기상레이더

웨더 레이더(weather readar)는 날씨 감시 레이더(WSR) 및 도플러 웨더 레이더(Doppler weather readar)라고도 불리며, 강수량의 위치를 파악하고 움직임을 계산하며 유형(비, 눈, 우박 등)을 추정하는 데 사용되는 레이더의 한 종류입니다.현대의 기상 레이더는 대부분 펄스-도플러 레이더로 강수의 강도와 더불어 비말의 움직임도 감지할 수 있습니다.두 가지 유형의 데이터 모두를 분석하여 폭풍의 구조와 심한 날씨를 유발할 수 있는 잠재력을 파악할 수 있습니다.

제2차 세계 대전 동안, 레이더 조작자들은 날씨가 그들의 화면에 메아리를 발생시키고, 잠재적인 적 목표물들을 가린다는 것을 발견했습니다.그것들을 걸러내는 기술들이 개발되었지만, 과학자들은 그 현상을 연구하기 시작했습니다.전쟁 직후, 잉여 레이더는 강수량을 탐지하기 위해 사용되었습니다.그 이후로, 기상 레이더는 발전하여 전국 기상 서비스, 대학의 연구 부서, 텔레비전 방송국의 기상 부서에서 사용되고 있습니다.원시 이미지는 비, 눈, 우박 및 기타 날씨 현상의 미래 위치와 강도를 단기적으로 예측하기 위해 전문 소프트웨어에 의해 정기적으로 처리됩니다.레이더 출력은 분석 및 예측을 개선하기 위해 수치 기상 예측 모델에 통합되기도 합니다.

역사

제2차 세계 대전 동안, 군사용 레이더 운용자들은 비, 눈, 그리고 진눈깨비로 인해 되돌아오는 메아리의 소음을 알아차렸습니다.전쟁이 끝난 후, 군사 과학자들은 민간인의 삶으로 돌아가거나 군대에서 계속 생활하며 그 메아리들을 위한 사용법을 개발하는 데 그들의 연구를 계속했습니다.미국에서 데이비드^[1] 아틀라스는 처음에는 공군에서 일했고 나중에는 MIT에서 일하며 최초로 작동하는 기상 레이더를 개발했습니다.캐나다에서는 J.S. 마샬(J.S. Marshall)^[2][3]과 R.H. 더글라스(R.H. Douglas)가 몬트리올에서 "폭풍우 기상 그룹"을 결성했습니다.마샬과 그의 박사과정 학생인 월터 팔머는 주어진 레이더 반사율과 빗물이 떨어지는 속도를 상관시키는 Z-R 관계를 이해하도록 이끈 중위도 비의 낙하 크기 분포에 대한 연구로 잘 알려져 있습니다.영국에서는 성층형 비와 대류성 구름과 같은 레이더 에코 패턴과 기상 요소에 대한 연구가 계속되었고, 1에서 10 센티미터까지 다양한 파장의 잠재력을 평가하는 실험이 수행되었습니다.1950년까지 영국 회사 EKCO는 공중에서 '구름과 충돌 경고 탐색 레이더 장비'^[4]를 시연하고 있었습니다.

1950년에서 1980년 사이에, 강수의 위치와 강도를 측정하는 반사율 레이더는 전세계 기상 서비스에 의해 통합되었습니다.초기의 기상학자들은 브라운관을 보아야만 했습니다.1953년 일리노이 주 물 조사국에서 근무하는 전기 엔지니어 도널드 스태그스(Donald Staggs)는 토네이도와 ^[5]관련된 "후크 에코(hook echo)"의 레이더 관측을 처음으로 했습니다.

미국에서 텔레비전에 기상레이더를 처음 사용한 것은 1961년 9월이었습니다.허리케인 칼라가 텍사스 주에 접근하고 있을 때, 현지 기자 댄 래더는 허리케인의 크기를 파악하기 위해 갤버스턴에 있는 미국 기상국 WSR-57 레이더 사이트를 방문했습니다.그는 기상청 직원들에게 사무실에서 생중계할 수 있도록 설득하고 기상학자에게 투명한 플라스틱 시트에 멕시코만의 대략적인 윤곽을 그려달라고 요청했습니다.방송 중에, 그는 칼라의 크기와 폭풍의 눈 위치 모두를 시청자들에게 느끼게 하기 위해 컴퓨터의 흑백 레이더 디스플레이 위에 투명 오버레이를 잡았습니다.이것은 오히려 국가적인 이름이 되었고 그의 보고서는 그 당시 미국 역사상 가장 큰 규모의 대피였던 당국에 의해 약 35만 명의 사람들이 대피하는 것을 받아들이도록 경각심을 가진 사람들에게 도움을 주었습니다.이 경고 덕분에 46명만 사망했고 1900년 갤버스턴 허리케인으로 인해 약 6000명에서 12000명이 ^[6]사망했기 때문에 대피로 인해 수천 명의 목숨을 구한 것으로 추정됩니다.

1970년대에 레이더는 표준화되고 네트워크로 조직화되기 시작했습니다.레이더 영상을 포착할 수 있는 최초의 장치들이 개발되었습니다.스캔된 각도의 수를 늘려 강수의 입체적인 시야를 확보하여 수평단면(CAPPI) 및 수직단면을 수행할 수 있도록 하였습니다.그 후 캐나다의 앨버타 우박 프로젝트와 특히 미국의 국립 심각한 폭풍 연구소(NSSL)에서 뇌우의 조직에 대한 연구가 가능해졌습니다.

1964년에 만들어진 NSSL은 이중 편광 신호와 도플러 효과 사용에 대한 실험을 시작했습니다.1973년 5월, 토네이도가 오클라호마시티 서쪽에 있는 오클라호마 유니언시티를 초토화시켰습니다.NSSL의 도플러화된 10 cm 파장 레이더는 ^[7]처음으로 토네이도의 전체 수명 주기를 기록했습니다.연구원들은 토네이도가 땅에 닿기 전에 구름 위에서 중간 규모의 회전이 일어나는 것을 발견했습니다. 그것은 토네이도의 소용돌이 흔적입니다.NSSL의 연구는 국립기상청이 도플러 레이더가 ^[7]중요한 예측 도구임을 확신시키는 데 도움이 되었습니다.1974년 4월 3일에서 4일 사이에 발생한 토네이도의 슈퍼 발생과 그 파괴적인 파괴는 추가 개발을 ^{[citation needed]}위한 자금을 확보하는 데 도움이 되었을 수 있습니다.

1980년과 2000년 사이에 기상 레이더 네트워크는 북미, 유럽, 일본 및 기타 선진국에서 표준이 되었습니다.기존의 레이더는 도플러 레이더로 대체되었는데, 이 레이더는 위치와 강도 외에도 공기 중 입자의 상대적인 속도를 추적할 수 있습니다.미국에서는 NSSL의 ^[7][8]연구에 따라 NEXRAD 또는 WSR-88D(Weather Surveillance Radar 1988 Doppler)라고 불리는 10cm 레이더로 구성된 네트워크의 구축이 1988년에 시작되었습니다.캐나다의 경우 1985년까지 캐나다 환경청이 5cm 크기의 연구용 도플러 레이더를 갖춘 킹 시티 ^[9]기지를 건설했고, 1993년 맥길 대학교가 레이더(J.S. Marshall Radar Observatory)를 도플러화했습니다.이것은 1998년과 2004년 사이에 완전한 캐나다 도플러^[10] 네트워크로 이어졌습니다.프랑스와 다른 유럽 국가들은 2000년대 초반까지 도플러 네트워크로 전환했습니다.한편, 컴퓨터 기술의 급속한 발전은 심한 날씨의 징후를 감지하는 알고리즘과 언론 매체와 연구원들을 위한 많은 응용 프로그램으로 이어졌습니다.

2000년 이후, 이중 편광 기술에 대한 연구가 운영적으로 사용되어 강수 유형(예를 들어, 비 대 눈)에서 사용 가능한 정보의 양이 증가했습니다."이중 편광"은 수평 및 수직(지반에 대해)으로 편광된 마이크로파 방사선이 방출되는 것을 의미합니다.미국, 프랑스,^[11] 캐나다와 같은 일부 국가에서는 10년 말 또는 다음 초에 광범위한 배치가 이루어졌습니다.2013년 4월, 모든 미국 국립 기상국 NEXRAD는 완전히 ^[12]이중편파화되었습니다.

2003년부터 미국 국립해양대기청은 대기 음향에서 더 많은 시간 분해능을 제공하기 위해 기존의 포물선 안테나를 대체하는 단계별 배열 레이더를 실험해 왔습니다.이는 심한 뇌우의 경우에도 중요할 수 있습니다. 보다 시기적절한 데이터를 통해 뇌우의 진화를 더 잘 평가할 수 있기 때문입니다.

또한 2003년 국립과학재단은 엔지니어, 컴퓨터 과학자, 기상학자, 사회학자들이 기초 연구를 수행하고, 기술을 개발하고, 프로토트를 배치하기 위해 다학제적이고 다학제적인 다학제적인 대학 협력체인 CASA(Engineering Research Center for Collaborative Adaptive Sensing of the Atmosphere)를 설립했습니다.값싸고 빠른 스캔, 이중 편광, 기계 스캔 및 위상 배열 레이더로 일반적으로 샘플이 부족한 저대류권을 샘플링하여 기존 레이더 시스템을 증강시키도록 설계된 유형 엔지니어링 시스템.

2023년 미국 민간기업 Tomorrow.io 은 기상 관측 및 예측을 위한 Ka 밴드 우주 기반 레이더를 출시했습니다.

