Types de radars météorologiques
Figure 1: Un radar Smart-R transportable de la série (Doppler radar On Wheels, DOW) observes une tempête de poussières causée par une rafale descendante d’orage.
Figure 1: Un radar Smart-R transportable de la série (Doppler radar On Wheels, DOW) observes une tempête de poussières causée par une rafale descendante d’orage.
Types de radars météorologiques
Les radars météorologiques peuvent généralement être divisés en radars à position fixes et en radars mobiles. Ces derniers peuvent être subdivisés en systèmes transportés/aéroportés qui fonctionnent pendant le mouvement du porteur, par exemple un radar météorologique dans un avion ou à bord d’un satellite, et les radars portables, tels que celui de la figure 1 utilisé pour étudier les tornades. Ces derniers sont déplacés par camion à un emplacement donné et mis en fonction à cet endroit.
Les différents radars météorologiques sont généralement hautement spécialisés pour effectuer une tâche définie. Ils utilisent une gamme de fréquences comprise entre 2,7 et 100 GHz. Leur puissance transmise peut varier entre quelques dizaines de kilowatts et un mégawatt, selon la tâche. Cette puissance est souvent générée par un magnétron ou un klystron. L’utilisation d’émetteurs à semi-conducteurs est également possible, mais en raison de la compression d’impulsion nécessaire (en particulier en raison de leurs lobes latéraux temporels), ils donnent généralement des mesures de moins bonne précision.
La polarisation est souvent commutable entre linéaire horizontale ou verticale linéaire. Certains ont également les deux polarisations utilisées simultanément (appelé mode STAR Modus (Simultaneous Transmission And Reception) en anglais). Les récepteurs des radars météorologiques nécessitent une plage dynamique généralement supérieure à 100 dB. Ceci est techniquement réalisé en utilisant plusieurs récepteurs avec une sensibilité différente en parallèle. Si un récepteur est saturé, le signal d’écho du récepteur le moins sensible est utilisé.
Il existe plusieurs types de radars météorologiques en fonction de la tâche à accomplir :
- Radars à balayage horizontal :
- Le radar de précipitations détecte l’intensité et la vitesse radiale de déplacement de toutes sortes de précipitations, dont la pluie, la neige et la grêle, sur 360 degrés et en 3 dimensions (3D). C'est le type de radar météorologique le plus courant qui fonctionne en bande S ou en bande C selon les besoins et le type dominant de précipitations dans la région. La bande X est également utilisée mais uniquement pour les courtes distances car elle est fortement atténuée ;
- Le radar météorologique aéroporté est généralement un radar multifonctions en bande X pour la navigation et l’évitement des collisions, combiné à un canal météo comme radar de précipitation. Il sonde un seul secteur dans la direction du vol, affiche les zones de précipitations en temps réel sous forme de zones colorées, tandis que les autres avions sont affichés sous forme de symboles blancs ;
- Radars verticaux :
- Radar millimétrique de nébulosité utilise principalement la bande K ou la bande W- pour étudier les nuages dont les gouttelettes sont beaucoup plus petites que les gouttes de pluie ;
- Les profileurs de vent UHF dont l’antenne repose à plat au sol et rayonne verticalement, pointant successivement au zénith puis avec une légère variation de direction vers l’est et le sud. Ils permettent de mesurer la vitesse du vent, du mouvement verticale de l’air et la réflectivité des précipitations qui défilent au-dessus de lui ;
- Le profileur de vent VHF ou radar mésosphère-stratosphère-troposphère ( MST ) est un radar vertical Doppler opérant en mode air clair et qui utilise des fréquences basses pour mesurer la hauteur des couches limites entre des volumes d’air de densité différente et les vents dans ces couches ;
- Les profileurs de température ( RASS ) mesurent indirectement les températures en altitude. Il est utilisable pour obtenir le profile vertical des températures, de ses gradients et la détection des couches d’inversion.
- Les imageurs radars sont des systèmes montés sur satellites météorologiques qui pointent vers la Terre (nadir) pour détecter les précipitations et les vents (par interférométrie). Ils ont une résolution grossière mais supplémentent les données des radars terrestres au-dessus des régions océaniques et peu peuplées.
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