Radarsko merjenje padavin nad Slovenijo

Slovensko vremensko radarsko omrežje SIRAD nenehno meri atmosfero nad Slovenijo in njeno bližnjo okolico. Meritve so sproti na razpolago uporabnikom v obliki osnovnih in specialnih radarskih slik padavin.

Radar je naprava za daljinsko zaznavanje teles z osvetljevanjem z elektromagnetnimi mikrovalovi. Ime je angleški akronim za "Radio detection and ranging". Vremenski radar pa je radar, prirejen za zaznavanje in merjenje padavin.

Vsak vremenski radar je sestavljen iz treh osnovnih delov: oddajnika, antene in sprejemnika. Oddajnik tvori zaporedne pakete elektromagnetnih mikrovalov - radarske impulze, antena pa jih usmerja v ozek prostorski kot. Izsevani impulz potuje skozi atmosfero s svetlobno hitrostjo in če na svoji poti naleti na oviro (hrib, letalo, množico kapljic v oblaku), se na njej sipa. Del elektromagnetnih valov se sipa nazaj, kjer jih z isto anteno zazna sprejemnik. Z usmeritvijo antene je določena smer, v kateri je ovira, z zakasnitvijo odmeva za časom izsevanja pa njena oddaljenost. Iz jakosti odmeva je možno oceniti še različne lastnosti ovire.

[Slika] Shema radarja

Usmerjanje in sevanje antene ter sprejem, shranjevanje in obdelavo radarskih odmevov izvaja računalnik, ki je preko ustreznega vmesnika povezan z radarjem. Antena se ponavadi vrti okrog navpične osi pri različnih naklonskih kotih. Radarski odmevi se sproti shranjujejo v računalnikov pomnilnik, kjer se uvrščajo v tridimenzionalno polje odmevov. Iz tega polja je možno razbrati vrsto, jakost in gibanje padavin v atmosferi.

Osnovna količina, ki jo standardni vremenski radar meri, je moč odmevov iz vsake točke v okolišnji atmosferi. Moč je tem večja, čim večje je število padavinskih delcev na prostorninsko enoto in čim večji so ti delci. Oblačni delci so ponavadi premajhni, da bi jih radar zaznal. Ob določenih predpostavkah o faznem stanju, velikostni porazdelitvi in hitrostih padanja padavinskih delcev je iz izmerjene moči odmeva mogoče bolj ali manj natančno izračunati jakost padavin, to je prostornino (po potrebi staljenih) padavin, ki v časovni enoti pade na/skozi horizontalno ploskovno enoto.

Agencija Republike Slovenije za okolje (ARSO) upravlja, vzdržuje in razvija slovensko vremensko radarsko omrežje SIRAD, sestavljeno iz radarske merilne postaje na Lisci pri Sevnici in iz radarskega omrežnega centra na ARSO v Ljubljani. Osnovni namen sistema SIRAD je (i) operativno radarsko merjenje padavin nad Slovenijo in njeno okolico, (ii) sprotno posredovanje izmerkov splošni javnosti in specialnim uporabnikom ter (iii) arhiviranje izmerkov za kasnejšo uporabo.

Na merilni postaji Lisca je nameščen sodoben vremenski radar dolgega dosega. Radar ima anteno v obliki rotacijskega paraboloida s premerom 4 metre in seva mikrovalove z valovno dolžino 5 cm v kot 1 stopinje. Pri nizkih naklonskih kotih izseva v vsaki sekundi 600 impulzov in pri visokih kotih 1200 impulzov. Dolgi so po 300 metrov. Povprečna moč sevanja znaša 300 vatov, sprejemnik pa meri odmeve do razdalje 250 km od radarja. Antena se vrti s hitrostjo 3 obratov v minuti in pri naklonskih kotih med 0 in 30 stopinjami.

[Slika] Radarska postaja Lisca

Radarski podatki se iz merilne postaje prenašajo v omrežni center. Center nudi platformo, na katero se stekajo podatki domačega in sosednjih tujih vremenskih radarjev. Doma razvita programska oprema jih pretvori v enoten format in iz njih izdeluje različne numerične in grafične produkte z dodano vrednostjo. Produkti se sproti dostavljajo ustreznim strežnikom, kamor uporabniki lahko dostopajo. Splošni javnosti je namenjen javni spletni strežnik, specialnim uporabnikom pa podatkovni strežnik.