기상 레이더 작동 방식

레이더 펄스 전송

기상 레이더는 파라볼 안테나에 도파관으로 연결된 공동 마그네트론 또는 클라이스트론 튜브를 사용하여 1마이크로초 길이의 마이크로파 방사 방향 펄스를 보냅니다.1 ~ 10 cm의 파장은 관심있는 물방울이나 얼음 입자의 지름의 약 10배입니다. 왜냐하면 레일리 산란은 이러한 진동수에서 일어나기 때문입니다.이는 각 펄스의 에너지의 일부가 이 작은 입자들을 튕겨 나가 레이더 ^[15]스테이션으로 되돌아간다는 것을 의미합니다.

파장이 짧은 것은 입자가 작은 경우에 유용하지만 신호가 더 빨리 감쇠됩니다.따라서 10cm(S밴드) 레이더가 선호되지만 5cm C밴드 시스템보다 가격이 비쌉니다.3cm X-밴드 레이더는 단거리 단위에만 사용되며, 1cm Ka-밴드 기상레이더는 이슬비, ^[15]안개 등 소립자 현상 연구에만 사용됩니다.W 밴드(3mm) 기상 레이더 시스템은 대학에서 사용하는 데 제한이 있었지만, 더 빠른 감쇠로 인해 대부분의 데이터가 작동하지 않습니다.

레이더 펄스는 레이더 스테이션에서 멀어짐에 따라 분기됩니다.따라서 레이더 펄스가 통과하는 공기량은 스테이션에서 멀리 떨어진 지역일수록 크고, 가까운 지역일수록 작으므로 더 먼 거리에서 분해능이 감소합니다.150-200km의 음속 범위가 끝날 때, 한 번의 펄스로 스캔한 공기의 양은 세제곱 킬로미터 정도일 수 있습니다.이를 펄스 ^[16]볼륨이라고 합니다.

임의의 시점에서 주어진 펄스가 차지하는 공기의 부피는 ${\displaystyle 공식}$ v${\displaystyle }$= ${\displaystyle h^{}}$ r ${\displaystyle 2^{}}$ $≥$ 2 {\$displaystyle$\,{v$$=$hr^{$2}\$theta$^{$2$로 근사할 수 있습니다. 여기서 v는 펄스에 의해 둘러싸인 부피, h의 펄스 폭(예를 들어, 펄스의 지속 시간과 빛의 속도의 초 단위로 계산됨), r은 레이더로부터의 거리입니다.펄스가 이미 이동했고(예: 미터), θ ${\displaystyle \,\theta}$는 빔 폭(라디안 단위)입니다.이 공식은 빔이 대칭적으로 원형이고, "r"이 "h"보다 훨씬 크므로 펄스의 시작 또는 끝에서 "r"이 거의 같고, 볼륨의 모양은 깊이 "h"^[15]의 원뿔 파행이라고 가정합니다.

반송 신호 청취

각각의 펄스 사이에서 레이더 스테이션은 공기 중의 입자로부터 돌아오는 신호를 들을 때 수신기 역할을 합니다."청취" 주기의 지속 시간은 펄스 지속 시간보다 천 배 긴 밀리초 수준입니다.이 단계의 길이는 (광속으로 이동하는) 마이크로파 방사선이 검출기에서 기상 목표물까지 전파된 후 다시 되돌아오는 필요에 의해 결정됩니다. 이 거리는 수백 킬로미터가 될 수 있습니다.스테이션에서 타겟까지의 수평 거리는 펄스의 개시로부터 리턴 신호의 검출까지의 시간으로부터 단순하게 계산됩니다.시간은 공기 중의 빛의 속도에 곱하여 거리로 변환됩니다.

${\displaystyle {\text{Distance}}=c{\frac {\Delta}{2n}},}$

여기서 c = 299,792.458 km/s는 빛의 속도이고 n ≥ 1.0003은 공기의 굴절률입니다.

펄스가 너무 자주 방출되면 한 펄스의 리턴이 이전 펄스의 리턴과 혼동되어 거리 계산이 잘못됩니다.

높이결정

지구가 둥글기 때문에 진공상태의 레이더 빔은 지구의 역곡률에 따라 상승하게 됩니다.그러나 대기는 밀도가 감소하기 때문에 높이에 따라 굴절률이 감소합니다.이는 레이더 빔을 지면을 향해 약간 구부리는 것으로, 표준 대기에서는 빔의 곡률이 실제 지구 곡률의 4/3임을 고려하는 것과 맞먹습니다.안테나의 고도 각도 및 기타 고려 사항에 따라 다음 공식을 사용하여 ^[18]지상에서 목표물의 높이를 계산할 수 있습니다.

${\displaystyle H={\sqrt {r^{2}+(k_{e}a_{e})^{2}+2rk_{e}a_{e}\sin(\theta_{e}}}-k_{e}a_{e}+h_{a}}$

여기서:

r = 거리 레이더-표적,

k = 4/3,

a = 지구 반지름,

∙ = 레이더 지평선 위 고도각,

h = 지면 위 피드혼의 높이.

기상 레이더 네트워크는 필요에 따라 설정된 일련의 전형적인 각도를 사용합니다.각 스캔 회전 후 안테나 고도가 다음 사운드에 대해 변경됩니다.이 시나리오는 레이더 주변의 공기량을 최대 범위 내에서 스캔하기 위해 여러 각도에서 반복됩니다.통상 지상 15km, 레이더 거리 250km 이내에 데이터를 확보하기 위해 5~10분 이내에 스캔 전략을 완성합니다.예를 들어, 캐나다에서, 5 cm 날씨 레이더는 0.3도에서 25도 사이의 각도를 사용합니다.첨부된 이미지는 여러 각도를 사용할 때 스캔한 볼륨을 보여줍니다.지구의 곡률과 높이에 따른 굴절률의 변화로 인해 레이더는 최소 각도(녹색으로 표시)의 지면 위 높이 아래 또는 ^[19]최대 각도(중앙에 빨간색 원뿔로 표시)보다 레이더에 더 가깝게 "보이지" 못합니다.

반송 강도 보정

각 볼륨마다 목표물이 고유하지 않기 때문에 레이더 방정식은 기본적인 것 이상으로 개발되어야 합니다.${\displaystyle {Gt}_{}}$ = ${\displaystyle {Ar}_{}또는}$ ${\displaystyle {Gr}_{}}$ = ${\displaystyle G}$ ${\displaystyle$ G_${t$} =$A_{r}(\mathrm {or}$\,$G_{r$}) = $G$인 단정형 레이더를 가정합니다.

${\displaystyle P_{r}=P_{t}{{G^{2}\lambda ^{2}\lambda ^{2}\lambda } \over {(4\pi )}^{3}R^{4}}\propto {\frac {\lambda }{R^{4}}}$

${\displaystyle {Pr}_{}}$ ${\$가 전력을$$ $수신$하고, ${\displaystyle {Pt}_{}}${\$displaystyle \scriptstyle P_{t}$가 송신 $전력$이고,$$G ${\displaystyle$ \$scriptstyle$G$$}가 송수신 안테나의 이득이고, $①{\displaystyle }$ ${\$가 레이더 파장이고,${\displaystyle }$◦${\displaystyle$ \scriptstyle \$sigma}$는 $대상$의 레이더 단면이고 R ${\displaystyle$ \$scriptstyle$ R$}$은 전송기에서 대상까지의 ${\displaystyle \mathrm{거리}}$입니다.

이 경우 모든 대상의 횡단면을 ^[21]합산해야 합니다.

${\displaystyle \lot = {\bar {\lot }}=V\sum \lot _{j}=V\eta }$

${\displaystyle {\begin{case}V\quad =\mathrm {pass\,\,volume} \\qquad =\mathrm {pass\,\,length} \times \mathrm {beam\,\,width} \\qquad = {\frac {c\pass} {2} {\pi R^{2} {4}\end{case}}$

${\displaystyle 여기}$서 c$${\$displaystyle$\,$c}$는 광속, τ ${\displaystyle \,\$tau $}$는 펄스의 시간적 지속 시간, θ ${\displaystyle \,\theta}$는 라디안 단위의 빔 폭입니다.

두 방정식을 결합할 때:

${\displaystyle P_{r}=P_{t}{{G^{2}\lambda ^{2}} \over {{(4\pi)}^{3}R^{4}}{{\frac {c\lambda}{2}}{\frac {\pi R^{2}}\theta ^{4}\eta =P_{t}\tau G^{2}\lambda ^{2}\theta ^{2}}{\frac {c}{pi ^{2}}}{\frac {\eta}{R^{2}}}}}{\frac {\eta}}}.$

그 결과는 다음과 같습니다.

${\displaystyle P_{r}\propto {\frac {\eta}{R^{2}}}}$

반환은$R4$ {\$displaystyle \,R^{$4$\}\}$가 ${\displaystyle {아닌\mathrm{}}^{}}$R2 {\$displaystyle \,R^{2$}}와 반대로 달라집니다. 레이더와 다른 거리에서 오는 데이터를 비교하려면 이 비율로 정규화해야 합니다.

자료종류

반사율

대상으로부터의 반송 에코("반사율")를 분석하여 스캔된 볼륨의 강수율을 결정합니다.사용된 파장(1~10cm)은 표적이 주사파의 파장보다 훨씬 작아야 한다는 레일리 산란의 유효성 범위 내에 있기 때문에 속도에 비례하도록 보장합니다(10배).

레이더(Z_e)가 감지하는 반사율은 빗방울 지름(D)의 6제곱, 표적의 유전율(K) 제곱, 방울의 방울 크기 분포(예: 마셜-팔머의 N[D])에 따라 달라집니다.이것은 다음과 같은 형태의 절단된 감마 함수를 제공합니다.

${\displaystyle Z_{e}=\int _{0}^{Dmax}K^{2}N_{0}e^{-\Lambda D}D^{6}dD}$

반면, 강수 속도(R)는 입자의 수, 부피 및 낙하 속도(v[D])와 같습니다.

