectivos / trovoadas (não inclui furacões ou danos não causados ​​por trovoadas). Os dados do vento incluem rajadas de vento medidas / estimadas e danos do vento sem velocidades estimadas do vento (uma consulta de vento padrão com uma velocidade mínima de 0 inclui todos esses relatórios). A velocidade está em nós (50 kt / 58 mph e maior é considerada severa).

Saudação
O tamanho é polegadas de diâmetro (0,75 polegada ou maior é grave).

Dicas Adicionais
- Os testes em vários navegadores da web estão em andamento. O Online SeverePlot é conhecido por funcionar com Mozilla FireFox versões 2-3 e Internet Explorer 6.0.
- Aguarde até 30 segundos para que os dados solicitados sejam exibidos.
- Consultas de relatórios complexas que abrangem um grande número de relatórios ao longo de muitos anos podem expirar e não ser plotadas inteiramente. Em caso afirmativo, reduza o número solicitado de anos etc.
- Para salvar uma imagem gráfica de relatórios de tempestade, clique com o botão direito no mapa e selecione "Salvar imagem como" ou "Salvar imagem como" dependendo do seu navegador.

Links Relacionados
Relatórios de tempestade meteorológica severa e resumos de eventos do SPC
Banco de dados de eventos NCDC Storm

Publicações relacionadas ao banco de dados de relatórios de tempestade
Banco de dados SPC Tornado / Severe Thunderstorm
NWS Tornado Surveys e o impacto no banco de dados National Tornado


Weather.org World Weather

Tempo em Weather.org

O objetivo do Weather.org é promover a segurança pública e salvar vidas usando previsões meteorológicas confiáveis, mapas meteorológicos e rastreamento de tempestades.

Eventos climáticos severos como tornado, tempestade tropical, furacão, ciclones, quedas de raios e condições meteorológicas extremas afetam a todos nós.

Visto que viagens e atividades ao ar livre são severamente restringidas por fortes chuvas, neve, granizo ou neblina, os avisos meteorológicos podem ser muito úteis para garantir a segurança de vidas humanas.

As previsões de ciclones tropicais apresentadas neste site têm como objetivo transmitir apenas informações gerais sobre as tempestades atuais e não devem ser usadas para tomar decisões de vida ou morte ou relativas à proteção de propriedade. Se você estiver no caminho de uma tempestade, deve seguir as fontes meteorológicas locais oficiais para a sua área.

Clima são as condições meteorológicas comuns e médias em um determinado lugar durante um longo período de tempo. Além das previsões do tempo, estão os níveis de ozônio, as mudanças nas condições climáticas, o aquecimento global, o El nino e os ventos solares.

A história do tempo e os registros e médias do tempo são usados ​​para determinar o clima de uma parte específica do mundo em um determinado dia da história ou a média ao longo de muitos anos de história do tempo registrada.

A precisão ou confiabilidade das previsões do tempo não são garantidas e os provedores se isentam de responsabilidade de qualquer tipo, incluindo, sem limitação, responsabilidade pela qualidade, desempenho e adequação para uma finalidade específica decorrente do uso ou incapacidade de usar a previsão.

Previsão do tempo nos EUA

Alerta de mau tempo


Radar meteorológico

História e médias


Histórico do clima para 17 de junho de 2021 a 27 de junho de 2021

Descubra o tempo em uma determinada data pesquisando uma cidade, código postal ou endereço.

Registros meteorológicos históricos para as principais cidades do mundo:

Estações meteorológicas

Para ver mais de dez dias de dados do histórico meteorológico, faça o download dos dados meteorológicos.

Em nossa página de serviços meteorológicos, você visualiza e baixa dados meteorológicos anteriores por hora ou dia. Você também pode criar consultas de API de clima para automatizar a recuperação de dados de clima.

A página mostra o histórico do tempo passado para. Os dados são criados combinando observações de dados meteorológicos de várias estações meteorológicas próximas aos locais solicitados. As estações meteorológicas são exibidas como círculos azuis no mapa e o local solicitado é exibido em vermelho. Os gráficos acima exibem a temperatura, precipitação, vento e pressão e outros registros climáticos para o local de seleção.

