윈드 프로파일러

Wind profiler
Scintec SODAR SFAS를 사용하는 WindCollector 2

풍향 프로파일러는 레이더나 음파(SODAR)를 이용해 지상의 다양한 고도에서 풍속과 방향을 탐지하는 기상 관측 장비이다.판독치는 대류권 범위(즉, 평균 해수면 위 8에서 17km 사이)까지 해수면 위의 각 킬로미터에서 이루어진다.이 수준 이상에서는 레이더 "바운스"를 생성하기에 불충분한 수증기가 존재합니다.풍향과 속도로부터 합성된 데이터는 기상 예측과 비행 계획을 위한 시기적절한 보고에 매우 유용하다.NOAA 웹사이트를 통해 12시간의 데이터 기록을 이용할 수 있다.

원칙

3경사풍 프로파일러의 경우 보의 방향

일반적인 구현에서 레이더 또는 소다는 5개의 빔 각각을 따라 표본을 추출할 수 있습니다. 하나는 수직 속도를 측정하기 위한 수직 방향이고, 4개는 서로 수직 방향으로 기울어져 공기의 움직임의 수평 성분을 측정하기 위한 방향입니다.프로파일러의 바람 측정 능력은 산란을 유발하는 난류 에디가 평균 바람을 따라 이동한다는 가정에 기초한다.이러한 에지에 의해 산란되고 프로파일러에 의해 수신되는 에너지는 전송되는 에너지보다 훨씬 작습니다.그러나 충분한 샘플을 얻을 수 있는 경우, 이러한 에지에 의해 산란된 에너지의 진폭을 배경 소음 수준 이상으로 명확하게 식별할 수 있으며, 표본 추출되는 부피 내의 평균 풍속과 방향을 결정할 수 있다.기울어진 빔에 의해 측정된 방사형 구성요소는 레이더에서 또는 레이더에서 멀어지는 공기의 수평 움직임과 빔에 존재하는 수직 움직임의 벡터 합입니다.적절한 삼각법을 사용하여 3차원 기상 속도 성분(u,v,w)과 풍속 및 풍향은 수직 이동에 대한 보정을 통해 반경 속도로부터 계산된다.

레이더풍 프로파일러

레이더 풍향 프로파일러.
프로파일러의 수평 플롯 바람.
일반적인 레이더 풍향 프로파일러에서 부산물로 얻은 반사율 데이터.

펄스 도플러 레이더 바람 프로파일러는 전자파(EM) 신호를 사용하여 상공에서 원격으로 바람을 감지합니다.레이더는 안테나의 각 포인팅 방향을 따라 전자파 펄스를 전송합니다.UHF 프로파일러는 레이더의 송신기, 수신기, 신호 처리 및 무선 음향 음향 시스템(RASS)을 제어하는 서브시스템과 데이터 원격측정 및 원격제어를 포함한다.

송신 지속 시간은 안테나에서 방출되는 펄스의 길이를 결정하며, 이는 레이더 빔에 의해 조명되는(전기적인) 공기의 양에 해당합니다.송신된 소량의 에너지는 후방 산란(백스캐터링이라고 함)으로 레이더를 향해 다시 산란되어 있습니다.레이더가 레인지 게이트라고 불리는 이산 고도에서 산란 에너지를 수신하도록 데이터 처리 시스템에 고정 간격의 지연이 내장됩니다.후방 산란 에너지의 도플러 주파수 편이가 결정되어 각 빔을 따라 레이더로 향하거나 레이더에서 떨어져 있는 공기의 속도를 고도의 함수로 계산하기 위해 사용됩니다.후방 산란 에너지(레이더 "표적")의 원천은 대기의 방사선 굴절률에 불규칙성을 유발하는 소규모 난류 변동이다.레이더는 공간 스케일이 레이더의 파장 µ 또는 UHF 프로파일러의 경우 약 16cm(cm)인 난류 에디의 산란에 가장 민감합니다.

