Войти
WindCollector2 с Scintec SODAR SFAS A Профиль ветра - это тип оборудования для наблюдения за погодой, в котором используется радар или звуковые волны (SODAR ) для определения скорости ветра скорости и направления на различных высотах над землей. Показания производятся на каждом километре над уровнем моря вплоть до тропосферы (т. Е. Между 8 и 17 км над средним уровнем моря). Выше этого уровня присутствует недостаточное количество водяного пара для создания «отражения» радара. Данные, синтезированные на основе направления и скорости ветра, очень полезны для метеорологического прогнозирования и своевременной отчетности для планирования полетов. Двенадцатичасовая история данных доступна на веб-сайтах NOAA.
Ориентация лучей в случае три наклонных профилометра ветра В типичной реализации радар или содар могут выполнять выборку по каждому из пяти лучей: один направлен вертикально для измерения вертикальной скорости, а четыре наклонены по вертикали и ориентированы ортогонально друг другу для измерения горизонтальных составляющих движения воздуха. Способность профилографа измерять ветер основана на предположении, что турбулентные водовороты, вызывающие рассеяние, переносятся средним ветром. Энергия, рассеянная этими вихрями и полученная профилометром, на порядков величины меньше переданной энергии. Однако, если может быть получено достаточное количество образцов, то амплитуда энергии, рассеянной этими вихрями, может быть четко определена выше уровня фонового шума, а затем могут быть определены средняя скорость и направление ветра в измеряемом объеме. Радиальные компоненты, измеренные наклонными лучами, представляют собой векторную сумму горизонтального движения воздуха к радару или от него и любого вертикального движения, присутствующего в луче. Используя соответствующую тригонометрию, компоненты трехмерной метеорологической скорости (u, v, w), а также скорость и направление ветра рассчитываются на основе лучевых скоростей с поправками на вертикальные движения.
Радарный профиль ветра. 
Горизонтальный график ветра с профилометра. 
Данные отражательной способности, полученные в качестве побочного продукта на типичном радарном профилометре ветра. Импульсный доплеровский радар профилометры ветра работают с использованием электромагнитных (ЭМ) сигналов для дистанционного определения ветра на высоте. Радар передает электромагнитный импульс вдоль каждого из направлений наведения антенны . Профайлер УВЧ включает подсистемы для управления передатчиком, приемником радара, обработкой сигналов и системой радиоакустического зондирования (RASS), если таковая имеется, а также телеметрией данных и дистанционным управлением.
Продолжительность передачи определяет длину импульса, излучаемого антенной, который, в свою очередь, соответствует объему воздуха, освещенного (в электрическом выражении) лучом радара. Небольшие количества переданной энергии рассеиваются обратно (называемое обратным рассеянием ) в сторону радара и принимаются им. Задержки с фиксированными интервалами встроены в систему обработки данных, так что радар принимает рассеянную энергию с дискретных высот, называемых воротами дальности. Определяется доплеровский частотный сдвиг отраженной энергии, который затем используется для вычисления скорости воздуха по направлению к радару или от него вдоль каждого луча в зависимости от высоты. Источником энергии обратного рассеяния (радиолокационные «цели») являются мелкомасштабные турбулентные флуктуации, вызывающие неоднородности радио показателя преломления атмосферы. Радар наиболее чувствителен к рассеянию турбулентными вихрями, пространственный масштаб которых составляет ½ длины волны радара или приблизительно 16 сантиметров (см) для профилометра УВЧ.
Радиолокатор профиля ветра пограничного слоя может быть сконфигурирован для вычисления усредненных профилей ветра за периоды от нескольких минут до часа. Радиолокационные профилометры ветра пограничного слоя часто настраиваются на выборку в более чем одном режиме. Например, в «низком режиме» импульс энергии, передаваемый профилометром, может иметь длину 60 м. Длина импульса определяет глубину отбираемого столба воздуха и, следовательно, вертикальное разрешение данных. В «высоком режиме» длительность импульса увеличивается, обычно до 100 м или больше. Большая длительность импульса означает, что для каждой выборки передается больше энергии, что улучшает отношение сигнал / шум (SNR) данных. Использование большей длительности импульса увеличивает глубину объема выборки и, таким образом, снижает вертикальное разрешение данных. Больший выход энергии в высоком режиме увеличивает максимальную высоту, на которой радарный профиль ветра может производить замеры, но за счет более грубого вертикального разрешения и увеличения высоты, на которой измеряются первые ветра. Когда радиолокационные профилометры ветра работают в нескольких режимах, данные часто объединяются в один перекрывающийся набор данных, чтобы упростить процедуры постобработки и проверки данных.
Радиолокационные профилометры ветра могут также иметь дополнительные применения, например, в биологическом контексте для дополнения больших -масштабные схемы мониторинга птиц.
Переносная система TRITON SODAR, используемая для измерения профилей ветра от Второго ветра.В качестве альтернативы, ветровой профилировщик может использовать звуковые волны для измерения скорости ветра на разной высоте над землей и термодинамической структуры нижнего слоя атмосферы. Эти содары могут быть разделены на моностатическую систему, использующую одну и ту же антенну для передачи и приема, и бистатическую систему, использующую отдельные антенны. Разница между двумя антенными системами определяет, вызвано ли атмосферное рассеяние флуктуациями температуры (в моностатических системах) или колебаниями температуры и скорости ветра (в бистатических системах).
Моностатические антенные системы можно разделить на две категории: системы, использующие несколько осей, отдельные антенны и системы, использующие одну антенну с фазированной решеткой . В многоосных системах обычно используются три отдельные антенны, направленные в определенных направлениях, для управления акустическим лучом. Одна антенна обычно направлена вертикально, а две другие слегка наклонены от вертикали под ортогональным углом. Каждая из отдельных антенн может использовать один преобразователь, сфокусированный в параболический отражатель, чтобы сформировать параболический громкоговоритель, или массив динамиков и рупоров. (преобразователи ) все передают синфазно для формирования единого луча. Как угол наклона от вертикали, так и азимутальный угол каждой антенны фиксируются при настройке системы.
Вертикальный диапазон содаров составляет приблизительно от 0,2 до 2 километров (км) и является функцией частоты, выходной мощности, атмосферной стабильности, турбулентности и, что наиболее важно, шумовая среда, в которой эксплуатируется содар. Диапазон рабочих частот от менее 1000 Гц до более 4000 Гц с уровнями мощности до нескольких сотен ватт. Из-за характеристик затухания в атмосфере высокомощные низкочастотные содары обычно обеспечивают большее покрытие по высоте. Некоторые содары могут работать в разных режимах, чтобы лучше соответствовать вертикальному разрешению и диапазону применения. Это достигается за счет уменьшения значения между длительностью импульса и максимальной высотой.
Эта статья включает материалы общественного достояния от правительства США документ: «Руководство по метеорологическому мониторингу для регулирующего моделирования ».
 | Викискладе есть медиафайлы, связанные с профилировщиками ветра. |
