Метеорологический радар Terminal Doppler - Terminal Doppler Weather Radar

Аэропорты с TDWR в США. Другой в Сан-Хуан, Пуэрто-Рико, не отображается на этой карте.

Терминальный доплеровский метеорологический радар (TDWR) это Допплер метеорологический радар система с трехмерным «карандашным лучом», используемая в первую очередь для обнаружения опасных сдвиг ветра условия, атмосферные осадки, и ветры в воздухе и рядом с крупными аэропортами, расположенными в климатических условиях с сильным воздействием грозы В Соединенных Штатах.[1] По состоянию на 2011 год все находились в эксплуатации с 45 работающими радарами, некоторые из которых охватывали несколько аэропортов в крупных городах США и Пуэрто-Рико.[2][3] Несколько подобных метеорологических радаров также были проданы в другие страны, такие как Китай (Гонконг ).[4][5] Финансируется США Федеральная авиационная администрация (FAA) технология TDWR была разработана в начале 1990-х гг. Лаборатория Линкольна, часть Массачусетский Институт Технологий, помогать диспетчеры воздушного движения обеспечивая обнаружение сдвига ветра в реальном времени и данные об осадках с высоким разрешением.[6]

Основное преимущество TDWR перед предыдущими метеорологическими радарами заключается в том, что он имеет более высокое разрешение по дальности, что означает, что он может видеть меньшие области атмосферы.[1] Причина такого разрешения заключается в том, что TDWR имеет более узкий луч, чем традиционные радиолокационные системы, и что он использует набор алгоритмов для уменьшения беспорядок на земле.[6]

Характеристики

TDWR использует несущую волну в диапазон частот 5600–5650 МГц (5 см длина волны ), с узким лучом и угловое разрешение 0,5 градуса и имеет пиковую мощность 250 кВт. Что касается отражательной способности, разрешение по расстоянию составляет 150 метров (500 футов) в пределах 135 километров (84 миль) от радара и 300 метров (1000 футов) от 135 километров (84 миль) до 460 километров (290 миль) до радара.[1] Причина этой разницы в том, что разрешение по ширине является угловым, при большем диапазоне ширина луча становится довольно большой, и для получения лучшего усреднения данных в разрешающем объеме необходимо увеличить количество импульсов дальности. мусорные ведра. Эта отсечка произвольно установлена ​​для программного обеспечения на 135 километров (84 миль).

Данные о лучевых скоростях доступны на расстоянии до 90 километров (56 миль) от радара с полным угловым разрешением 0,5 градуса и разрешением по дальности 150 метров (490 футов).[1] Из-за Частота повторения импульсов (PRF) используется, есть сглаживание а максимальная однозначная скорость составляет от 20 до 30 узлов (от 23 до 35 миль в час; от 37 до 56 км / ч).[1]

TDWR может выполнять сканирование приповерхности под углом 0,1-0,3 градуса от поверхности Земли каждую минуту. Он также может выполнять комплексное сканирование, при котором радар наблюдает под несколькими разными углами наклона, чтобы получить более полную картину атмосферных условий; каждое такое составное сканирование требует 6 минут.[1][4]

Сравнение с NEXRAD

Возврат TDWR (вверху) и возврат NEXRAD (внизу), показывающий улучшенное разрешение по отражательной способности, но также показывающий затухание в TDWR из-за поглощения из-за сильных осадков в виде черного промежутка

Преимущества

А NEXRAD метеорологический радар, используемый в настоящее время Национальная служба погоды (NWS) - это радар с длиной волны 10 см (2700-3000 МГц), способный выполнять полное сканирование каждые 4,5-10 минут, в зависимости от количества сканируемых углов и в зависимости от того, МЕЗО-ПАРУСА[7] активен, что добавляет дополнительное низкоуровневое сканирование при завершении сканирования тома. Его разрешение составляет 0,5 градуса в ширину и 250 метров (820 футов) в диапазоне. Однозначная радиальная скорость составляет 62 узла (71 миль в час; 115 км / ч) на расстоянии до 230 километров (140 миль) от радара.[1][4]

Разрешающая способность TDWR почти вдвое больше, чем у классической схемы NEXRAD. Это позволит получить более подробную информацию о мелких деталях в структуре осадков, особенно во время гроз, отражательной способности и радиальной скорости. Однако это более высокое разрешение доступно только на расстоянии до 135 километров (84 миль) от радара; кроме того, разрешение близко к разрешению NEXRAD. Однако с августа 2008 г. передискретизация на NEXRAD увеличил разрешение на более низких высотах в данных отражательной способности до 0,25 км (0,16 мили) на 0,5 градуса и увеличил диапазон данных доплеровской скорости до 300 км (190 миль).[8][9] Это уменьшает преимущества TDWR для таких высот.