Visual Crossing Weather Data oferece dados de previsão do tempo e dados históricos do tempo para milhares de cidades em todo o mundo. Acesse dados meteorológicos em qualquer navegador da web, Microsoft Excel, ciência de dados populares e sistemas de inteligência de negócios. Todos os dados também estão disponíveis usando nossa API RESTful Weather.


Lista de todos os parâmetros de API com unidades openweathermap.org/weather-data

  • parâmetro interno da mensagem
  • parâmetro interno cod
  • city_id ID da cidade
  • Parâmetro interno calctime
  • Lista
    • dt Hora do cálculo dos dados, unix, UTC
    • a Principal
      • temperatura main.temp, Kelvins
      • main.feels_like Temperature, Kelvins. Este parâmetro de temperatura é responsável pela percepção humana do tempo
      • main.pressure Pressão atmosférica (no nível do mar, se não houver dados sea_level ou grnd_level), hPa
      • main.humidity Umidity,%
      • main.temp_min Temperatura mínima dentro de uma grande cidade ou megalópole (parâmetro opcional), Kelvin
      • main.temp_max Temperatura máxima em uma grande cidade ou megalópole (parâmetro opcional), Kelvins
      • main.sea_level Pressão atmosférica no nível do mar, hPa
      • main.grnd_level Pressão atmosférica no nível do solo, hPa
      • wind.speed Velocidade do vento. Unidade: metros / seg.
      • wind.deg Direção do vento, graus (meteorológico)
      • nuvens.Todas as nebulosidade,%
      • rain.1h Volume de chuva na última 1 hora
      • chuva.3h Volume de chuva nas últimas 3 horas
      • neve.1h Volume de neve na última 1 hora
      • neve.3h Volume de neve nas últimas 3 horas
      • weather.id ID da condição do tempo
      • weather.main Grupo de parâmetros climáticos (chuva, neve, extremo etc.)
      • weather.description Condições meteorológicas dentro do grupo
      • weather.icon ID do ícone do clima

      Lista de códigos de condições meteorológicas

      Lista de códigos de condições meteorológicas com ícones (intervalo de trovoada, garoa, chuva, neve, nuvens, atmosfera incluindo condições extremas como tornado, furacão, etc.)


      O portal NOAA Climate.gov oferece ciência e serviços para uma nação inteligente em termos de clima

      O portal NOAA Drought.gov oferece um sistema integrado de monitoramento e previsão de secas nos níveis federal, estadual e local

      O Sistema Nacional de Arquivo e Distribuição de Modelos Operacionais da NOAA (NOMADS) é um projeto que fornece acesso independente em formato retrospectivo e em tempo real a dados de modelos climáticos e meteorológicos

      O NOAA Comprehensive Large Array-data Stewardship System (CLASS) é uma biblioteca eletrônica de dados ambientais NOAA

      O Programa de Registro de Dados Climáticos da NOAA oferece uma abordagem robusta, sustentável e cientificamente defensável para produzir e preservar registros climáticos a partir de dados de satélite

      A primeira versão do Climate Data Online que fornece acesso a vários conjuntos de dados que ainda não foram migrados para a versão atual

      O Image & amp Publication System (IPS) fornece acesso a publicações mensais para uma variedade de conjuntos de dados, juntamente com publicações em série e outros documentos

      Pesquise no banco de dados de eventos de tempestade do NCDC para encontrar vários tipos de tempestades registradas em seu município

      O Severe Weather Data Inventory (SWDI) é um banco de dados integrado de registros de clima severo para os Estados Unidos

      O sistema de Gráfico de Análise e Previsão é um sistema de arquivo e acesso para produtos operacionais selecionados do National Weather Service (NWS)


      Clima do passado

      Temos mais de dez anos de dados de ondas, vento e períodos que podem ser mapeados para qualquer ponto da Terra. Saber o tempo marinho histórico é fundamental para prever o futuro. Você pode comparar tempestades anteriores onde o resultado é registrado com o que você vê em nossos gráficos de previsão atuais. Isso fornece uma visão valiosa. Definitivamente, você não encontrará esse tipo de clima marinho histórico em nenhum outro lugar!

