رعود الجبل
20/10/2007, 11:17 PM
رادار الطقس دوبلر (Doppler Weather Radar)
يعتمد رادار دوبلر للطقس على مبدأ دوبلر (Doppler Effect) ، حيث شرح العالم النمساوي كرسشيان دوبلر عام 1842م كيفية التعرف على القطار القادم والآخر المبتعد عن محطة القطار عن طريق الاختلاف في تردد الصوت ، حيث أن التناقص في تردد الموجات الصوتية دلالة على ابتعاد مصدر الصوت .
وقد استخدم هذا المبدأ على الموجات الكهرومغناطيسية ، فاستخدمت نظرية دوبلر ابتداءً من مراقبة سرعة السيارة إلى قياس حركة الأجرام السماوية ، ولعل من أهم استخداماته قياس سرعة حركة النجوم باعتبار أن الأجرام الســماويــة تبث موجــات تتناســب مع درجـــة حرارتـها وباســتخدام هــذه النظرية يمكن معرفــة حركــة الأجرام السماوية فيما عـدا الثقــوب الســـوداء التي لا تصدر انبعاثـات ، وفي الســـنوات الأخيرة اســـتخدمت تقنية (Laser Doppler Flowmetry) في مجال الطب لمعرفة تدفق الدم في شرايين وأنسجة الجسم .
وتعتمد تقنية رادارات الطقس دوبلر من حيث المبدأ على ظاهرة (Doppler Effect) كما يتضح من الرسم التوضيحي (شكل 8) أن تحرك السحابة التي تقترب من مستقبل الرادار تزيد من تردد الموجات ، أما في حالة ابتعاد السحب فإن التردد يقل . ومن هذا المنطلق وباستخدام الحاسبات الآلية المتطورة يتمكن الرادار من تحليل المعطيات
الآتية:
http://www.pme.gov.sa/images/No05-21.jpg
شكل (8)
1- كمية الأمطار المتوفرة في السحابة وكمية الهطول :
تحدد المعلومات بشكل دقيق المــاء الســحابي (Liquid Water Content) وكذلك كميـــة الهطــول على مســافة تصل إلي 400 كلم من موقع الرادار ويظهر على شاشة الرادار (PPI) المناطق الكثيفــة الهطول والتي عادة ما تُحدث فيضانات على السطح (شكل 9) . بالإضافة إلي مقطع رأسي (RHI) للسحب في الغلاف الجوي ( شكل 10) والذي يبيّن مدى ارتفاع السحب في طبقات الجو العليا ومن هذا المنطلق يمكن التعرف على كمية محتويات السحب من الماء أو الثلج تبعاً لدرجات الحرارة والتيارات المصاحبة لها ، كما يســتفاد من معلومــات المقطع الراسي معـرفــة المناطق التي ستتعرض لرياح هابطة ، ويحتوي النظام على وحدة تخزين لمعلومات قياسات الأمطار التي هطلت خلال الأربع وعشرون ساعة على المناطق الواقعة في مداه .
http://www.pme.gov.sa/images/No05-23.jpgشكل (10)
http://www.pme.gov.sa/images/No05-22.jpg
شكل (9)
2- دمج التنبؤات العددية بمعلومات الأقمار الصناعية والمعلومات الرادارية :
يعتبر نظام دوبلر نظاماً مرناً بحيث يمكن دمج معلوماته مع بيانات الأقمار الصناعية ومن جهة أخرى يمكن مقارنة معلوماته (شكل 11أ) مع التوقعات العددية لهطول الأمطار (شكل 11ب) وذلك للتأكد من مدى دقة الاعتماد على التوقعات العددية .
وبشكل عام يمكّن النظام الباحثين فى مجال فيزياء السحب من معرفة التركيب الداخلي للسحب بمكوناتها الفيزيائية وديناميكية حركة التيارات المصاحبة لها كما يتضح من المجسم (شكل 12) والذي تمثله معلومات الرادار عن طريق الـ (Volume Scan) .
http://www.pme.gov.sa/images/No05-25.jpg
شكل (12)
http://www.pme.gov.sa/images/No05-24.jpg
شكل (11أ) شكل (11ب)
- حساب حقل الرياح في محيط السحابة :
ويقوم نظام دوبلر بتحويل حساب سرعة واتجاه الجزيئات المائية في إطار السحب إلى معلومات دقيقة تبيّن حركة وسرعة الرياح ، وهذه إحدى المزايا التي لا يمكن تحقيقها بغير الدوبلر نظراً لأهميتها في سلامة الطيران أو ما يعرف بالرياح القاصّة (Wind Sheer) والتي تنتج عنها مطبات هوائية عنيفة (Turbulence) .
4- تحليل الرياح الهابطة (Downdraft Microburst) :
يستطيع معالج المعلومات في الدوبلر بأن يحدد الجزء السحابي الذي يتغير فيه اتجاه الرياح من حركة مستقيمة إلى حركة دورانية (Vortex) والمبينة بالسهم (شكل 13) داخل السحابة مما يؤدي إلى حدوث رياح هابطة شديدة قد تصل سرعتها على السطح إلى 180 كلم في الساعة والتي عادةً ما تحدث خسائر كبيرة في الموقع الذي تؤثر عليه .