Недостатки

Основная статья: Метеорологический радар

TDWR и NEXRAD дополняют друг друга перекрывающимся покрытием, каждый из которых предназначен для оптимального просмотра различных режимов воздушного пространства. Высокая скорость обновления TDWR на коротком расстоянии (55 nmi range) быстро фиксирует микромасштабные погодные явления в воздушном пространстве аэродрома. NEXRAD - это радар большой дальности (дальность 200 морских миль), предназначенный для выполнения множества функций на маршруте на большой высоте, над воздушным пространством аэровокзала и вдали между терминалами. Более низкая скорость обновления NEXRAD, охватывающая более широкий объем, захватывает мезомасштаб погодные явления. Более короткая длина волны 5 сантиметров (2,0 дюйма), которая ближе к размеру капли дождя, чем длина волны 10 сантиметров (3,9 дюйма), частично поглощается осадками. Это серьезный недостаток использования TDWR, так как сигнал может сильно ослабляться при сильных осадках. Это затухание означает, что радар не может «видеть» очень далеко из-за сильного дождя и может пропустить суровые погодные условия, такие как сильные грозы, которые могут содержать признаки торнадо, когда между радаром и этой грозой идет сильный дождь. Когда сильный дождь падает на обтекатель, диапазон TDWR дополнительно ограничен.[1][4] В заключение, град во время грозы, сканированной TDWR, может полностью заблокировать сигнал, поскольку его размер больше длины волны.[1][4]

Вторая проблема - это меньшая неоднозначная радиальная скорость или Скорость Найквиста. В случае TDWR это означает, что скорость осадков, движущихся со скоростью более 30 узлов (35 миль / ч; 56 км / ч) от или к радару, будет анализироваться неправильно из-за сглаживание. Алгоритмы исправление этого не всегда дает должный результат. NEXRAD имеет порог, который вдвое выше (62 узла (71 миль / ч; 115 км / ч)), поэтому требуется меньше обработки и интерпретации. Из-за этого разрешающая способность отражательной способности радара для мелкомасштабных функций, таких как мезоциклоны может быть лучше в TDWR, но разрешение по скорости может быть хуже или, по крайней мере, неправильно проанализировано.

Таким образом, лучше всего использовать TDWR вместе с традиционным NEXRAD поблизости, чтобы ничего не упустить. В отличие от NEXRAD, который имеет национальное покрытие смежных Соединенных Штатов (хотя и с некоторыми дырами из-за рельефа), TDWR имеет спорадическое покрытие, предназначенное для крупных аэропортов. В то время как некоторые районы страны (Северо-восточный мегаполис, штаты Огайо и Флорида, а также юго-западный квартал г. Аллея торнадо в Оклахоме и Техасе) имеют высокую плотность единиц TDWR, другие (все Западное побережье, северные Великие равнины и Скалистые горы, части Глубокого Юга и участок, идущий от северной Пенсильвании через северные районы штата Нью-Йорк и в северную Новую Англию) ) вообще не имеют покрытия TDWR.

Улучшения обработки данных

В Национальная лаборатория сильных штормов (NSSL) имеет программу развития и совершенствования радиолокационных продуктов, извлеченных из данных, полученных с радаров TDWR и NEXRAD. В Приложения для предупреждений о суровой погоде и передача технологий (SWAT) группа спонсируется Национальной метеорологической службой и FAA. В 2009 году он работает над улучшением фильтрации непогодных эхо-сигналов, улучшением алгоритмов определения скоростей, методов извлечения горизонтальной составляющей поля ветра с одного или нескольких радаров. NSSL предоставляет данные TDWR в офис NWS с конца 1990-х годов.[10] NWS Центр управления радаром (ROC), хотя и ориентирован на сеть NEXRAD, также работает с TDWR.

использованная литература

  1. ^ а б c d е ж г час я «Терминальный доплеровский метеорологический радар - генератор дополнительных продуктов (TDWR-SPG)». Национальная служба погоды. Получено 5 августа, 2017.
  2. ^ «Поиск близости к оконечным доплеровским метеорологическим радарам (TDWR)». Spectrum Bridge, Inc. Архивировано с оригинал 7 марта 2012 г.. Получено 4 августа 2011.
  3. ^ "Расположение и частоты TDWR". WISPA. Получено 18 июля 2017.
  4. ^ а б c d е «Wunderground запускает радар высокой четкости». WunderBlog доктора Джеффа Мастерс. Weather Underground. 15 декабря 2008 г.. Получено 2018-06-21.
  5. ^ Чи М. Шун и Шарон С. Ю. Лау (2000). «Терминальный доплеровский метеорологический радар (TDWR) для наблюдения за атмосферным потоком над сложной местностью во время прохождения тропических циклонов». Proc. SPIE. 4152 (42): 42. CiteSeerX  10.1.1.551.3486. Дои:10.1117/12.410622.
  6. ^ а б «Терминальный доплеровский метеорологический радар (TDWR)». Лаборатория Линкольна Массачусетского технологического института. Получено 4 августа 2009.
  7. ^ https://www.roc.noaa.gov/wsr88d/PublicDocs/NewTechnology/MESO-SAILS_Description_Briefing_Jan_2014.pdf
  8. ^ "Build10FAQ". Центр управления радаром. Национальное управление океанических и атмосферных исследований. Архивировано из оригинал на 2008-07-04.
  9. ^ «RPG SW BUILD 10.0 - ВКЛЮЧАЕТ ОТЧЕТНОСТЬ ДЛЯ SW 41 RDA». Центр управления радаром. Национальное управление океанических и атмосферных исследований.
  10. ^ «Разработка и улучшение эксплуатационного продукта WSR-88D / TDWR». Предупреждение: исследования приложений. Национальная лаборатория сильных штормов. 2009. Архивировано с оригинал на 2011-05-19. Получено 2009-09-18.

внешние ссылки