${\displaystyle R=\int _{0}^{Dmax}N_{0}e^{-\Lambda D}{\pi D^{3} \over 6}v(D)D}$

따라서_e Z와 R은 Z-R 관계라고 하는 두 형태 사이에 관계를 부여함으로써 해결할 수 있는 유사한 함수를 갖습니다.

Z = aR

a와 b는 강수 유형(눈, 비, 대류 또는 성층형)에 따라 달라지며, ${\displaystyle \Lambda$ K, N 및₀ v가 다릅니다.

• 안테나가 대기를 스캔할 때, 방위각의 모든 각도에서 마주치는 각 유형의 표적으로부터 일정한 반송 강도를 얻습니다.그런 다음 해당 대상에 대한 반사율을 평균하여 더 나은 데이터 집합을 갖습니다.
• 표적의 직경과 유전율의 변화는 레이더로 돌아가는 전력의 큰 변동성을 초래할 수 있기 때문에 반사율은 dBZ(동일한 스캔 볼륨을 채우는 표준 1mm 직경 강하에 대한 에코의 비율 로그의 10배)로 표시됩니다.

레이더 디스플레이에서 반사율을 판독하는 방법

레이더 반환은 일반적으로 색상 또는 레벨에 따라 설명됩니다.레이더 이미지의 색상은 일반적으로 약한 반품의 경우 파란색 또는 녹색에서 매우 강한 반품의 경우 빨간색 또는 마젠타까지 다양합니다.구두 보고서의 숫자는 신고의 심각성에 따라 증가합니다.예를 들어, 미국 국립 NEXRAD 레이더 사이트에서는 다양한 반사율 ^[23]수준에 대해 다음 척도를 사용합니다.

• 마젠타: 65dBZ (강수량이 매우 많고 시간당 16인치(410mm)를 초과하지만 우박일 가능성이 있음)
• 적색 : 50dBZ (시간당 2in(51mm)의 많은 강수량)
• 황색 : 35dBZ (시간당 0.25인치(6.4mm)의 적당한 강수량)
• 녹색 : 20dBZ (가벼운 강수)

강한 리턴(적색 또는 자홍색)은 폭우뿐만 아니라 뇌우, 우박, 강풍 또는 토네이도를 나타낼 수 있지만, 아래에 설명된 이유로 신중하게 해석해야 합니다.

항공협약

기상 레이더 귀환을 설명할 때, 조종사, 배차원 및 항공 교통 관제사는 일반적으로 세 가지 귀환 ^[24]레벨을 참조합니다.

• 레벨 1은 녹색 레이더 복귀에 해당하며, 이는 일반적으로 강수량이 적고 난기류가 거의 없음을 나타내며, 이로 인해 가시거리가 감소할 가능성이 있음을 나타냅니다.
• 레벨 2는 노란색 레이더 복귀에 해당하며, 이는 중간 정도의 강수량을 나타내며, 이는 매우 낮은 가시거리, 중간 정도의 난기류 및 항공기 승객의 불편한 승차감을 유발할 가능성을 나타냅니다.
• 레벨 3은 적색 레이더 복귀에 해당하며, 이는 폭우로 인해 뇌우가 발생하고 항공기에 심각한 난기류 및 구조적 손상이 발생할 가능성을 나타냅니다.

항공기는 가능한 한 레벨 2의 반환을 피하려고 노력할 것이며, 특별히 설계된 연구용 항공기가 아닌 한 레벨 3을 항상 피하게 될 것입니다.

강수형

상업용 텔레비전 방송국(지방 및 전국)과 날씨 웹사이트인 웨더 채널(The Weather Channel)과 어큐웨더(AccuWeather)가 제공하는 일부 디스플레이는 겨울 동안 강수 유형을 보여줍니다: 비, 눈, 혼합 강수(눈보라와 강추위).이는 레이더 데이터 자체에 대한 분석이 아니라 지표면 보고서(METAR)^[25]를 주로 사용하는 다른 데이터 소스로 수행된 사후 처리입니다.

레이더 에코가 적용되는 지역에 걸쳐 프로그램은 지표면 온도와 이슬점에 따라 강수 유형을 할당합니다.인간이 운영하는 스테이션과 특정 자동 장비(AWOS)에 의해 보고되는 강수 유형은 ^[26]더 높은 가중치를 가질 것입니다.그런 다음 프로그램은 정의된 구역으로 이미지를 생성하기 위해 보간 작업을 수행합니다.여기에는 계산으로 인한 보간 오류가 포함됩니다.강수대의 중간 규모 변화도 ^[25]없어질 것입니다.보다 정교한 프로그램은 NAM 및 WRF와 같은 모델에서 출력한 수치 기상 예측을 강수 유형에 사용하고 이를 레이더 에코에 첫 번째 추측으로 적용한 다음 지표면 데이터를 최종 출력에 사용합니다.

이중 편광(아래 섹션 Polarization) 데이터를 널리 사용할 수 있을 때까지 레이더 영상의 강수 유형은 간접적인 정보일 뿐이므로 주의해야 합니다.

속도

강수는 구름과 구름 아래에서 발견됩니다.낙하나 박편과 같은 가벼운 강수는 기류에 영향을 받으며, 스캐닝 레이더는 이 움직임의 수평 성분을 포착할 수 있어 강수가 있는 풍속과 방향을 추정할 수 있습니다.

레이더 스테이션에 대한 표적의 움직임은 도플러 효과로 인해 레이더 펄스의 반사 주파수에 변화를 일으킵니다.기상 에코의 경우 속도가 70미터/초 미만이고 레이더 파장이 10cm인 경우 이는 0.1ppm에 불과합니다.이 차이는 너무 작아서 전자 기기로는 알 수 없습니다.그러나 각 펄스 사이에서 타겟이 약간 이동함에 따라 반환되는 파형에는 현저한 위상 차이가 발생하거나 펄스에서 펄스로 위상이 이동합니다.

펄스쌍

도플러 기상레이더는 이 위상차(펄스쌍차)를 이용해 강수의 움직임을 계산합니다.대상이 약간 이동한 동일한 스캔 볼륨에서 연속적으로 돌아오는 펄스의 강도는 다음과 같습니다.^[15]

${\displaystyle I=I_{0}\sin \left({\frac {4\pi (x_{0}+v\Deltaat)}{\limit}}\right)=I_{0}\sin \left(\Theta _{0}+\Delta \right)\n\delta {\case}x={\text{radar에서 타겟까지의 거리}}\\delta ={\text{radar 파장}}\\delta t ={\text{two pulse 사이의 시간}\end{case}}$

따라서 $\Delta$ ${\displaystyle \Delta }$ = 4 Δ v ${\displaystyle \frac{}{}}$ t$$Δ {\$displaystyle \Delta$ \$Theta$= {\$frac {4\pi$ v$\Delta}{\display$ v = 목표 속도 = ${\displaystyle \frac{\mathrm{\Delta }}{}}$ ${\displaystyle \frac{}{}}$ Δ ${\displaystyle \frac{4}{}}$Δ t {\displaystyle {\$frac \delta$ \$Theta }{4\pi \Delta$ t$\}\}.$이 속도는 레이더와 표적 사이의 거리 대 시간의 방사상 변화만을 주기 때문에 방사상 도플러 속도라고 불립니다.움직임의 실제 속도와 방향은 아래에 설명된 과정에 의해 추출되어야 합니다.

도플러 딜레마

펄스 쌍 사이의 위상은 -$$π {\$displaystyle \pi}$ 및 + π ${\displaystyle \pi$의 범위로 다양할 수 있으므로, 명확하지 않은 도플러 속도 범위는

V = ± ${\displaystyle \pm$} λ 4 δ$${\$frac${\displaystyle {\display} {$4\Delta}}$

이것을 나이퀴스트 속도라고 합니다.이는 연속적인 펄스 사이의 시간에 반비례합니다. 간격이 작을수록 더 큰 속도 범위입니다.그러나 반사율의 최대 범위는$Δt$ {\displaystyle \$Delta$에 정비례함을 알 수 있습니다.

x = $c$ δ t ${\displaystyle \frac{}{}}${\$displaystyle${\$frac {c\Deltat}{2}}$

선택은 속도 범위를 희생하면서 반사율에서 범위를 늘리거나 반사율에서 범위를 희생하면서 후자를 늘립니다.일반적으로 반사율의 경우 유용한 범위 타협은 100-150km입니다.즉, 5cm 파장의 경우(그림 참조), 12.5~18.75m/초의 명확한 속도 범위가 생성됩니다(각각 150km 및 100km의 경우).NEXRAD와 ^[15]같은 10 cm 레이더의 경우, 명백한 속도 범위는 두 배가 될 것입니다.

두 개의 교대 펄스 반복 주파수(PRF)를 사용하는 일부 기술은 더 큰 도플러 범위를 허용합니다.첫 번째 펄스 속도로 기록된 속도는 두 번째 펄스 속도와 같거나 다를 수 있습니다.예를 들어, 어떤 속도의 최대 속도가 10m/초이고 다른 속도의 최대 속도가 15m/초인 경우.양쪽에서 오는 데이터는 최대 10m/s까지 동일하며, 그 이후에는 다를 것입니다.그러면 두 반환 사이의 수학적 관계를 찾고 두 PRF의 한계를 넘어서는 실제 속도를 계산할 수 있습니다.

도플러 해석

동쪽으로 이동하는 균일한 폭풍우 속에서 서쪽을 가리키는 레이더 빔은 빗방울이 자신을 향해 이동하는 것을 "보고", 동쪽을 가리키는 빔은 빗방울이 멀어지는 것을 "보고" 있을 것입니다.빔이 북쪽 또는 남쪽으로 스캔할 때 상대적인 움직임은 ^[15]나타나지 않습니다.