Sistem SIRAD meri atmosfero vsakih 10 minut z začetkom ob polni uri. Posamezna meritev traja priblizno 5 minut. Centralni produkti so na razpolago najkasneje 10 minut po začetku vsake meritve.

Za splošnonamenski prikaz padavinskih polj so najprimernejše talne projekcije maksimalnih višinskih jakosti padavin. Tovrstne so tudi osnovne padavinske slike SIRAD, namenjene splošni javnosti in dostopne v grafičnem formatu GIF na spletnem strežniku http://www.arso.gov.si. Posamična slika prikazuje največjo izmerjeno jakost padavin na vertikali nad vsako talno točko, pri čemer pa ni razvidno, na kateri višini je bila posamezna jakost izmerjena, in ni nujno, da se v tistem trenutku ujema z jakostjo padavin pri tleh. Maksimalne jakosti padavin so zelo primerne za hiter pregled atmosfere in za določanje intenzivnih padavinskih območij z morebitno točo in rušilnim vetrom.

[Slika] Maksimalna jakost padavin: šibka (LOW), zmerna (MED), močna (HGH) in ekstremna (EXT) z možno točo.

[Slika] Maksimalna jakost padavin: animacija 90 minut.

Osnovne radarske slike so tvorjene v stožčni Lambertovi konformni projekciji, v velikosti 400 x 300 km, z ločljivostjo 2 x 2 km in v štirih kvantizacijskih nivojih. Obnavljajo se vsakih 10 minut. Slike so dopolnjene z informacijami o vrsti prikazovane količine, njeni skali in času meritve ter z referentnimi geografskimi elementi. Čas meritve se nanaša na začetek radarskih meritev, ki trajajo priblizno 5 minut, in je podan z Univerzalnim koordiniranim časom UTC. Sončni časi po Sloveniji so približno eno uro za UTC. Uradni caš v Sloveniji, CET, je eno uro za UTC (CET = UTC+1h), razen poleti, ko znaša zaostanek dve uri (letni čas).

Zahtevnim uporabnikom so namenjene naslednje specialne radarske slike: (i) maksimalna odbojnost padavin, (ii) višina vrhov padavin, (iii) vertikalna količina padavin in (iv) prizemna jakost padavin. Slike so na voljo v grafičnem formatu GIF in numeričnem formatu SRD-2 ter dostopne na podatkovnem strežniku ftp://ftp.arso.gov.si po predhodni registraciji in pridobitvi uporabniškega gesla.

Vse specialne radarske slike so tvorjene v stožčni Lambertovi konformni projekciji, v velikosti 400 x 300 km, z ločljivostjo 1 x 1 km in v 15 kvantizacijskih nivojih. Obnavljajo se vsakih 10 minut. Slike so dopolnjene z informacijami o vrsti prikazovane količine, njeni skali in času meritve ter z referentnimi geografskimi elementi na podoben način kot splošne slike.

[Slika] Maksimalna odbojnost padavin: decibeli nad normirno odbojnostjo.

[Slika] Višina vrhov padavin: kilometri nad morsko gladino.

[Slika] Vertikalna količina padavin: milimetri oziroma litri na kvadratni meter.

[Slika] Prizemna jakost padavin: milimetri na uro oziroma litri na kvadratni meter na uro.

Podrobnejše informacije o specialnih radarskih slikah, njihovi natančnosti, interpretaciji, uporabnosti in formatih so na razpolago na ARSO.

Pri radarskem opazovanju atmosfere povzročajo glavne težave odmevi od tal in ukrivljenost zemeljske površine. Sodoben radarski sprejemnik sicer blokira odmeve od mirujočih ovir in prepušča zgolj odmeve od (radialno) gibajočih se padavin, vendar to filtriranje iz raznih vzrokov ni idealno. V vsaki radarski sliki je zato več ali manj področij, ki so predstavljena kot padavine, v resnici pa so neprepoznani talni odmevi. Po drugi strani pa je pri velikih razdaljah radarski snop že precej dvignjen nad ukrivljeno zemeljsko površino in radar slabo ali sploh ne zaznava več plitvih padavin. To je posebej očitno pozimi. Pri interpretaciji radarskih slik je zato potrebno na to paziti.

2006-11-06