Radar Temelleri

Meteoroloji Radar Ürünleri

Meteoroloji radarları tarafından ölçülen verilerden hem çeşitli yerel Radar Ürünleri (Radar Products) hem de Radar Bileşik Ürünleri (Composite Radar Products) üretilir. Radar verileri birbirlerine matematiksel olarak bağlantılıysa, bunlara Bileşik Ürünler (Composite Products) veya Bileşik Resim (Composite Image) denilir. Bu, bir yerel bileşik olabileceği gibi (birkaç anten devrinden gelen verilerin üst üste bindirildiği), farklı radar aygıtlarından ve radar konumlarından gelen verilerin bir bileşimi de olabilir. İnternette yayınlanan sözde „yağmur radarı“ görüntüleri her zaman bileşiklerdir.

Yerel Radar Ürünleri

Radar yönteminden elde edilen birincil veriler (veya temel-veriler) yalnızca yansıtırlık ve olası radyal hızlardır. Görüntü, hava gözetleme radarında olduğu gibi, uzay tarama yöntemine bağlı olarak ya bir PPI-ekranda (antenin azimut açısında döndüğü) ya da bir RHI-ekranda (antenin yükseklik açısında inip-çıktığı) görüntülenir. Temel yansıtırlık yeteneği ve temel hız, radar tarafından ölçülen temel bir üründür ve hem PPI-ekranda hem de RHI-ekranda görüntülenir.

Resim 2: Menzil-Yükseklik-Ekranı Görüntüsü (Range-Height-Indication, RHI)

Resim 2: Menzil-Yükseklik-Ekranı Görüntüsü (Range-Height-Indication, RHI)

Bu verilerden farklı sayıda sınıf (renk değişiklikleri ile temsil edilen yoğunluk seviyesi sayısı), menzilde veya açıda farklı çözünürlük, farklı en büyük menziller, farklı birincil veriler (hacim taraması veya yağış taraması) ve (yazılım nedeniyle) farklı sıkıştırma algoritmaları kullanılarak farklı radar ürünleri oluşturulur.

Bir PPI-ekran („Radar Panoramik Görüntü“) ile merkezinde meteoroloji radarının bulunduğu meteorolojik nesneler tek bir düzlemde görüntülenir. Yankıların konumu yön ve menzil ile (radarın konumunun referans alındığı bir kutupsal koordinat sisteminde) tayin edilir. Yankıların yoğunluğunu göstermek için bir renk ölçeği (scale) kullanılır. Her dönüş farklı bir yükseklik açısında gerçekleşir. Orijinal olarak bu PPI-ekranı bu nedenle yalnızca bir anten dönüşü sırasında kaydedilen yükseklik taraması denilen tek bir yükseklik açısında oluşur. Ekranın renkleri, radar anteninin bir belirli konumdan aldığı yansıyan güce karşılık gelir. Bununla birlikte, tek bir PPI-ekran, bir yağış alanının dikey yapısının tam bir resmini sağlayamaz. Sadece hava koşullarının bir konik kesitini gösterir.

Bir RHI-ekranında („Radar Dikey Görünüm Ekranı“, bkz. Resim 2) görüntüleme yalnızca tek bir azimut açısında gerçekleşir. Radar anteni yükseklik açısında yukarı ve aşağı doğru hareket eder. Bir RHI-ekranı, yankıların dikey boyutunun ve dağılımının incelenmesini sağlar (örneğin, yağış veya gök gürültülü yağışlı bölgelerdeki bulutların alt- ve üst sınırlarının yüksekliğini belirlemek için). Bununla birlikte, modern meteoroloji radar aygıtlarında, antenin artık durması ve inip-çıkması gerekmez: RHI-ekranındaki görüntü birkaç anten dönüşünden gelen verilerin bir yerel bileşik olarak bir araya getirilmesi ile elde edilir.

Klasik RHI-ekranı daima radarın bulunduğu yerde başlar ve radarın algılama menzilinin kenarında herhangi bir azimut açısında biter. Rasgele Dikey Kesit (Arbitrary Vertical Cross-section, AVCS) ile kullanıcı bu dikey ekranın başlangıç ve bitiş noktasını kendisi belirleyebilir. Böylece bir hava bölgesi boyunca bir yükseklik kesiti mümkün olur.

Resim 3: Farklı yükseklikteki taramaların bileşiminin tek bir CAPPI’deki (Constant Altitude PPI) görüntüsü

Resim 3: Farklı yükseklikteki taramaların bileşiminin tek bir CAPPI’deki (Constant Altitude PPI) görüntüsü

Yerel Bileşikler

Bir meteoroloji radarının birkaç anten dönüşünden elde edilen verilerin bir bileşimine Yerel Bileşik veya Konum Bileşiği (Site Composite) adı verilir. Meteoroloji radarı her dönüşünü farklı bir yükseklik açısında gerçekleştirilerek döngüyü tamamlar. Daha sonraki döngü ilk açıdan yeniden başlar. Böylece tüm yükseklik taramalarındaki çeşitli görüntülerden meydana gelen bir dizi oluşur.

