Meteo Aktuality

Radary a družice

Informace o tom, jak a proč monitorujeme oblačné systémy nad Zemí a detekujeme jejich srážkovou činnost, podává tato stránky. Radarové a družicová data dnes známe velmi dobře a máme je k dispozici všichni. Jak jsou ale získávána a jak pracují radary a družice?

Témata stránky: Pojem družice, typy družic, produkty družic, pojem radar, princip fungování radaru, šíření radiových vln, využití radarových a družicových dat v praxi.


RADAROVÁ A DRUŽICOVÁ METEOROLOGIE

K vybavení moderního meteorologického pracoviště dnes již neodmyslitelně patří nepřeberné množství produktů v podobě zobrazení družicových a radarových dat, včetně indikace blesků v oblacích. K tomu je zapotřebí též moderní technologie, která bude snímat Zemi nebo vysílat signály směrem k obloze. Takovými přístroji jsou meteorologické družice a radary. Více informace o nich a principu jejich fungování nabízí tato stránka.

Družicová meteorologie

Je distančním měřením v meteorologii, které je prováděno pomocí družic nebo-li satelitů vyslaných na oběžnou dráhu. Tyto přístroje různých typů monitorují oblačné systémy nad Zemí a snímky jsou k dispozici pro ucelenější území nebo pro regiony v různých podobách. Přidat nikdy neuškodí trochu historie. První družice pro meteorologické účely byla vyslána na oběžnou dráhu roku 1945 a jmenovala se TIROS-1. Sloužila dva měsíce a 18 dní, ale pro velkou úspěšnost spočívající ve své užitečnosti pro meteorologické účely se ve vysílání družic na oběžnou dráhu kolem Země v dalších desetiletích pokračovalo. První geostacionární (bude objasněno níže) družice ATS-1 byla vyslána v roce 1966. Jednalo se o americké družice. V Evropě byla vyslána první družice s názvem Meteoat-1 roku 1977. Dnešní moderní družice snímají různé vlnové délky záření.

Oběžné družice

Tato zařízení rotují kolem naší planety v různých výškách a to v rozsahu přibližně 600 a 1500km nad zemským povrchem. Družice obíhá v rovině, přitom dochází k otáčení planety. Během dne postupně nasbírá data obsahující celý povrch Země, avšak v určitých časech vždy snímek daného úseku chybí. Družice tohoto typu, oběžné, poskytují detailní pohled na oblačné systémy vyskytující se v troposféře a určující počasí na celé Zemi. Pomáhají tak meteorologům i v předpovědi počasí pro nejbližší hodiny.

Geostacionární družice

Obíhají ve výšce 35 790km nad povrchem vlivem rotace Země. Přístroje samotné setrvávají na jednom místě a to nad rovníkem. Družice jsou umístěny tak, aby pokrývaly prakticky celý povrch Země a monitorovaly tak nepřetržitě výskyt a pohyb oblačnosti.

Aktuálně snímají evropský prostor družice Meteosat druhé generace (Meteosat Second Generation – MSG), které měří radiometrem SEVIRI. Zaznamenáváno je záření ve 12 kanálech od viditelného po infračervené s rozlišením obrazu od 1x1km až po 4x6km ve vztahu k dané oblasti. Záření snímané radiometrem je vyzařováno povrchem nebo oblačností nebo dopadá na oblačnost a povrch (přímé sluneční), odráží se a směřuje k čidlu přístroje. Tyto snímky poskytují tyto základní produkty oborů spektra:

  1. Mikrofyzikální produkt – lze jím dobře rozlišit mlhy a nízkou oblačnost, které jsou rozpoznatelné díky odrazivosti malých vodních kapiček například od samotného povrchu nebo od sněhové pokrývka na něm ležící.
  2. Infračervený obor spektra – ukazuje povrchy dle jejich teploty a hodí se tak pro rozlišení oblačnosti v nočních hodinách, kdy ostatní produkty nejsou vůbec nebo ne příliš dobře použitelné. V případě blízkých teplot horních vrstev oblaků a povrchu země mohou tyto splývat. Tento produkt naopak nelze využít pro rozlišení mlh a nízké oblačnosti.
  3. Viditelná část spektra – je velmi přehledný produkt, kde je možno pořídit i barevný snímek. Na něm lze rozlišit například vysokou oblačnost od nízké, od mlh a nízké inverzní oblačnosti. Snímek neukazuje teplotu povrchu oblaků a horní hranici oblaků. Není ho možno využít v noci.

Radarová meteorologie

Radar detekuje strukturu srážkově významné oblačnosti. Radarová data mají v dnešní meteorologie velmi široké využití. Vedle toho, že poskytují meteorologům aktuální pohled na srážkově významnou oblačnost i nad rozsáhlým územím s možností předpovědi zejména příchodu silných bouřek do dané lokality, jsou tato data srovnávána s úhrny srážek a též v numerickém modelování počasí a při nowcastingu. Opět nebude chybět trocha historie. První významnější využití radaru proběhlo při 2. světové válce a účelem bylo sledování letadel. Při tomto sledování docházelo k šumu, který byla snaha odstranit. Tento šum, jak se ukázalo, byly detekované meteorologické cíle. A od této doby se radar používá pro meteorologické účely. Konkrétně od roku 1950 je zaváděly meteorologické organizace jednotlivých států. Technologie, která je v radarech používána, se do dnešní dob zásadně zdokonalila. V dřívějších dobách byl signál radaru překreslován ze skleněných obrazovek a rozesílán faxem dalším. Dnes jde již o digitalizovanou techniku s dálkovým přenosem, od dob internetu se tento přenos tedy značně zjednodušil a dnes jsou radarová data dostupná skutečně všude.

Fungování radaru

Vyslána je rádiová vlna určitého kmitočtu do celého prostoru, avšak není vyslána do celého prostoru naráz, ale vždy určitým směrem a elevačním úhlem. Pokud paprsek narazí na překážku, určitá menší část energie se od této odrazí a vrátí zpět k přístroji. Proto hovoříme o radarové odrazivosti, přesněji o odrazech z radiolokátorů. Následně přijme odraženou vlnu anténa k tomu určená a vyhodnocen je rozdíl v čase mezi vysláním a příjmem vlny.

Šíření rádiových vln

Jde o elektromagnetické vlnění, které se může šířit i v nehmotném prostředí. To u zvukových hustotních vln nelze. Rádiové vlny mají delší vlnové délky než světlo. Rádiové vlny při svém šíření atmosférou spotřebovávají určitou energii. Radiový paprsek se láme při průchodu hustší atmosférou vlivem zpomalení jeho postupu. Šíření těchto vln atmosférou závisí na více faktorech. Jde zejména o vlnovou délku a chodu teploty s výškou. Ale také na tvaru povrchu a typu či lokalizaci překážek na něm a na některých dalších faktorech.

Využití dopplerovského radaru

Dopplerovský radar detekuje kromě vzdálenosti daného cíle také radiální rychlost cíle vůči radaru. Tedy rychlost postupu částice k radaru nebo od něho. Při zapojení tří radarů tohoto typu do společného měření lze takovým měřením monitorovat vývoj směru a rychlosti větru s výškou.

Reference

Použitá a doporučená literatura:

MÍKOVÁ, T. KARAS, P. ZÁRYBNICKÁ, A. Skoro jasno. Praha: Česká Televize, 2007

DVOŘÁK, P. Pozorování a předpovědi počasí. Cheb: Svět Křídel, 2012

DVOŘÁK, P. Letecká meteorologie 2017. Cheb: Svět Křídel, 2017

%d blogerům se to líbí:
Přejít k navigační liště