      Links da história do clima marinho

      Esses exemplos são apenas pontos de partida. Os gráficos de clima flutuante podem ser centralizados em qualquer posição lat / long e ampliados para atender às suas necessidades. Dados e gráficos meteorológicos marinhos históricos estão disponíveis apenas para membros da Buoyweather. Clique aqui para se tornar um membro Buoyweather.

      Tempo marinho histórico notável

      Veja a série completa enviando este formulário

      Hindcasts de séries temporais

      Agora podemos produzir hindcasts de séries temporais em formato de texto para qualquer ponto de boia virtual. Devido à natureza personalizada desse recurso e ao trabalho envolvido, ele não está incluído na associação Buoyweather. A saída só é criada por solicitação especial e há uma taxa adicional.

      Para verificar os dados disponíveis, visite a página de previsão regional no menu principal e clique em uma Boia Virtual na área em que você precisa de dados. Na parte inferior da página de previsão do gráfico, você verá um link "Dados históricos" que fornecerá preços e informações sobre os dados disponíveis.

      Clima marinho histórico premium

      Projetos anteriores de inquérito de dados meteorológicos: Estimativas de dados meteorológicos históricos.
      Os membros premium da Buoyweather recebem previsões meteorológicas marítimas instantâneas para 7 dias e gráficos meteorológicos dinâmicos adaptados à sua localização. Cada relatório de boia meteorológica marinha vem com um conjunto completo de cartas marítimas feitas para o (s) ponto (s) selecionado (s), incluindo dados de ondas, velocidade do vento, pressão de superfície, precipitação, temperatura do ar, umidade, temperatura do orvalho e muito mais.


      Granizo danificou o prédio das seletivas olímpicas de 2008 - Michael Phelps foi evacuado

      O John B. King era um navio canadense que explodiu quando um raio caiu

      Roy Sullivan foi atingido por um raio sete vezes - mais do que qualquer outra pessoa

      O Festival de Glastonbury começou seu 35º ano com mais de um metro de inundação

      O tornado de Midland destruiu um parque de trailers - destruiu mais de 50 casas móveis

      O único tornado F5 do Canadá destruiu áreas em Elie, Manitoba

      2018 foi a pior temporada de incêndios florestais a.C. - 1,35 milhão de hectares queimados

      O furacão Escuminac virou 22 barcos de pesca na costa de New Brunswick

      Antes do incêndio de Fort McMurray, o desastre mais caro de Alberta foi a enchente de 2013

      Sobre o furacão Agnes, uma tempestade de US $ 2,1 bilhões que devastou os EUA em 1972

      O terceiro tornado mais mortal do Canadá atingiu Windsor, Ontário em 1946

      A tempestade tropical Cindy gerou 18 tornados e causou US $ 25 milhões em danos

      Quando um raro tornado girando no sentido horário pousou em Dakota do Sul

      O nono tornado mais mortal do Canadá atingiu Laval, Quebec em 1892

      A tempestade de granizo de Calgary em 2020 é o quarto desastre natural mais caro do Canadá

      Revisitando quando os Blue Jays atingiram um home run dentro do parque por causa do nevoeiro

      A tempestade de granizo de 2017 no meio-oeste dos EUA causou US $ 2,5 bilhões em danos apenas em Minnesota

      As inundações de 2007 no Reino Unido levaram aos maiores esforços de resgate em tempos de paz da Grã-Bretanha

      Um milhão de pessoas trabalharam para consertar diques rompidos enquanto enchentes inundavam a China em 2002

      Durante as enchentes do rio Fraser em 1948, os níveis da água aumentaram e atingiram casas inteiras

      O terremoto de 1692 na Jamaica fez com que Port Royal afundasse quase completamente

      Em 2010, Leamington, Ontário, acordou com a devastação de um tornado

      A tempestade tropical Allison não foi um furacão, mas causou uma devastação generalizada

      Relembrando as raras inundações no Chile que deixaram dezenas de milhares de desabrigados

      45.000 espectadores ficaram encharcados durante as cerimônias de abertura do SkyDome

      O inesquecível Three Hills Tornado que sacudiu a cidade de Alberta

      O podcast 'This Day In Weather History' comemora seu primeiro aniversário

      Olhando para trás, para o surto recorde de tornado na região central de Ontário em 1985

      Relembrando a inundação do rio Columbia que destruiu completamente Vanport, Oregon