9.3. Wind-profiler

A wind-profilerek magas és ultra magas frekvenciájú Doppler radarok, melyekkel a szélprofil határozható meg minden időjárási körülmény között.

A wind-profilerek hasonló elven működnek, mint a SODAR-ok, de nem hanghullámokat, hanem elektromágneses sugárzást bocsátanak a légkörbe és a légköri turbulens örvényekkel kapcsolatos törésmutató változékonyság következtében szóródó és visszaverődő jelet detektálják. Az örvények mérete minimum a kibocsátott jel hullámhosszának a másfélszerese. Az átlagos széllel sodródó turbulens örvények sebesség komponenséből meghatározható az átlagos szélvektor különböző magassaágokban, ezáltal egy vertikális szélprofilt kapunk.

A wind-profilerek előnye, hogy minden időjárási körülmények között képesek adatot szolgáltatni, szemben a hagyományos időjárási radarokkal, melyek szintén használhatók wind-profilerként (lásd 9.1. fejezet) de ehhez szükséges a csapadék, vagy felhőzet jelenléte.

A wind profiler általában három, vagy több irányban (melyből az egyik a vertikális irány) méri a radiális irányú szélsebességet és ebből határozza meg az átlagos szélvektort. Az egyszerűbb változatok csak két vertikálishoz közeli irányban határozzák meg a sugárirányú komponenst és ebből következtetnek a szélsebességre.

A wind-profilerekkel különböző frekvenciákon lehet mérni. A különböző frekvenciákon végzett mérések által a légkör különböző tartományait vizsgálhatjuk (9.4. táblázat).

9.4. táblázat: Wind-profilerek műszaki paraméterei (mérési frekvencia, maximális teljesítmény, vizsgált magasság, vertikális felbontás, tipikus antenna méret, csapadék hatása a mérésre). A különböző frekvenciákon végzett mérések által a légkör különböző tartományait vizsgálhatjuk.

Paraméter

Sztratoszféra

Troposzféra

Alsó troposzféra

Planetáris határréteg

frekvencia (MHz)

50

400

400

1000

maximális teljesítmény (W)

500

40

2

1

vizsgált magasság (km)

3-30

1-16

0.6-5

0.3-3

vertikális felbontás (m)

150

150

150

50-100

tipikus antenna méret (m)

100x100

10x10

6x6

3x3

csapadék (eső, hó stb.) hatása a mérésre

kicsi

kicsi, gyenge esőben

kicsi, gyenge esőben

nagy

A wind-profilerek előnye, hogy folyamatos mérés végezhető velük, általában időjárási helyzettől függetlenül használhatók, hátrányuk, hogy drágák.

A wind-profilerek mérését korlátozza, hogy mindegyik eszköznek van egy minimum és maximum hatótávolsága.

A minimum hatótávolság az alábbiaktól függ:

  1. a kibocsátott impulzus hossza,

  2. a visszasugárzott jel ideje,

  3. a közeli tárgyakról érkező jelek erőssége (emiatt a felszíni visszaverődést minimalizálni kell, legjobb völgybe telepíteni a műszer, mert így kevés tereptárgyat „lát” – ez különösen fontos a sztratoszféra vizsgálatánál).

A maximum hatótávolság az alábbiaktól függ:

  1. radar karakterisztikák (a visszavert jel erőssége csökken a magasság függvényében, ezért a magasságot limitálják),

  2. a kibocsátott jel erőssége (minél erősebb, annál magasabbra lát),

  3. antenna nyílásszöge,

  4. radar frekvenciája (ez az abszolút limit),

  5. időjárási helyzet.

A wind-profilerek érzékelője érzékeny a nagyon gyenge zajokra is (repülő, madár, rovarok stb). Ez hibás széladatokat eredményezhet. Ezeket a zajokat több, különálló mérés alapján próbálják kiszűrni. 1000 és 400 MHz között a csapadékra is érzékeny a műszer, ez is hibás széladatokat eredményezhet. Ilyenkor általában nem használják.

A sztratoszférikus wind-profiler nagyon drága (telepítés, üzemeltetés, karbantartás) ezért operatív mérésekre nem nagyon használják. Ugyanakkor nagy előnye, hogy a légkör magasabb részeiről (sztratoszféráról) is nyerhetünk információt és bármilyen időjárási körülmények között működhet.

Szinoptikus célokra leginkább a troposzférikus profilereket használják. Ezek a numerikus előrejelzési modellek számára szolgálatnak folyamatos szélprofil adatokat.

A 9.10. ábrán az Országos Meteorológiai Szolgálat Budapest Pestszentlőrinci Főobszervatóriumában található Degenere Pcl 1300 típusú wind-profiler látható.

Az Országos Meteorológiai Szolgálat Budapest Pestszentlőrinci Főobszervatóriumában található Degenere Pcl 1300 típusú wind pofiler

9.10. ábra: Az Országos Meteorológiai Szolgálat Budapest Pestszentlőrinci Főobszervatóriumában található Degenere Pcl 1300 típusú wind-profiler.