وتكمن أهمية نظام دوبلر في إعطاء إنذار مبكر عن الرياح الهابطة من السحب الرعدية نظراً لمقدرته على استشعار العوامل الفيزيائية والديناميكية المسببة لها .
http://www.pme.gov.sa/images/No05-26.jpg
يعتمد رادار دوبلر للطقس على مبدأ دوبلر (Doppler Effect) ، حيث شرح العالم النمساوي كرسشيان دوبلر عام 1842م كيفية التعرف على القطار القادم والآخر المبتعد عن محطة القطار عن طريق الاختلاف في تردد الصوت ، حيث أن التناقص في تردد الموجات الصوتية دلالة على ابتعاد مصدر الصوت .
وقد استخدم هذا المبدأ على الموجات الكهرومغناطيسية ، فاستخدمت نظرية دوبلر ابتداءً من مراقبة سرعة السيارة إلى قياس حركة الأجرام السماوية ، ولعل من أهم استخداماته قياس سرعة حركة النجوم باعتبار أن الأجرام الســماويــة تبث موجــات تتناســب مع درجـــة حرارتـها وباســتخدام هــذه النظرية يمكن معرفــة حركــة الأجرام السماوية فيما عـدا الثقــوب الســـوداء التي لا تصدر انبعاثـات ، وفي الســـنوات الأخيرة اســـتخدمت تقنية (Laser Doppler Flowmetry) في مجال الطب لمعرفة تدفق الدم في شرايين وأنسجة الجسم .
وتعتمد تقنية رادارات الطقس دوبلر من حيث المبدأ على ظاهرة (Doppler Effect) كما يتضح من الرسم التوضيحي (شكل 8) أن تحرك السحابة التي تقترب من مستقبل الرادار تزيد من تردد الموجات ، أما في حالة ابتعاد السحب فإن التردد يقل . ومن هذا المنطلق وباستخدام الحاسبات الآلية المتطورة يتمكن الرادار من تحليل المعطيات
الآتية:
http://www.pme.gov.sa/images/No05-21.jpg
شكل (8)
1- كمية الأمطار المتوفرة في السحابة وكمية الهطول :
تحدد المعلومات بشكل دقيق المــاء الســحابي (Liquid Water Content) وكذلك كميـــة الهطــول على مســافة تصل إلي 400 كلم من موقع الرادار ويظهر على شاشة الرادار (PPI) المناطق الكثيفــة الهطول والتي عادة ما تُحدث فيضانات على السطح (شكل 9) . بالإضافة إلي مقطع رأسي (RHI) للسحب في الغلاف الجوي ( شكل 10) والذي يبيّن مدى ارتفاع السحب في طبقات الجو العليا ومن هذا المنطلق يمكن التعرف على كمية محتويات السحب من الماء أو الثلج تبعاً لدرجات الحرارة والتيارات المصاحبة لها ، كما يســتفاد من معلومــات المقطع الراسي معـرفــة المناطق التي ستتعرض لرياح هابطة ، ويحتوي النظام على وحدة تخزين لمعلومات قياسات الأمطار التي هطلت خلال الأربع وعشرون ساعة على المناطق الواقعة في مداه .
http://www.pme.gov.sa/images/No05-23.jpgشكل (10)
http://www.pme.gov.sa/images/No05-22.jpg
شكل (9)
2- دمج التنبؤات العددية بمعلومات الأقمار الصناعية والمعلومات الرادارية :
يعتبر نظام دوبلر نظاماً مرناً بحيث يمكن دمج معلوماته مع بيانات الأقمار الصناعية ومن جهة أخرى يمكن مقارنة معلوماته (شكل 11أ) مع التوقعات العددية لهطول الأمطار (شكل 11ب) وذلك للتأكد من مدى دقة الاعتماد على التوقعات العددية .
وبشكل عام يمكّن النظام الباحثين فى مجال فيزياء السحب من معرفة التركيب الداخلي للسحب بمكوناتها الفيزيائية وديناميكية حركة التيارات المصاحبة لها كما يتضح من المجسم (شكل 12) والذي تمثله معلومات الرادار عن طريق الـ (Volume Scan) .
http://www.pme.gov.sa/images/No05-25.jpg
شكل (12)
http://www.pme.gov.sa/images/No05-24.jpg
شكل (11أ) شكل (11ب)
- حساب حقل الرياح في محيط السحابة :
ويقوم نظام دوبلر بتحويل حساب سرعة واتجاه الجزيئات المائية في إطار السحب إلى معلومات دقيقة تبيّن حركة وسرعة الرياح ، وهذه إحدى المزايا التي لا يمكن تحقيقها بغير الدوبلر نظراً لأهميتها في سلامة الطيران أو ما يعرف بالرياح القاصّة (Wind Sheer) والتي تنتج عنها مطبات هوائية عنيفة (Turbulence) .
4- تحليل الرياح الهابطة (Downdraft Microburst) :
يستطيع معالج المعلومات في الدوبلر بأن يحدد الجزء السحابي الذي يتغير فيه اتجاه الرياح من حركة مستقيمة إلى حركة دورانية (Vortex) والمبينة بالسهم (شكل 13) داخل السحابة مما يؤدي إلى حدوث رياح هابطة شديدة قد تصل سرعتها على السطح إلى 180 كلم في الساعة والتي عادةً ما تحدث خسائر كبيرة في الموقع الذي تؤثر عليه .
وتكمن أهمية نظام دوبلر في إعطاء إنذار مبكر عن الرياح الهابطة من السحب الرعدية نظراً لمقدرته على استشعار العوامل الفيزيائية والديناميكية المسببة لها .
http://www.pme.gov.sa/images/No05-26.jpg