Grundlagen der Radartechnik

Arten von Wetterradar

Wetterradar kann generell unterschieden werden in Radargeräte mit einem festen Standort und mobile Radargeräte, wobei hier der feine Unterschied zwischen mobil und transportabel beachtet werden muss. Mobil sind tatsächlich nur die Geräte, die während einer Bewegung in Funktion sind: zum Beispiel Wetterradar in einem Flugzeug oder Satellit. Auch hochgradig transportable Radargeräte, die zum Beispiel in den USA als Doppler radar On Wheels (DOW) zur Tornado-Jagd genutzt werden, sind hiernach nicht mobil: denn während des Betriebes haben sie einen festen Standort.

Wetterradargeräte sind meist stark spezialisiert für die Erfüllung einer genau definierten Aufgabe. Sie verwenden einen Frequenzbereich zwischen 2,7 und 100 GHz. Ihre Sendeleistung kann je nach Aufgabe zwischen wenigen zehn Kilowatt und einem Megawatt variieren. Diese Leistung wird oft entweder mit einem Magnetron oder einem Klystron erzeugt. Halbleitersender sind ebenfalls möglich, haben aber wegen der notwendigen Pulskompression (vor allem wegen deren zeitlichen Nebenkeulen) meist eine schlechtere Genauigkeit der Messergebnisse. Die Polarisation ist oft entweder zwischen linear horizontal oder linear vertikal umschaltbar oder es werden beide Polarisationen gleichzeitig verwendet. Dann wird oft der Begriff STAR Modus (Simultaneous Transmission And Reception) genutzt. Die Empfänger von Wetterradargeräten benötigen einen Dynamikbereich von meist mehr als 100 dB. Das wird technisch realisiert, indem mehrere Empfänger mit unterschiedlicher Empfindlichkeit parallel betrieben werden. Ist ein Empfänger übersteuert, so wird das Signal aus dem unempfindlicheren Empfänger genutzt und dessen Signalamplitude in der Software ins Verhältnis zur Gesamtempfindlichkeit gesetzt.

Es gibt abhängig von der Aufgabenstellung folgende Wetterradartypen:

• Niederschlagsradar, auch trivial Regenradar genannt (jedoch auch Hagel oder Schnee ist Niederschlag, sind aber kein Regen) ist ein 3D- Rundsuchradar. Es ist die am häufigsten genannte Art von Wetterradar, das abhängig von dem Einsatzgebiet entweder im S-Band, oder im C-Band arbeitet. Auch das X-Band wird genutzt, aber nur für kurze Reichweiten.
• Wolkenradar nutzt vor allem das K-Band oder das W-Band.
• Die Antennen der Windprofiler liegen auf dem Boden und strahlen senkrecht nach oben mit gegebenenfalls leichter Variation der Richtung ab, um Windgeschwindigkeiten zu messen. Deren Radarbild ist eine Funktion der Zeit.
  • Mesosphere-Stratosphere-Troposphere (MST)- Radar ist ein sogenanntes Clear-Air-Doppler-Radar und nutzt niedrige Frequenzen um die Höhe von Grenzschichten zwischen Luftmassen unterschiedlicher Dichte zu messen.
  • Temperatur Profiler (RASS) messen indirekt Temperaturen in großen Höhen. Sie werden genutzt, um den höhenabhängigen Verlauf von Temperaturen, Temperaturänderungen und Inversionsschichten zu erkennen.
• Wetterradar in der Avionik, oder Bugradar genannt, ist meist ein im X-Band arbeitendes Multifunktionsradar für Navigation und Kollisionsschutz (militärisch auch Waffenleitung), das mit einem Wetterkanal als Niederschlagsradar kombiniert ist. Es arbeitet nur in einem Sektor in Flugrichtung, zeigt in Echtzeit die Niederschlagsgebiete als farblich markierte Flächen an, während andere Flugzeuge als helles Symbol dargestellt werden.
   
• Microwave-Sounder sind passive Feldstärkemessgeräte an Bord von Satelliten, welche die Feldstärkeverteilung auf bis zu 24 verschiedenen Frequenzen zwischen 23 und 230 GHz gleichzeitig messen. Auch daraus kann die Verteilung von Temperaturen und der Feuchtigkeit in verschiedenen Schichten der Atmosphäre abgeleitet werden.
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