시놉틱

시놉틱 스케일 해석에서 사용자는 레이더 커버리지 영역에 걸쳐 다양한 레벨의 바람을 추출할 수 있습니다.빔이 레이더 주위를 360도 스캔하기 때문에 데이터는 모든 각도에서 나오고 개별 각도에 대한 실제 바람의 방사상 투영이 됩니다.이 스캔에 의해 형성된 강도 패턴은 코사인 곡선(강수 움직임에서 최대, 수직 방향에서 0)으로 나타낼 수 있습니다.그러면 레이더 화면에 충분한 탐지 범위가 있는 한 입자의 움직임의 방향과 강도를 계산할 수 있습니다.

하지만 빗방울이 떨어지고 있습니다.레이더는 방사상 성분만 보고 지상에서 일정한 고도를 갖기 때문에, 방사상 속도는 낙하 속도의 일부에 의해 오염됩니다.이 구성요소는 작은 고도 각도에서는 무시할 수 있지만 더 높은 스캔 ^[15]각도에서는 고려해야 합니다.

메소 스케일

속도 데이터에서 레이더 탐지 범위에 위에서 언급한 것과 바람이 다른 작은 영역이 있을 수 있습니다.예를 들어, 뇌우는 종종 회전과 난류를 포함하는 중규모의 현상입니다.이것들은 단지 몇 평방 킬로미터에 불과할 수도 있지만, 반경 속도의 변화로 볼 수 있습니다.사용자는 회전과 관련된 바람의 속도 패턴(메조사이클론, 수렴(유출 경계), 발산(다운버스트) 등을 인식할 수 있습니다.

분극화

낙하하는 액체 상태의 물방울은 낙하하는 동안 공기의 항력계수(물방울)에 의해 수평축이 커지는 경향이 있습니다.이로 인해 물 분자 쌍극자가 그 방향으로 향하게 됩니다. 따라서 일반적으로 레이더 빔은 최대 신호 반사를 수신하기 위해 수평으로 편광됩니다.

직교편파와 함께 두 펄스가_V 동시에_H 전송되는 경우(각각 수직 및 수평, Z 및 Z), 두 개의 독립적인 데이터 세트가 수신됩니다.이러한 신호는 여러 가지 유용한 ^[27][28]방법으로 비교할 수 있습니다.

• 차동 반사율(Z_dr) – 차동 반사율은 반사된 수평 및 수직 전력이 Z/Z로_HV 되돌아오는 비율에 비례합니다.무엇보다도 물방울 모양을 알 수 있는 좋은 지표입니다.차동 반사율은 또한 공기 중에서 떨어질 때 큰 방울이 작은 방울보다 공기역학적 힘에 의해 변형될 수 있으므로(즉, 큰 방울이 공기 중에서 떨어질 때 "햄버거 빵 모양"이 될 가능성이 더 높음) 평균 방울 크기의 추정치를 제공할 수 있습니다.
• 상관 계수(Correlation Coefficient, ρ) – 반영된 수평 및 수직 검정력 사이의 통계적 상관 관계입니다.1 근처의 높은 값은 균일한 강수 유형을 나타내는 반면 낮은 값은 비와 눈, 우박과 같은 혼합 강수 유형의 지역 또는 극단적인 경우 높은 곳의 잔해를 나타냅니다. 일반적으로 토네이도 잔해 및 토네이도 소용돌이 신호와 일치합니다.
• LDR(Linear Depolarization Ratio) – 수평 펄스에서 수직 방향으로 전력을 회수하거나 수직 펄스에서 수평 방향으로 전력을 회수하는 비율입니다.강수 유형이 혼합된 지역을 나타낼 수도 있습니다.
• 차동 위상(${\displaystyle {\Delta }_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{dp}}_{}}${\$displaystyle \Phi_{dp$ – 차동 위상은 수평 펄스와 수직 펄스 사이의 리턴된 위상 차이를 비교한 것입니다.위상의 이러한 변화는 수평 및 수직 편광의 전파 경로를 따른 파동 사이클 수(또는 파장)의 차이로 인해 발생합니다.구름과 강수 입자의 움직임에 의해 발생하는 도플러 주파수 이동과 혼동해서는 안 됩니다.반사전력에 모두 의존하는 차동 반사율, 상관계수, 선형 탈분극비와 달리 차동 위상은 '전파 효과'입니다.강우량의 매우 좋은 추정치이며 감쇠에 영향을 받지 않습니다.미분상(특정 미분상, K_dp)의 범위 도함수는 강수/감쇠가 강한 지역을 국산화하는 데 사용될 수 있습니다.

입자 형태에 대한 더 많은 정보가 있는 이중 편광 레이더는 공기 중의 잔해와 강수량을 더 쉽게 구별할 수 있어 ^[29]토네이도의 위치를 더 쉽게 파악할 수 있습니다.

도플러 기상 레이더에 의해 생성되는 반사율, 속도, 스펙트럼 폭에 이 새로운 지식이 더해지면서, 연구자들은 강수 유형, 비기상학적 목표를 구별하고 더 나은 강우 축적 ^[27][30][31]추정치를 산출하기 위한 알고리즘을 개발하는 작업을 하고 있습니다.미국에서 NCAR과 NSSL은 이 ^[27][32]분야의 세계적인 리더였습니다.

NOAA는 NSSL에 이중 편광 레이더에 대한 테스트 배치를 수립하고 모든 ^[12]10cm NEXRAD 레이더에 이중 편광을 장착했으며, 2013년 4월에 완료되었습니다.2004년 앨라배마주 헌츠빌에 위치한 아머 도플러 웨더 레이더에는 SIGMET 안테나 장착형 수신기가 장착되어 운용자에게 이중 극성 기능을 제공했습니다.캐나다 몬트리올에 위치한 맥길 대학교 J.S. 마샬 레이더 관측소는 기기를 변환(^[33]1999)했으며 데이터는 몬트리올에 있는 환경 캐나다에서 2018년 ^[34][35]폐쇄될 때까지 운영적으로 사용되었습니다.캐나다의 또 다른 환경 레이더인 킹 시티(토론토 북부)는 ^[36]2005년에 이중 편광을 보였습니다. 이 레이더는 5cm 파장을 사용하여 더 ^[37]큰 감쇠를 경험합니다.캐나다 환경은 점차 모든 레이더를 이중 ^[38]편광으로 전환하고 있습니다.메테오-프랑스는 이중 편광 도플러 레이더를 네트워크 ^[39]커버리지에 통합할 계획입니다.

레이더 디스플레이 방법

사용자의 요구를 해결하기 위해 시간이 지남에 따라 레이더 스캔의 데이터를 표시하는 다양한 방법이 개발되었습니다.다음은 일반적이고 전문화된 디스플레이 목록입니다.

평면위치지시등

데이터가 한 번에 하나의 각도를 얻기 때문에, 데이터를 표시하는 첫 번째 방법은 2차원 영상에서 레이더 복귀의 레이아웃일 뿐인 PPI(Plan Position Indicator)였습니다.중요한 것은 서로 다른 거리에서 레이더로 들어오는 데이터가 지상의 서로 다른 높이에 있다는 것입니다.

이는 레이더 근처에서 보이는 높은 비의 속도가 지상에 도달하는 것과 비교적 가깝기 때문에 매우 중요하지만 160km 떨어진 곳에서 보이는 비의 양은 지상에서 약 1.5km 떨어져 있고 지표에 도달하는 양과 크게 다를 수 있습니다.따라서 레이더와 다른 거리에서 기상 메아리를 비교하는 것은 어렵습니다.

PPI는 레이더 근처의 지면 에코에 영향을 받습니다.이것들은 진짜 메아리로 잘못 해석될 수 있습니다.그러한 단점을 보완하기 위해 다른 제품들과 데이터에 대한 추가적인 처리가 개발되었습니다.

용도: 반사율, 도플러 및 편광 데이터는 PPI를 사용할 수 있습니다.

도플러 데이터의 경우 지표면 또는 폭풍에 대한 두 가지 관점이 가능합니다.다양한 고도에서 바람을 추출하기 위한 비의 일반적인 움직임을 볼 때는 레이더와 관련된 데이터를 사용하는 것이 좋습니다.그러나 뇌우 아래에서 회전이나 윈드시어를 찾을 때는 일반적인 강수의 움직임을 뺀 폭풍 상대 영상을 사용하는 것이 좋습니다. 사용자는 마치 구름 위에 앉아 있을 것처럼 공기의 움직임을 볼 수 있습니다.

정고도 평면위치지시등

일부 PPI 문제를 피하기 위해 캐나다 연구진이 일정고도 계획 위치 표시기(CAPPI)를 개발했습니다.레이더 데이터를 통한 수평 단면입니다.이를 통해 레이더와 거리가 다른 동일한 지점의 강수량을 비교하고 지상 에코를 피할 수 있습니다.데이터가 지상의 일정 높이에서 촬영되지만, 지상국의 보고서와 레이더 데이터 사이의 관계를 추론할 수 있습니다.

CAPI는 레이더의 수평 부근에서 수직 부근까지 많은 각도가 필요한 높이에 최대한 가까운 절단면을 갖도록 요구합니다.그 후에도 일정 거리가 지나면 사용 가능한 각도가 없고 CAPI는 가장 낮은 각도의 PPI가 됩니다.위의 각도도에 있는 지그재그 라인은 1.5 km 및 4 km 높이의 CAPI를 생산하는 데 사용된 데이터입니다.120km 이후 구간은 동일한 데이터를 사용하고 있습니다.

사용.

CAPI는 레이더의 각 지점에서 원하는 높이에 가장 가까운 각도를 사용하기 때문에, 데이터는 이미지에서 볼 수 있듯이 레이더 커버리지의 다른 지점에서 약간 다른 고도에서 비롯될 수 있습니다.따라서 이러한 높이 변화를 최소화하기 위해 충분한 수의 사운딩 각도를 갖는 것이 중요합니다.또한 노이즈가 없는 이미지를 생성하기 위해서는 데이터의 종류가 높이에 따라 비교적 점진적으로 변경되어야 합니다.

