Upotreba radara u meteorologiji počela je odmah posle Drugog svetskog rata i danas se smatra kao nezamenljivo sredstvo u sigurnom otkrivanju i praćenju opasnih vremenskih pojava – oluja.
Osnovni elementi radarskog uređaja su: predajnik, skretnica signala, antena i prijemnik (crtež gore). Po svom izgledu i funkciji, meteorološki radar se ne razlikuje od drugih radara. Princip rada je isti: predajnik proizvodi signale velike snage i, u vrlo kratkim vremenskim intervalima, šalje ih preko skretnice u antenu. Antena ove signale, u vidu impulsa, odašilje u prostor. Reflektovane signale od oblaka i padavina prima ista antena i, opet preko skretnice, šalje ih u prijemnik, gde se ovi signali pojačavaju a onda šalju na panoramski pokazivač i pokazivač daljine-visine.
Jačina reflektovanih signala od oblaka i padavina srazmerna je šestom stepenu prečnika vodenih kapljica od kojih su sačinjeni oblaci i kišne kapi. To znači da se od kapljica dva puta većeg prečnika reflektuju 64 puta jači signali. I upravo na ovoj činjenici radar je našao najveću primenu u otkrivanju olujnih oblaka, jer ovi oblaci sadrže najkrupnije kapi u samom oblaku, a naročito u pljuskovima. Otuda se olujni oblaci mogu da osmotre čak na daljinama do 300 km od položaja radara.
Olujni oblaci na panoramskom pokazivaču vide se kao svetle mrlje, a kada su povezani sa hladnim frontom imaju izgled svetle trake (slika dole). Uzastopnim praćenjem odraza (mrlja) od olujnih oblaka lako se može odrediti njihov pravac i brzina kretanja i njihova evolucija. A to je osnova na kojoj počiva savremena služba upozoravanja na nepogode. Ona je u nekim zemljama čak i automatizovana. Gde to nije slučaj, vrši se ručna obrada signala sa panoramskog pokazivača, tako da se određuju veličine i položaji svetlih mrlja. Prema pokazivaču daljina-visina određuje se debljina olujnih oblaka, odnosno visina vrhova olujnih oblaka. Svakog sata radarski operator preslikava situaciju na jednu providnu planšetu. Zapravo, preslikava konture mrlja odraza od olujnih oblaka i ucrtava njihove visine. Što je veća visina vrha oblaka, to je oblak opasniji.
Na istom principu zasnovani su meteorološki avionski radari ili višenamenski radari borbenih aviona. Kod ovih radara antena osmatra sektor obično 120° ispred aviona, u pravcu njegovog leta, i na daljinama oko 50 km. Po položaju odraza od olujnih oblaka na ekranu radara u pilotskoj kabini, pilot ocenjuje ima li potrebe da menja kurs ili visinu leta u cilju zaobilaženja olujnih oblaka i izbegavanja opasnih zona u kojima je turbulentnost vrlo jaka, a time i bacanje aviona.
Za potrebe osmatranja meteoroloških elemenata i pojava koriste se dve vrste meteoroloških satelita: ORBITALNI i GEOSTACIONARNI. Orbitalni se ubacuju u manje-više kružnu putanju oko Zemlje, pod većim uglom u odnosu na ekvatorsku ravan. U slučajevima kada je taj ugao tačno 90°, satelit nadleće polove, a ekvator preseca pod uglom od 90°. Orbitalni meteorološki sateliti ubacuju se u putanje nagnute prema ekvatoru za 80° do 110°. Nihove visine kreću se od 900 do 1.400 km, a vreme jednog obilaska oko Zemlje iznosi od 100 do 110 minuta.
Pošto se Zemlja ispod satelita kreće u istočnom smeru, to se putanja satelita pomera od obrta do obrta za oko 29° dužinskih stepeni u pravcu zapada. To, praktično, znači da svakog narednog kruga satelit osmatra pojas za oko 29° zapadnije od prethodnog. Iz te slike vidimo da je meteorološki satelit tipa TIROS IX u svom prvom obletu oka Zemlje nadletao Island, zapadnu obalu Irske i Afrike. U toku drugog obleta satelit je nadletao područje Atlantika od krajnjeg juga do severa, a već u trećem obletu zahvatio je Južnu i Severnu Ameriku itd, sve do trinaestog obleta kada je došlo do poklapanja sa putanjom prvog obleta.