Resim 4: Alman Meteoroloji Dairesinin radar ürünü PZ: 3 000 m (10 000 fit) yükseklikteki hava durumunu gösteren bir yerel CAPPI,
(© 2020 Deutscher Wetterdienst)

Resim 4: Alman Meteoroloji Dairesinin radar ürünü PZ: 3 000 m (10 000 fit) yükseklikteki hava durumunu gösteren bir yerel CAPPI,
(© 2020 Deutscher Wetterdienst)

Yansıtırlık-Bileşiği

Bir Yansıtırlık-Bileşiği ile hacim taramasından gelen veriler üst üste bindirilir. Yükseklik taramalarından gelen en güçlü yankı işareti gösterilir. Radar görüntüsünün her noktası, bu noktanın üzerindeki hava sütunundaki (air column) yansıtırlığın en büyük değerini (dBZ cinsinden) gösterir.

Echotop

Bir Echotop durumunda yükseklik taramalarından gelen veriler üst üste bindirilir. Bununla birlikte, farklı renkler, zemine göre en kuvvetli yansıtırlığın yüksekliğini göstermek için kullanılır. (Ancak, burada 18,5 dBZ in üstündeki yansıtırlık değerleri dikkate alınmıştır. Bu arada en büyük yansıtırlığın gerçekleştiği yükseklik kaybolur.) Bu harita, pilotlara meteorolojik uçuş tavsiyesi için özel bir önem taşır.

CAPPI

Bir CAPPI (Constant Altitude PPI) belirli bir yükseklikte ölçülen radar değerlerinin yatay, iki boyutlu bir gösterimidir. Bir CAPPI farklı yükseklik açılarında (yüksekliklerde) çeşitli PPI ölçümlerinden hesaplanır ve ara değerlendirme yapılır. Bir PPI-ekranda farklı yükseklikler genellikle renk farklılıkları ile görüntülenir. Sözde-CAPPI (pCAPPI) bir CAPPI'den farklıdır, çünkü uzak bölgedeki ilave değerler ara değerlendirmeyle hesaplanır (extrapolation).

Yükseklik-
kesitleri

Yan görünüş

Zemin planı

Ön görünüş

Medional kesit

Bölgesel kesit

Resim 5: Bir Vol-CAPPI-ekranının yapısı

Yükseklik-
kesitleri

Yan görünüş

Zemin planı

Ön görünüş

Medional kesit

Bölgesel kesit

Resim 5: Bir Vol-CAPPI-ekranının yapısı

Vol-CAPPI

Diğer bir görüntüleme seçeneğine Vol-CAPPI (Volume Constant Altitude Plan Position Indicator) denilir ve üç planda da net bir işaret ataması sağlar. Bir zemin planına ek olarak, bir yükseklik planı (doğudan batıya bir yan yüksekliğe karşılık gelir) ve bir yan yükseklik planı (kuzeyden güneye bir yan yükseltiye karşılık gelir) gösterilir. Bir artı şeklindeki imleç (crosshair) yardımıyla bu kesitlerin konumları istenildiği gibi seçilebilir.

MAX-CAPPI

Bir MAX-CAPPI (Maximum Constant Altitude Plan Position Indicator) farklı yüksekliklerden gelen CAPPI verilerinin en büyük değerlerini gösterir. Bu, bir yandan bir (resim) yüksekliğinde en büyük izdüşümle, diğer yandan güneyden kuzeye veya batıdan doğuya yatay yan yükseltilerde bir dikey en büyük izdüşümle yapılır. Yan yüksekliklerde yan ölçek km cinsinden yüksekliği gösterir. Genellikle bir MAX-CAPPI de yansıtırlıklar görüntülenir.

Çoklu-site Bileşikleri

Farklı konumlardan gelen radar resimlerini bileşik denilen tek bir genel resimde birleştirirseniz, hava durumu analizi ve -tahmini için daha fazla olasılık kullanılabilir hale gelir. Çoğu durumda, konumlarda (locations) yalnızca yerel yansıtırlık bileşikleri işlenir. Getirdiği üstünlük geniş ölçekli bir bakışa sahip olması, sakıncası ise doğruluğunun yerel ürünlere göre daha zayıf olmasıdır.

WX-Ürünü ve RX-Ürünü

Almanya'daki tüm radar konumlarının yansıtırlıklarının üst üste binmesi ile 1 km × 1 km bir çözünürlükle radar yansıtırlık dağılımının 2-boyutlu bir standart değerlendirmesini oluşturulur. WX-Ürünü için yalnızca meteoroloji radar aygıtlarından gelen yağış taraması kullanılır. Ancak, bu yağış taraması yalnızca her 5 dakikada bir güncellenir. Bu resimler veya dizilerin (sequences) canlandırması (animation) „yağmur radarı“ olarak yayınlanmaktadır. Yerel yansıtırlık bileşiklerim yanında tüm yükseklik taramalarından gelen veriler RX-ürünü için kullanılır.

Dikey Tümleştirilmiş Sıvı

Dikey Tümleştirilmiş Sıvı (Vertically Integrated Liquid, VIL), bir yağmur bulutu (genellikle fırtına) içindeki bir sütundaki tüm sıvı suyun dünya yüzeyine ulaşması durumunda düşecek toplam yağmur miktarıdır. Temel olarak, yansıtırlığa dayalı olarak tahmin edilen tüm su miktarları, ızgara benzeri bölünmüş alan birimi üzerinde eklenir.

VIL gözlemlenmez veya ölçülmez, ancak radar tarafından ölçülen yansıtırlığa göre hesaplanır. Bu nedenle, yansıtırlığı etkileyen herhangi bir şey Dikey Tümleştirilmiş Sıvıyı etkiler.