반사율 데이터는 높이와 비교적 매끄럽고, CAPI는 주로 표시에 사용됩니다.그러나 속도 데이터는 높이에 따라 방향성이 빠르게 변할 수 있으며 이들의 CAPI는 일반적이지 않습니다.맥길 대학만이 레이더에 ^[40]잡힌 24개의 각도를 가진 도플러 CAPI를 정기적으로 생산하고 있는 것 같습니다.그러나 일부 연구자들은 열대 사이클론과 NEXRAD 제품 ^[41]개발을 연구하기 위해 속도 CAPI를 사용한 논문을 발표했습니다.마지막으로, 극성 데이터는 최근의 것이고 종종 잡음이 납니다.SIGMET 회사가 그러한 종류의 ^[42]이미지를 생성할 수 있는 소프트웨어를 제공하지만, 그들을 위한 CAPI의 정기적인 사용은 없는 것 같습니다.

수직복합재

PPI 문제에 대한 또 다른 해결책은 지상층에서 최대 반사율의 이미지를 생성하는 것입니다.이 해는 일반적으로 사용 가능한 각도의 수가 작거나 변동이 있을 때 취합니다.미국 국립 기상청은 스캔 계획이 필요에 따라 4~14개의 각도로 달라질 수 있어 매우 거친 CAPI를 만들 수 있기 때문에 이러한 복합재를 사용하고 있습니다.복합 재료는 층에서 강한 에코가 누락되지 않고 도플러 속도를 이용한 치료로 지면 에코가 제거됨을 보장합니다.기본 제품과 복합 제품을 비교하면 버가 및 업드래프트 존을 찾을 수 있습니다.

누계

레이더 데이터의 또 다른 중요한 용도는 수문학적 계산에 사용하기 위해 대규모 유역에 내린 강수량을 평가하는 능력입니다. 이러한 데이터는 홍수 제어, 하수도 관리 및 댐 건설에 유용합니다.레이더 날씨로부터 계산된 데이터는 지상국의 데이터와 함께 사용될 수 있습니다.

레이더 축적물을 생성하기 위해서는 한 PPI 또는 CAPI 사이의 해당 지점에 대한 평균 값으로 한 지점에 대한 비의 속도를 추정한 다음 해당 이미지 사이의 시간을 곱해야 합니다.더 긴 시간을 원한다면, 그 시간 동안 이미지에서 이미지로 축적된 것들을 모두 합산해야 합니다.

에코탑스

항공은 레이더 데이터를 많이 사용합니다.이 분야에서 특히 중요한 하나의 지도는 비행 계획과 위험한 날씨를 피하기 위한 에코탑입니다.대부분의 국가의 기상 레이더는 3D 데이터 세트가 커버리지 영역에 걸쳐 있을 정도로 충분한 각도를 스캔합니다.부피 내에서 강수량이 발견되는 최대 고도를 비교적 쉽게 추정할 수 있습니다.그러나, 구름의 꼭대기는 아닙니다. 구름은 항상 강수량 위로 뻗어있기 때문입니다.

수직단면

구름의 수직 구조, 특히 뇌우나 융해층의 수준을 알기 위해 기상학자들은 레이더 데이터의 수직 단면적 결과물을 이용할 수 있습니다.이렇게 하려면 스캔한 여러 각도에서 찍은 좌표 A부터 B까지 선을 따라 데이터만 표시합니다.

범위 높이 표시기

기상 레이더가 수직 축으로만 스캔하는 경우 복합 PPI 기울기를 사용하여 복합 수직 슬라이스를 사용할 때보다 훨씬 높은 해상도의 데이터를 얻을 수 있습니다.이 출력은 RHI(Range Height Indicator)라고 불리며, 폭풍의 세부적인 소규모 수직 구조를 볼 때 탁월합니다.전술한 바와 같이, 이는 위에서 언급한 수직 단면과는 상이하며, 즉, 레이더 안테나가 수직으로만 스캐닝되고, 현장 주변의 360도 전체를 스캐닝하지 않기 때문입니다.이런 종류의 제품은 일반적으로 연구용 레이더에서만 구입할 수 있습니다.

레이더망

지난 수십 년간 레이더 네트워크는 넓은 지역을 포괄하는 합성 뷰를 생성할 수 있도록 확장되었습니다.예를 들어, 미국, 캐나다, 유럽과 일본과 같은 모든 주요 국가들은 모든 레이더를 포함하는 이미지를 만듭니다.이것은 사소한 일이 아닙니다.

실제로 이러한 네트워크는 빔 폭, 파장 및 보정과 같은 다른 특성을 가진 다양한 유형의 레이더로 구성될 수 있습니다.네트워크를 통해 데이터를 매칭할 때, 특히 두 대의 레이더가 동일한 지점을 탐지할 때 사용할 데이터를 결정할 때 이러한 차이를 고려해야 합니다.만약 한 사람이 더 강한 에코를 사용하지만 그것이 가장 먼 레이더에서 나온다면, 땅에 닿기 전에 증발할 수 있는 비나 눈으로부터 오는 더 높은 고도로부터의 리턴을 사용합니다.가장 근접한 레이더의 데이터를 사용하면 뇌우를 통과하여 약화될 수 있습니다.레이더 네트워크를 이용한 강수의 합성 이미지는 모든 제한을 염두에 두고 만들어집니다.

자동 알고리즘

기상학자들이 위험한 날씨를 감지하는 것을 돕기 위해, 기상 레이더 치료 프로그램에 수학적 알고리즘이 도입되었습니다.이는 도플러 속도 데이터가 더 복잡하기 때문에 분석에 특히 중요합니다.양극화 데이터는 더 많은 알고리즘을 필요로 할 것입니다.

반사율에 ^[15]대한 주요 알고리즘:

• VIL(Vertical Integrated Liquid)은 구름의 총 강수량을 추정한 것입니다.
• VIL Density는 VIL을 클라우드 탑의 높이로 나눈 값입니다.뇌우 속에 대형 우박이 내릴 가능성을 보여주는 단서입니다.
• VIL을 사용하여 구름 아래에서 바람을 추정할 수 있는 잠재적인 돌풍과 주어진 폭풍 셀에 대한 에코탑(구름 상단으로 추정되는 레이더)의 높이.
• 우박의 존재와 그 크기를 추정하는 우박 알고리즘.

도플러 ^[15]속도에 대한 주요 알고리즘:

• 메조사이클론 탐지: 작은 원형 영역에서의 속도 변화에 의해 촉발됩니다.이 알고리즘은 레이더의 방사선을 따라 속도의 0선을 가진 인바운드/아웃바운드 속도의 "더블"을 검색하고 있습니다.보통 메조사이클론 검출은 두 개 이상의 빔의 누적된 진행 기울기에서 발견되어야 뇌우 구름으로 회전하는 데 중요합니다.
• TVS 또는 Tornado Vortex Signature 알고리즘은 기본적으로 많은 스캔 각도를 통해 발견되는 큰 속도 임계값을 가진 메조사이클론입니다.이 알고리즘은 NEXRAD에서 토네이도 발생 가능성을 나타내기 위해 사용됩니다.
• 낮은 레벨의 윈드 시어(wind shear.이 알고리즘은 데이터의 지점마다 풍속의 변화를 감지하고 레이더 빔에 수직인 제로 라인으로 인바운드/아웃바운드 속도의 두 배를 찾습니다.윈드 시어는 다운드래프트(다운버스트 및 마이크로버스트), 돌풍 전선 및 뇌우 아래의 난류와 관련이 있습니다.
• VAD 윈드 프로파일(VWP)은 도플러 섹션에서 설명한 기술을 사용하여 다양한 대기 상층부에서 수평풍의 방향과 속도를 추정하는 디스플레이입니다.

애니메이션

레이더 제품의 애니메이션은 반사율과 속도 패턴의 진화를 보여줄 수 있습니다.사용자는 움직임을 추정하고 발전 또는 소멸을 관찰하는 능력을 포함하여 기상 현상의 역학에 대한 정보를 추출할 수 있습니다.이를 통해 나중에 설명할 비기상학적 아티팩트(허위 에코)가 드러날 수도 있습니다.

지리공간 요소가 포함된 레이더 통합 디스플레이

미국에서 인기 있는 기상 레이더 데이터의 새로운 프레젠테이션은 지리적 지도, 고속도로, 주/군 경계 및 기상 경고와 같은 지리적 요소가 있는 지도에 레이더 데이터를 투영하는 RIDGE(Radar Integrated Display)를 통한 것입니다.프로젝션은 사용자에게 다양한 지리적 요소를 선택할 수 있도록 유연한 경우가 많습니다.이는 일정 ^[44][45]기간 동안 레이더 데이터의 애니메이션과 함께 자주 사용됩니다.

제한사항 및 아티팩트

레이더 데이터 해석은 대기와 기상 목표에 대한 많은 가설에 따라 달라집니다.^[46]

• 국제 표준 대기.
• 레일리 산란을 준수할 수 있을 정도로 충분히 작은 목표물로, 결과적으로 리턴은 강수 속도에 비례합니다.
• 빔에 의해 스캔된 볼륨은 기상학적 대상(비, 눈 등)으로 가득 차 있으며, 모두 동일한 종류이며 균일한 농도입니다.
• 감쇄 없음
• 증폭 없음
• 빔의 측면 로브로부터의 리턴은 무시할 수 있습니다.
• 빔은 가우스 함수 곡선에 가까우며 전력이 폭의 절반으로 감소합니다.
• 나가는 파와 돌아오는 파는 비슷하게 편광되어 있습니다.
• 다중 반사에서 반환되지 않습니다.