Meteorološki sateliti opremaju se sa dve do tri TV kamere za dnevno svetlo i infracrvene kamere-radiometre za snimanje oblaka na onoj polovini Zemlje gde vlada noć. Širina trake koja može da bude zahvaćena vidnim poljem ovih kamera iznosi i preko 3.000 km (slika gore). Na ovim satelitima su ugrađeni i drugi uređaji: magnetoskopi za snimanje podataka na magnetne trake, radio-predajnici za predaju podataka Zemaljskim stanicama, uređaji za napajanje električnom energijom i orijentaciju satelita i drugi.
Već od sredine 1960-ih godina sateliti su imali ugrađene uređaje za automatsku predaju TV i IC snimaka i drugih podataka Zemaljskim satelitskim stanicama. Ovaj sistem su koristili sateliti klase TIROS, ESSA, NIMBUS, NOAA i drugi. I najnoviji sateliti zadržali su ovaj sistem, sa nekim modifikacijama. Foto-mozaik sačinjen sa satelita ESSA veoma lepo ilustruje jedan školski primer ciklona u kojem je proces spajanja hladnog i toplog fronta već poodmakao. Na snimku se vidi oblačnost okluzije, toplog i hladnog fronta u vidu širokih i dugačkih traka. Izvanredno se lepo vidi Island pokriven snegom. Dalje, sa snimka možemo da vidimo da je u Francuskoj, Belgiji, južnom delu Norveške i Švedske, Irskoj i Engleskoj, sem njenog severnog dela, potpuno vedro vreme. Korišćenjem uzastopnih snimaka može se sa prilično velikom tačnošću odrediti kada će oblačnost i pojave vezane za frontove ciklona na okeanu zahvatiti Irsku i Englesku.
Sa meteoroloških satelita ne snimaju se samo oblačni sistemi. Oni se koriste i za prikupljanje niza drugih podataka, kao što su:
- zračenje Zemljine površine i atmosfere,
- temperature površine mora i okeana,
- visine vrhova oblaka,
- olujne zone na frontovima i lokalnog karaktera,
- snežni i ledeni pokrivači,
- uzburkanost morske i okeanske površine.
Sada je u završnoj fazi globalni svetski sistem meteoroloških satelita. Ovaj sistem se sastoji od pet geostacionarnih i dva orbitalna satelita.
Geostacionarni sateliti se ubacuju u kružne putanje oko Zemlje u pravcu zapada i tačno u ravni ekvatora, dakle, pod uglom 0° u odnosu na ekvator. Visina ovih satelita je 35.700 km. Na toj visini sateliti imaju istu uglovnu brzinu kretanja kao i Zemlja oko svoje ose. To znači da geostacionarni satelit napravi pun obrt tačno za 24 časa kao i Zemlja. Na taj način za posmatrača sa Zemlje ovi sateliti izgledaju kao i zvezda stajačica, tj. oni su prividno nepokretni, i osmatraju uvek istu ogromnu teritoriju, sa širokougaonim kamerama, čak i ceo Zemaljski disk. Time je omogućeno da se osmatranja oluja vrše čak na svakih 15 minuta. Vreme između dva uzastopna osmatranja sa orbitalnog satelita ne može da bude kraće od 12 časova, tj. moguće je obaviti dva osmatranja u toku 24 časa.
Geostacionarni sateliti koriste mnogo složeniju opremu, a sa TV kamerom mogu da obuhvate ceo Zemaljski disk (slika gore). Slika je dosta impresivna: vidi se čitava severna Afrika sa Saharom bez oblačka. Kišna zona pomerena je južno od ekvatora. Na severnom delu Atlantika lepo se vidi jedan prostrani ciklon sa veoma izduženim hladnim frontom koji se proteže od jugozapada ka severoistoku. Lepo se vidi da je u istočnom Sredozemlju vedro, a delimično i u zapadnom. Primetna je razlika između sivila Sahare i severne Afrike u celini i tamnog dela tropskog pojasa gde preovladavaju savane i druga vegetacija.
Do kraja 20. veka treba očekivati dalji značajan napredak u korišćenju satelitske tehnike za osmatranja, i to ne samo u globalnim razmerama. Zajedno sa radio-izveštajima o vremenu za lokalna područja redovno ćemo dobijati TV snimke oblačnosti i tako biti znatno bolje informisani o stanju meteoroloških uslova i prognozi vremena za periode od nekoliko časova pa do 7 do 10 dana. Pri tome se ima u vidu da je Amerika već danas, po masovnosti korišćenja i kvalitetu informacija o vremenu sa meteoroloških satelita, daleko ispred Evrope. Tamo je satelitska meteorologija već prodrla u škole, jer većina škola raspolaže specijalnim prijemnicima za prijem slika o oblacima posredstvom satelita.
Izvor: http://www.natura.rs/feljton1
Autor feljtona VREME SUTRA – Jakov Lovrić (1981)
KRAJ FELJTONA (ukupno 20 članaka)