경계층 레이더 바람 프로파일러는 몇 분에서 한 시간까지의 기간에 대한 평균 바람 프로파일을 계산하도록 구성할 수 있다.경계층 레이더 풍향 프로파일러는 여러 모드에서 샘플링하도록 설정되어 있는 경우가 많습니다.예를 들어, "로우 모드"에서는 프로파일러에 의해 전달되는 에너지의 펄스의 길이가 60m가 될 수 있습니다.펄스 길이는 샘플링되는 공기 기둥의 깊이와 데이터의 수직 분해능을 결정합니다."하이 모드"에서는 펄스 길이가 보통 100m 이상으로 증가합니다.펄스 길이가 길다는 것은 각 표본에 더 많은 에너지가 전송되고 있다는 것을 의미하며, 이는 데이터의 신호 대 잡음 비(SNR)를 향상시킵니다.긴 펄스 길이를 사용하면 샘플 볼륨의 깊이가 증가하므로 데이터의 수직 분해능이 감소합니다.하이 모드의 에너지 출력이 클수록 레이더 풍향 프로파일러가 표본 추출할 수 있는 최대 고도는 증가하지만, 수직 분해능은 더 거칠어지고 첫 번째 바람이 측정되는 고도는 증가한다.레이더 풍향 프로파일러가 여러 모드로 작동하는 경우, 데이터는 종종 단일 중복 데이터 세트로 결합되어 후 처리 및 데이터 유효성 [1]검사 절차를 단순화합니다.

레이더 바람 프로파일러는 예를 들어 생물학적 맥락에서 대규모 조류 모니터링 체계를 [2]보완하는 추가적인 용도를 가질 수 있다.

소다풍 프로파일러

TRITON 이동형 SODAR 시스템은 세컨드 윈드로부터의 바람 프로파일을 측정하는 데 사용된다.

또는 풍향 프로파일러는 음파를 이용하여 지표상의 다양한 높이에서의 풍속과 대기 하층의 열역학 구조를 측정할 수 있다.이러한 소다는 송수신용으로 같은 안테나를 사용하는 모노 스태틱시스템과 별도의 안테나를 사용하는 바이 스태틱시스템으로 나눌 수 있습니다.두 안테나 시스템의 차이는 대기 산란이 온도 변동(단일 정적 시스템의 경우) 또는 온도 및 풍속 변동(단일 정적 시스템의 경우)에 의한 것인지 여부를 결정합니다.

단방향 정전기 안테나 시스템은 두 가지 카테고리로 나눌 수 있습니다.다축 안테나, 개별 안테나, 단상 어레이 안테나입니다.다중 축 시스템은 일반적으로 음향 빔을 조종하기 위해 특정 방향을 지향하는 세 개의 개별 안테나를 사용합니다.한쪽 안테나는 일반적으로 수직을 지향하고 나머지 2개는 수직에서 직교각으로 약간 기울어져 있다.각각의 안테나는 포물선 리플렉터에 초점을 맞춘 단일 트랜스듀서를 사용하여 포물선 라우드스피커를 형성하거나 스피커 드라이버와 혼(트랜스듀서)이 모두 동상을 송신하여 단일 빔을 형성할 수 있다.시스템 셋업 시에는 각 안테나의 수직으로부터의 경사각과 방위각 모두 고정된다.

탄산음료의 수직 범위는 약 0.2 ~ 2km(km)이며 주파수, 출력, 대기 안정성, 난류, 그리고 가장 중요한 것은 탄산음료가 작동하는 소음 환경의 함수이다.동작 주파수는 1000Hz 미만에서 4000Hz 이상이며, 전력 레벨은 최대 수백와트입니다.대기의 감쇠 특성으로 인해 일반적으로 고출력의 저주파수 소다로 인해 높은 커버리지를 얻을 수 있습니다.일부 소다는 수직 분해능과 응용 프로그램에 더 잘 맞추기 위해 다양한 모드로 작동할 수 있습니다.이는 펄스 길이와 최대 [1]고도 사이의 이완을 통해 이루어집니다.

레퍼런스

  1. ^ a b Bailey, Desmond T. (February 2000) [1987]. "Upper-air Monitoring" (PDF). Meteorological Monitoring Guidance for Regulatory Modeling Applications. John Irwin. Research Triangle Park, NC: United States Environmental Protection Agency. pp. 9–9 to 9–11. EPA-454/R-99-005.
  2. ^ Weisshaupt, N.; Arizaga, J.; Maruri, M. (2018). "The role of radar wind profilers in ornithology". Ibis. 160 (3): 516–527. doi:10.1111/ibi.12562. hdl:11556/651.

Public Domain이 문서에는 미국 정부 문서 "규제 모델링 애플리케이션을 위한 기상학적 모니터링 지침"의 퍼블릭 도메인 자료가 포함되어 있습니다.

외부 링크

Wikimedia Commons에는 Wind 프로파일러와 관련된 미디어가 있습니다.
  • NOAA 바람 프로파일러 공식 검색 페이지 해수면으로부터 최대 17km(1km 간격)까지 풍향과 속도의 실시간(및 12시간 이력) 그래픽 표시를 확인한다.별 또는 점을 클릭한 다음 왼쪽에 있는 "그림 가져오기"를 클릭합니다.