이러한 가정이 항상 충족되는 것은 아닙니다. 신뢰할 수 있는 메아리와 의심스러운 메아리를 구별할 수 있어야 합니다.

이상전파(비표준대기)

첫 번째 가정은 레이더 빔이 높이에 따라 일정 속도로 냉각되는 공기를 통과해 움직인다는 것입니다.에코의 위치는 이 가설에 크게 의존합니다.하지만 실제 대기는 일반적인 것과 크게 다를 수 있습니다.

초굴절

온도의 반전은 종종 지면 근처에 형성됩니다. 예를 들어, 밤에 공기 냉각을 통해 높은 곳에서 따뜻하게 유지됩니다.공기의 굴절률이 정상보다 빠르게 감소함에 따라 레이더 빔은 위쪽으로 계속 이동하는 대신 지면을 향해 구부러집니다.결국, 그것은 땅에 부딪혀 레이더를 향해 반사될 것입니다.그러면 처리 프로그램이 정상 상태에서 ^[46]했을 높이와 거리에 리턴 에코를 잘못 배치하게 됩니다.

이러한 유형의 오귀환은 야간 냉각 또는 해양 반전에 의한 것이라면 타임 루프에서 발견하기가 비교적 쉽습니다. 한 지역에 걸쳐 매우 강한 반향이 발생하여 크기가 옆으로 퍼져 나가지만 움직이지 않고 강도가 크게 달라지는 것을 볼 수 있기 때문입니다.그러나 따뜻한 전선 앞에 온도의 반전이 존재하고 비정상적인 전파 메아리는 실제 비와 섞입니다.

이 문제의 극단적인 점은 반전이 매우 강하고 얕을 때 레이더 빔이 도파관 경로를 따라야 하기 때문에 지면을 향해 여러 번 반사된다는 것입니다.이렇게 하면 레이더 영상에 강력한 에코 대역이 여러 개 생성됩니다.

이러한 상황은 온도가 상승하거나 ^[47]높이에 따라 수분이 급격하게 감소하는 것에서 발견할 수 있습니다.전자의 경우에는 인지하기 어려울 수 있습니다.

굴절하

반면 공기가 불안정하고 높이가 표준 대기보다 빨리 식으면 빔이 ^[47]예상보다 높게 마무리됩니다.실제 높이보다 높은 강수량이 발생하고 있음을 의미합니다.이러한 오류는 해당 영역에 대한 추가적인 온도 경과율 데이터 없이는 탐지하기 어렵습니다.

비 레일리 표적

강수율을 안정적으로 추정하려면 ^[15]레일리 산란에 따라 목표물이 레이더파의 10배 이상 작아야 합니다.이것은 물 분자가 되돌아오기 위해 레이더 파동에 의해 흥분되어야 하기 때문입니다.보통 5cm 또는 10cm 파장 레이더가 사용되기 때문에 비나 눈의 경우에는 상대적으로 그렇습니다.

그러나, 매우 큰 하이드로메터의 경우, 파장이 돌과 같으므로, 미에 이론에 따라 복귀 수준이 떨어집니다.55dBZ 이상의 리턴은 우박으로 발생할 가능성이 높지만 크기에 따라 달라지지는 않습니다.반면, 구름 방울과 같은 매우 작은 목표물은 너무 작아서 흥분할 수 없고 일반 기상 레이더에서 기록적인 수익을 내지 못합니다.

해상도 및 부분적으로 채워진 스캔 볼륨

기사의 시작에서 보여주듯이, 레이더 빔은 물리적 차원을 가지며 데이터는 각 ^[46]고도의 각도를 따라 연속적이 아닌 이산 각도로 샘플링됩니다.이렇게 하면 스캔한 해상도 볼륨에서 반사율, 속도 및 편광 데이터에 대한 반환 값의 평균이 됩니다.

왼쪽 그림의 맨 위에는 윈드 프로파일러가 머리 위를 지나던 뇌우가 포착된 모습이 담겨 있습니다.이것은 150미터 수직 및 30미터 수평 해상도의 구름을 통과하는 수직 단면과 같습니다.반사율은 짧은 거리에서 변화가 큽니다.이것을 일반적인 기상 레이더가 그림의 아래쪽 60km에서 볼 수 있는 시뮬레이션된 뷰와 비교해 보십시오.모든 것이 잘 마무리 되었습니다.레이더의 더 거친 해상도는 영상을 흐릿하게 만들 뿐만 아니라, 소리는 에코가 없는 영역을 통합하여 뇌우를 실제 경계 너머로 확장시킵니다.

이것은 기상 레이더의 출력이 얼마나 실제와 비슷한지 보여줍니다.오른쪽의 이미지는 거의 일치하는 두 레이더의 실제 데이터를 비교합니다.TDWR은 다른 것의 약 절반의 빔 폭을 가지며 NEXRAD보다 두 배 더 많은 세부 정보를 볼 수 있습니다.

새로운 장비를 사용하면 해상도가 향상될 수 있지만 그렇지 않은 것도 있습니다.앞서 언급한 바와 같이 스캔된 볼륨은 거리에 따라 증가하므로 빔이 부분적으로만 채워질 가능성도 증가합니다.이는 더 먼 거리에서 강수율을 과소평가하게 만들고 비가 멀어질수록 더 가벼워진다고 사용자를 속입니다.

보 기하학

레이더 빔은 ^[15]슬릿을 통과하는 빛의 회절 패턴과 비슷한 에너지 분포를 가지고 있습니다.이것은 초점에서 도파관의 슬릿을 통해 파동이 포물선 안테나로 전달되기 때문입니다.대부분의 에너지는 빔의 중심에 있으며 각 면의 가우스 함수에 가까운 곡선을 따라 감소합니다.그러나 중심에서 벗어난 각도로 대상을 표본으로 추출하는 2차 방출 정점이 있습니다.설계자들은 그러한 로브에 의해 전달되는 전력을 최소화하려고 시도하지만, 그러한 로브들은 제거될 수 없습니다.

2차 엽이 산이나 강한 뇌우와 같은 반사 목표물에 부딪힐 때, 에너지의 일부는 레이더에 반사됩니다.이 에너지는 상대적으로 약하지만 중심 피크가 다른 방위각을 비추는 것과 동시에 도달합니다.따라서 처리 프로그램에 의해 에코가 잘못 배치됩니다.이것은 실제 날씨 메아리를 넓혀서 양쪽에 약한 값을 덧씌우는 효과가 있습니다.이로 인해 사용자는 실제 ^[46]에코의 정도를 과대평가하게 됩니다.

비기상표적

하늘에는 비와 눈 이상의 것이 있습니다.기상 레이더에 의해 다른 물체는 비나 눈으로 잘못 해석될 수 있습니다.곤충과 절지동물들은 바람에 휩쓸려 가고 새들은 그들만의 ^[48]진로를 따라갑니다.이와 같이, 기상 레이더 영상 내의 미세한 선 패턴은 수렴하는 바람과 관련되어 있으며, 곤충의 ^[49]회귀가 지배적입니다.조류 이동은 지구 대기 중 가장 낮은 2000m 이내에서 밤새 발생하는 경향이 있으며, 기상 레이더, 특히 WSR-88D에 의해 수집된 바람 프로파일을 30-60km/^[50]h까지 증가시켜 오염시킵니다.레이더 영상 내의 다른 물체는 다음과 같습니다.^[46]

• 군용기가 적을 속이기 위해 떨어뜨린 얇은 금속 조각(왕겨).
• 산, 건물, 항공기 등 견고한 장애물
• 땅과 바다의 어수선함.
• 주변 건물의 반사("도시 스파이크").

그러한 외부 물체는 훈련된 눈이 그것들을 구별할 수 있도록 하는 특징을 가지고 있습니다.반사율, 도플러, 편광 데이터를 이용한 데이터 후처리로 일부를 제거할 수도 있습니다.

풍력단지

현대 풍력 발전소에 있는 풍차의 회전 날개는 레이더 빔이 그 경로에 있다면 레이더 빔을 다시 레이더로 되돌려 놓을 수 있습니다.날들이 움직이고 있기 때문에, 에코는 속도를 가질 것이고 실제 강수로 ^[51]오인될 수 있습니다.풍력 발전소가 가까울수록 되돌아오는 힘이 강해지고, 여러 타워에서 나오는 신호가 합쳐지는 힘이 강합니다.일부 조건에서 레이더는 심지어 토네이도 소용돌이 신호 알고리즘에 대해 기상 레이더에 거짓 양성을 생성하는 방향 및 방향 속도를 볼 수 있습니다. 이러한 사건은 2009년 캔자스 ^[52]주 닷지 시티에서 발생했습니다.

빔에 서 있는 다른 구조물과 마찬가지로 풍차 너머에서 레이더가 돌아오는 것에 대한 감쇄도 과소평가를 초래할 수 있습니다.

감쇄

기상 레이더에 사용되는 마이크로파는 사용되는 파장에 따라 비에 흡수될 수 있습니다.10cm 레이더의 경우, 이 감쇠는 무시할 ^[15]수 있습니다.이것이 미국 NEXRAD와 같이 수분 함량이 높은 국가들이 10cm 파장을 사용하는 이유입니다.더 큰 안테나, 클라이스트론 및 기타 관련 장비의 비용은 이 이점을 통해 상쇄됩니다.

5cm 레이더의 경우 폭우 시 흡수가 중요해지고 이러한 감쇠로 인해 강한 ^[15]뇌우와 그 너머의 메아리가 과소평가됩니다.캐나다와 다른 북부 국가들은 이러한 지역의 강수량이 보통 덜 강하기 때문에 비용이 덜 드는 종류의 레이더를 사용합니다.그러나 사용자는 데이터를 해석할 때 이 특성을 고려해야 합니다.위의 이미지들은 강력한 메아리의 선이 레이더 위를 이동할 때 어떻게 사라지는 것처럼 보이는지 보여줍니다.이러한 행동을 보완하기 위해 레이더 사이트는 동일한 폭풍에 대한 다양한 관점을 제공하기 위해 커버리지가 다소 겹치도록 선택되는 경우가 많습니다.

