Een weerradar is een essentieel hulpmiddel in de gereedschapskist van de meteoroloog, het stelt hen in staat om neerslag te detecteren en het weer te voorspellen. Net als satellietbeelden van wolken helpt radar meteorologen het weer om hen heen beter te begrijpen, wat resulteert in betrouwbaardere voorspellingen.
Radar (afkorting van RAdio Detection And Ranging) en het gebruik ervan in het weer werd eigenlijk per ongeluk ontdekt. Met het toenemende gebruik van radar om vijandelijke schepen en vliegtuigen tijdens de Tweede Wereldoorlog te detecteren, ontdekten radaroperators dat neerslag ook valse echo’s op hun schermen veroorzaakte.
Militaire radars werden na de Tweede Wereldoorlog herbestemd voor meteorologisch gebruik en daaropvolgende upgrades verbeterden hun neerslagdetectiemogelijkheden. De weerradarbeelden van vandaag die u in uw weerradar-app vindt, zijn heel anders dan die eerste radars van de jaren 1950, maar de kernconcepten zijn hetzelfde.
Hoe modern weerradar werkt
Alle radars werken op dezelfde manier, ongeacht hun technologie. Een antenne zendt een bundel radiogolven naar buiten uit. Als er objecten in de lucht zijn zoals regen, ijzel of sneeuw, weerkaatsen de uitgezonden radiogolven op die objecten en verspreiden ze zich. Sommige van deze verspreide radiogolven worden teruggekaatst naar de radar, terwijl grotere objecten meer reflecteren.
Verschillen in reflectiviteit worden op een kaart uitgezet om een beeld te geven van neerslag die binnen het bereik van de radar valt, waardoor het beeld wordt verkregen dat u op tv, het web en uw radar-app ziet.
Hoe werkt Doppler Radar?
Dopplerradar werkt een beetje anders dan oudere radars. In plaats van alleen de reflectiviteit van neerslag te meten, detecteert het ook de vorm, positie en vorm. Door dit te meten, kan een Doppler-radar ook de snelheid van de beweging van neerslag naar of weg van de radar meten.
Hierdoor kunnen Doppler-radars de windsnelheid meten, waardoor ze buitengewoon nuttig zijn bij het detecteren van tornado’s. Voorheen moesten meteorologen op zoek naar visuele aanwijzingen, een ‘haakecho’ genoemd, om tornado’s in stormen te vinden. Omdat niet elke tornado deze haakecho’s zal produceren, werden er veel gemist.
Dopplerradar zendt pulsen van radiogolven uit en luistert naar elk geretourneerd signaal.
(Afbeelding Credit: NOAA)
Deze “Doppler shifts” ervaar je dagelijks. Denk aan het zitten bij een licht om een noodvoertuig te laten passeren, of bij een spoorwegovergang terwijl een trein zijn fluitje laat schallen. Je zult merken dat het toonhoogtegeluid stijgt naarmate het nadert, stabiel is als het voor je staat en in toonhoogte daalt als het weg beweegt.
Dat is het Doppler-effect in actie, en die verschuivingen zijn wat een dopplerradar probeert te detecteren.
Dubbele polarisatieradar
Dual-polarisatieradar is een upgrade van Doppler-radar die zijn detectiemogelijkheden verbetert. In plaats van alleen radiogolven in horizontale richting uit te zenden, sturen “dual-pol” radars radiogolven zowel horizontaal als verticaal uit.
(Afbeelding Credit: NOAA)
De voordelen hiervan zijn een verbeterd vermogen om de vorm van objecten in de atmosfeer te detecteren. Hierdoor kunnen meteorologen onderscheid maken tussen neerslagtypen en zelfs grondafval in de lucht identificeren. De onderstaande afbeelding laat zien hoe dubbele polarisatie heeft geholpen om te bevestigen wanneer een tornado op de grond is.
(Afbeelding Credit: NOAA)
Vóór dual-polarisatie hadden we alleen de snelheidsgegevens aan de linkerkant, waardoor we een tornado op de grond konden vermoeden, maar deze niet konden bevestigen zonder een grondspotter. De afbeelding aan de rechterkant wordt correlatiecoëfficiënt genoemd en het kleine cirkelvormige blauwe gebied geeft een gebied van heldere lucht aan dat wordt omringd door objecten die in de lucht worden gedetecteerd (de groene kleur) en op dezelfde manier gevormde regendruppels (weergegeven in rood). Dit wordt een “puinbal” genoemd en het is een veelbetekenend teken op een dual-pol radar van een tornado op de grond.
Wat biedt de toekomst voor Weather Radar
Zoals we al hebben gezegd, hebben radars een revolutie teweeggebracht in de weersvoorspelling, vooral als het gaat om noodweer. En meteorologen stoppen niet met Doppler-radar: nieuwe technologieën zoals phased array radar zullen de detectie verbeteren en ook de scantijden drastisch verhogen. In plaats van de 2-6 minuten die elke scan nu duurt in het Doppler-radarsysteem, kan phased array hetzelfde gebied in minder dan een minuut scannen.
Gefaseerde arrayradar zal naar verwachting echter miljarden dollars kosten om te implementeren, en met dual-polarisatie die onlangs is gelanceerd, is het onwaarschijnlijk dat dit tot ver in het volgende decennium zal plaatsvinden.