파장이 짧아지면 더욱 감쇄되며 단거리^[15] 레이더에서만 유용합니다.미국의 많은 텔레비전 방송국들은 시청 지역을 커버하기 위해 5 cm의 레이더를 가지고 있습니다.한계를 알고 이를 현지 NEXRAD와 함께 사용하면 기상학자가 사용할 수 있는 데이터를 보완할 수 있습니다.

이중편파 레이더 시스템의 보급으로 인해 강우 감쇠 보상을 위한 강력하고 효율적인 접근법이 현재 운영 ^[53][54][55]기상 서비스에 의해 구현되고 있습니다.눈 입자에 대한 기상 레이더에서의 감쇠 보정은 활발한 연구 주제입니다.^[56]

밝은 밴드

레이더 빔의 반사율은 표적의 직경과 반사 능력에 따라 달라집니다.눈송이는 크지만 약하게 반사되는 반면, 빗방울은 작지만 매우 ^[15][57]반사적입니다.

눈이 영하의 온도층을 통과할 때, 그것은 녹아서 비가 됩니다.반사율 방정식을 사용하면 유전율의 변화가 크기의 변화를 보상하기 때문에 녹기 전의 눈과 그 후의 비의 수익이 크게 다르지 않음을 증명할 수 있습니다.하지만, 녹는 과정 동안, 레이더 파동은 눈송이가 ^[15][57]물로 덮일 때 매우 큰 물방울과 비슷한 것을 "보고" 있습니다.

이는 강수로 오인할 수 있는 향상된 수익을 제공합니다.PPI에서는 일련의 CAPI에 있는 동안 빔이 녹는 수준을 넘는 고도에서 강수 고리가 강하게 나타나고, 그 수준 근처에 있는 것들만 더 강한 에코를 갖게 됩니다.밝은 대역을 확인하는 좋은 방법은 ^[46]위의 그림과 같이 데이터를 통해 수직 단면을 만드는 것입니다.

반대되는 문제는 레이더 복귀가 비말 직경의 6제곱에 비례하기 때문에 이슬비(물방울 직경이 작은 강수량)가 레이더에 나타나지 않는 경향이 있다는 것입니다.

다중반사

빔이 기상 목표물에 부딪혀 레이더로 바로 돌아오는 것으로 추정됩니다.사실 사방으로 반사되는 에너지가 있습니다.대부분은 약하며, 다중 반사로 인해 더욱 감소하기 때문에 결국 레이더로 되돌아올 수 있는 것은 무시할 수 있습니다.그러나 일부 상황에서는 다중 반사 레이더 빔이 레이더 ^[15]안테나에 의해 수신될 수 있습니다.예를 들어, 빔이 우박에 부딪힐 때, 젖은 땅을 향해 퍼져나간 에너지는 우박에 반사되고 다시 레이더에 반사될 것입니다.결과적인 에코는 약하지만 눈에 띕니다.추가적인 경로 길이로 인해 안테나에 늦게 도달하여 ^[58]소스보다 더 멀리 배치됩니다.이것은 우박 ^[46]뒤에 방사상으로 배치된 거짓 약한 반사의 일종의 삼각형을 제공합니다.

솔루션 및 미래 솔루션

필터링

이 두 이미지는 레이더 데이터를 정리하기 위해 달성할 수 있는 것을 보여줍니다.처음에 날것으로 만든 이미지는 진짜 날씨를 구분하기 어렵습니다.비와 눈구름은 보통 이동하기 때문에, 도플러 속도는 어수선한 곳의 상당 부분을 제거하는 데 사용될 수 있습니다(지반 에코, 도시의 급경사지로 보이는 건물의 반사, 비정상적인 전파).다른 이미지는 이 속성을 사용하여 필터링되었습니다.

그러나 모든 비기상 대상이 정지해 있는 것은 아닙니다(새, 곤충, 먼지).밝은 띠처럼 다른 것들은 강수의 구조에 의존합니다.편광은 더 많은 거짓 데이터를 필터링하거나 어수선한 곳, 새 ^[59][60]등과 같은 특수한 목적을 위한 별도의 이미지를 생성하는 데 사용될 수 있는 에코의 직접적인 타이핑을 제공합니다.

메소넷

또 다른 질문은 해결책입니다.언급한 바와 같이 레이더 데이터는 빔에 의해 스캔된 볼륨의 평균입니다.더 큰 안테나 또는 더 밀도 높은 네트워크를 통해 해상도를 향상시킬 수 있습니다.대기권 공동 적응 감지 센터(CASA)의 한 프로그램은 셀룰러 전화 ^[61][62]타워에 장착된 많은 저비용 X 밴드(3cm) 날씨 레이더를 사용하여 일반 NEXRAD(미국의 네트워크)를 보완하는 것을 목표로 합니다.이 레이더들은 NEXRAD의 넓은 영역을 더 작은 영역으로 세분화하여 가장 낮은 각도 이하의 고도를 관측합니다.여기에는 달리 사용할 수 없는 세부 정보가 제공됩니다.

3cm 레이더를 사용하는 각 레이더의 안테나는 소형(직경 약 1m)이지만 NEXRAD와 근거리에서 해상도는 비슷합니다.사용되는 파장으로 인해 감쇄가 심하지만 커버리지 영역의 각 지점은 여러 레이더에 의해 보여지며, 각 레이더는 다른 방향에서 보고 다른 ^[61]레이더로부터 손실된 데이터를 보상합니다.

스캔전략

스캔한 고도의 수와 완전한 주기에 걸리는 시간은 날씨에 따라 달라집니다.예를 들어 강수량이 적거나 적을 경우 이 방식은 가장 낮은 각도로 제한될 수 있으며 표면 근처의 바람 이동을 감지하기 위해 더 긴 자극을 사용할 수 있습니다.반면에, 격렬한 뇌우의 경우, 가능한 한 자주 강수를 3차원으로 볼 수 있도록 하기 위해 넓은 범위의 각도를 스캔하는 것이 더 좋습니다.다양한 요구를 완화하기 위해 레이더의 종류, 사용되는 파장 및 고려된 지역에서 가장 일반적인 기상 상황에 따른 스캐닝 전략이 개발되었습니다.

스캔 전략의 한 예는 시간이 지남에 따라 발전한 미국 NEXRAD 레이더 네트워크에 의해 제공됩니다.2008년에는 데이터 ^[63]해상도를 추가했고, 2014년에는 최저 수준 고도(MESO-SALS)^[64]에 대한 주기 내 스캔을 추가했습니다.

전자사운드

적시성 또한 향상이 필요합니다.기상 레이더를 완전히 스캔하는 사이에 5분에서 10분 정도 걸리는 가운데, 뇌우가 발달함에 따라 많은 데이터가 손실됩니다.데이터 ^[65]수집 속도를 높이기 위해 오클라호마주 노먼에 있는 국립 심각한 폭풍 연구소에서 위상 배열 레이더를 테스트하고 있습니다.일본의 한 연구팀은 RIKEN 고등컴퓨터과학연구소(AICS)^[66]에 3D Now Casting을 위한 단계별 배열 레이더도 배치했습니다.

특화된 응용프로그램

항전기상레이더

레이더 시스템의 항공기 응용에는 기상 레이더, 충돌 회피, 목표 추적, 지상 근접 및 기타 시스템이 포함됩니다.상용 기상 레이더의 경우 ARINC 708은 공중 펄스-도플러 레이더를 사용하는 기상 레이더 시스템의 주요 사양입니다.

안테나

공중기상레이더는 고정된 각도로 설정되는 지상기상레이더와 달리 항공기의 코나 날개에서 사용되고 있습니다.항공기가 상하좌우로 움직일 뿐만 아니라 굴러갈 것입니다.이를 보완하기 위해 안테나는 항공기에 위치한 수직 자이로스코프에 연결되고 교정됩니다.이를 통해 조종사는 안테나에 대한 피치 또는 각도를 설정할 수 있으며, 이를 통해 안정기가 적당한 기동 하에서 안테나를 올바른 방향으로 향하도록 유지할 수 있습니다.소형 서보 모터는 갑작스러운 기동을 따라가지 못하지만 시도해 볼 것입니다.이 과정에서 조종사는 레이더를 조정하여 관심있는 기상 시스템을 가리킬 수 있습니다.비행기가 낮은 고도에 있는 경우 조종사는 디스플레이에서 지면 어수선이 최소화되도록 수평선 위에 레이더를 설정하기를 원할 것입니다.비행기가 매우 높은 고도에 있는 경우, 조종사는 레이더를 낮게 설정하거나 부정적인 각도로 설정하여 항공기와 관련이 있을 수 있는 모든 곳에서 구름을 향해 레이더를 가리킵니다.비행기가 자세를 바꾸면 조종사가 한 손으로 비행하고 다른 ^[67]손으로 레이더를 조정할 필요가 없도록 스태빌라이저가 그에 맞게 조정됩니다.

수신기/송신기

수신기/송신기에 대해 이야기할 때는 크게 두 가지 시스템이 있습니다. 첫 번째 시스템은 고출력 시스템이고 두 번째 시스템은 저전력 시스템입니다. 두 시스템 모두 X 대역 주파수 범위(8,000~12,500MHz)에서 작동합니다.고출력 시스템은 10,000~60,000와트에서 작동합니다.이러한 시스템은 상당히 비싼(약 $1,700) 마그네트론으로 구성되어 있으며 시스템의 불규칙성으로 인해 상당한 소음이 발생할 수 있습니다.따라서 이러한 시스템은 아킹에 매우 위험하며 지상 요원 주변에서 사용하기에는 안전하지 않습니다.하지만 대안은 저전력 시스템일 것입니다.이러한 시스템은 100~200와트의 전력을 사용하며, 고출력 시스템만큼 효과적으로 작동하려면 고이득 수신기, 신호 마이크로프로세서 및 트랜지스터의 조합이 필요합니다.복잡한 마이크로프로세서는 소음을 제거하는 데 도움을 주어 하늘을 보다 정확하고 상세하게 묘사합니다.또한 시스템 전체에 걸쳐 불규칙성이 적기 때문에 저출력 레이더를 사용하여 도플러 효과를 통해 난류를 탐지할 수 있습니다.저전력 시스템은 매우 적은 와트로 작동하기 때문에 아크로부터 안전하며 사실상 ^[67][68]항상 사용할 수 있습니다.

뇌우 추적

디지털 레이더 시스템은 이전의 것들을 훨씬 능가하는 능력을 가지고 있습니다.사용자가 추적 중인 각 폭풍 구름의 상세한 정보를 얻을 수 있는 기능을 제공하는 뇌우 추적 감시 기능을 제공합니다.뇌우는 레이더 펄스에서 수신한 원시 강수 데이터를 미리 프로그래밍된 템플릿에 일치시켜 식별합니다.뇌우가 확인되기 위해서는 비대류성 구름과 구별하기 위해 강도와 형태의 엄격한 정의를 충족해야 합니다.일반적으로 수평적 조직과 수직적 연속성의 징후를 보여야 하며, 디지털 레이더 ^[25][69]추적기에 의해 식별되고 추적되는 코어 또는 보다 강력한 센터가 있어야 합니다.뇌우 셀이 식별되면 속도, 커버 거리, 방향 및 ETA(Estimate Time of Arrival)가 모두 추적되고 기록됩니다.

도플러 레이다 및 조류 이동

도플러 기상레이더를 사용하는 것은 강수의 위치와 속도를 결정하는 것에 국한되지 않습니다.조류 이동을 추적할 수도 있습니다(비기상 대상 구간).레이더에서 나오는 전파는 비와 새들을 똑같이 (혹은 심지어 ^[70][71]나비와 같은 곤충들을) 튕겨 내립니다.예를 들어, 미국 국립 기상국은 새들의 비행이 구름처럼 레이더에 나타나다가 새들이 ^[72][73]착륙할 때 사라졌다고 보고했습니다.미국 국립 기상청.루이는 심지어 ^[74]왕나비가 레이더에 나타난다는 것도 보고했습니다.

북미의 다양한 프로그램들은 정기적인 기상 레이더와 전문 레이더 데이터를 사용하여 경로, 비행 높이, 그리고 ^[75][76]이동 시기를 결정합니다.풍차 농장 배치 및 운영 계획, 조류 폐사 감소, 항공 안전 및 기타 야생동물 관리에 유용한 정보입니다.유럽에서는 레이더 ^[77]탐지를 기반으로 한 항공 안전을 위한 유사한 개발과 포괄적인 예측 프로그램까지 있어 왔습니다.

운석 낙하 감지

이미지는 2003년 3월 26일에 발생한 일리노이주 파크 포레스트 운석 낙하를 보여줍니다.왼쪽 위의 적록색 특징은 레이더 자체 근처의 구름의 움직임이며, 이미지 센터의 노란색 타원 안에는 낙하하는 운석의 흔적이 있습니다.적색과 녹색 화소가 혼재하는 것은 이 경우 낙하하는 고속 운석의 흔들림으로 인해 발생하는 난류를 나타냅니다.

미국 운석학회에 의하면,^[78] 운석 낙하는 지구 어딘가에서 매일 일어납니다.그러나 유성학 협회가 유지하는 전 세계 운석 낙하 데이터베이스는 일반적으로 매년 약 10-15개의 새로운 운석 낙하만을^[79] 기록합니다.

유성체는 유성체가 지구 대기권에 떨어질 때 이온화와 마찰 발열에 의해 광학적으로 밝은 유성체를 생성합니다.만약 운석이 충분히 크고 낙하 속도가 충분히 낮다면, 살아남은 운석들은 지상에 도착할 것입니다.낙하하는 운석이 보통 15에서 25km 사이의 고도에서 약 2-4km/s 이하로 감속하면 더 이상 광학적으로 밝은 운석을 생성하지 않고 "어두운 비행"^[78][80]에 들어갑니다.이 때문에, 대부분의 운석은 낮 동안에, 또는 다른 방법으로 ^[78]눈에 띄지 않고 바다로 떨어집니다.

낙하하는 운석은 일반적으로 대부분의 레이더 유형의 상호작용 부피를 통해 낙하합니다.기상 레이더 ^{[81][82][83][84][85][86]}영상에서 낙하하는 운석을 식별할 수 있는 것으로 입증됐습니다.기상 레이더는 광범위한 네트워크의 일부이며 지속적으로 대기를 탐색하기 때문에 운석 회수에 특히 유용합니다.게다가, 그 운석들은 도플러 결과에서 눈에 띄는 국지적인 바람의 난기류를 일으키고, 거의 수직으로 떨어져서, 지상에서의 그들의 휴식 장소는 그들의 레이더 신호에 가깝습니다.

참고문헌

서지학

• Atlas, David, ed. (1990). Radar in meteorology. Battan Memorial and 40th Anniversary Radar Meteorology Conference. Boston, MA: American Meteorological Society. doi:10.1007/978-1-935704-15-7. ISBN 978-0-933876-86-6.ISBN 978-1-935704-15-7, 806페이지, AMS 코드 RADMET
• Yves Blanchard, Le radar, 1904-2004: historyire d'un siècle d'innovations technologies et opperationnelles, Elipses, published, Paris, 2004 ISBN 2-7298-1802-2
• R.J.도비악과 D.S. Zrnic, 도플러 레이더 및 기상 관측, 학술 출판사.세컨드 에디션, 샌디에고 캘리포니아, 1993 p. 562.
• 건 K. L. S., T. W. R. 이스트, 1954:침전물 입자의 마이크로파 특성.4분의 일.J. 왕립기상학회, 80, 페이지 522-545
• MK Yau와 R.R. Rogers, 클라우드 물리학 쇼트 코스, 제3판, Butterworth-Heinemann 출판, 1989년 1월 1일 304페이지ISBN 9780750632157 ISBN 0-7506-3215-1
• 로저 M.Wakimoto and Ramesh Srivastava, Radar and Atmospheric Science: David Atlas를 기리는 에세이 모음, Public par l'American Meteorological Society, Boston, 2003년 8월.시리즈:기상 모노그래프, 제30권, 제52호, 270페이지, ISBN 1-878220-57-8; AMS 코드 MM52
• V. N. Bringi와 V.Chandrasekar, Polarimetric Doppler Weather Radar, Cambridge University Press, New York, US, 2001 ISBN 0-521-01955-9 출판.
• 미국 기상청의 기상레이더 운용 역사:
  • Whiton, Roger C.; Smith, Paul L.; Bigler, Stuart G.; Wilk, Kenneth E.; Harbuck, Albert C. (February 1998). "Part I: The Pre-NEXRAD Era". Weather and Forecasting. 13 (2): 219–243. doi:10.1175/1520-0434(1998)013<0219:HOOUOW>2.0.CO;2.
  • Whiton, Roger C.; Smith, Paul L.; Bigler, Stuart G.; Wilk, Kenneth E.; Harbuck, Albert C. (February 1998). "Part II : Development of Operational Doppler Weather Radars". Weather and Forecasting. 13 (2): 244–252. doi:10.1175/1520-0434(1998)013<0244:HOOUOW>2.0.CO;2. S2CID 123719565.
  • "Weather radar highlights of NSSL's first 40 years". Highlight. National Severe Storms Laboratory's first 40 years. Retrieved 15 March 2021.

참고 항목

관련기사

• 오스트레일리아 기상 레이더
• 후방산란
• 이발소 폴
• 록히드 WP-3D 오리온 (P-3)
• 미국 국립허리케인연구소

외부 링크

일반적

• "The atmosphere, the weather and flying (Weather radars chapter 19)" (PDF). Environment and Climate Change Canada. Archived (PDF) from the original on 7 August 2016. Retrieved 5 January 2021.

• "Commons errors in interpreting radar". Environment and Climate Change Canada. Retrieved 5 January 2021.

• "Understanding Weather Radar". Weather Underground on radar. Retrieved 5 January 2021.
• Jeff Duda. "How to use and interpret Doppler weather radar" (PDF). Iowa State University. Retrieved 5 January 2021.

네트워크 및 레이더 연구

• OU 대기 레이더 연구 센터
• 캐나다 기상 레이더 FAQ
• 맥길 레이더 홈페이지
• 홍콩 레이더 영상 갤러리
• 앨라배마 대학교 헌츠빌 C 밴드 이중극성 연구 레이더
• NEXRAD 도플러 레이더 네트워크 정보:연구도구: 이중 편광 레이더
• 공동편광실험 – 오클라호마 대학 이중편광 연구개발

실시간데이터

아프리카

• 남아프리카공화국 - 남아프리카공화국 기상청의 남아프리카공화국 실시간 기상레이더

아메리카 대륙

• 아루바 (카라카스 경유)
• 벨리즈
• 바베이도스 (캐리비안 복합재)
• 캐나다 환경
• 케이맨 제도
• 쿠바
• 쿠라카오(Curacao, 카리브해 복합재)
• 엘살바도르 마르의 레이더 기지
• 프랑스 해외주 (과들루프, 마르티니크)
• 프랑스령 가이아나
• 푸에르토리코
• 트리니다드
• 미국의 도플러 레이더 기지
  • 미국 국립기상청

아시아

오스트레일리아 오세아니아

유럽