מבוא

מדידת קדם-תייבשה היא אבן הפינה של המטאורולוגיה המודרנית, הידרולוגיה ומדע האקלים.הנתוני הגשמים המודיעים הכל מפני אזהרות מצפות ותכנון חקלאי לניהול מאגר וניתוח טרנדי אקלים ארוכי טווח.במשך עשרות שנים, התיולוגים ושירותי מזג האוויר התבססו על שתי גישות שונות יסודיות: ישירות בהחלפת כלים מתקדמים באמצעות מדדים ונפיחות מרחוק באמצעות מכ"ם.

גשם מסורתי: הקרן של אמצעי השבת

איך גשם גאגס עובד

מד גשם הוא כלי מטאולוגי פשוט שנועד לאסוף ולדיד את עומק המשקעים הנוזליים הנופלים על שטח מסוים, בדרך כלל בא לידי ביטוי במ"מ או אינץ '.העיצוב המוכר ביותר הוא מדד צילינדרים סטנדרטי, המורכב מפטריות המכוון מים גשם לתוך גלילקציה או צינור זמן בוגר.לאחר אירוע גשם, המים המצטברים קוראים באופן ידני על ידי צופה אוטומטי יותר מאשר חיישנים מתקדמים כגון חיישנים בזמן התערבות אנושית או חיישנים ללא חיישנים בזמן אמת.

סוגי גשם גאגס

מדדי גשם מגיעים במספר זנים, כל אחד מתאים לצרכים שונים של ניטור:

  • (FLT:0)Standard non- recording Measure: veF1) A funnel and cylinder פשוטים שיש לקרוא באופן ידני.זה זול בשימוש נרחב ברשתות המדע האזרחי ותחנות אקלים ארוכות טווח.
  • (FLT:0) מדד ה-ApLT: 1 (FLT:1) מנגנון מרתיע עצמי שבו דלי קטן טיפים לאחר איסוף כמות מוקדמת של מים (למשל, 0.01 אינץ' או 0.2 מ"מ) כל טיפ יוצר דופק חשמלי, אשר מחובר על ידי מקליט נתונים. עיצוב זה מספק פתרון זמני גבוה והוא נפוץ בתחנות מזג אוויר אוטומטיות.
  • (ב) ,0) מדדי הפחתת משקל: 1FLT משתמש תא עומס כדי למדוד באופן רציף את המשקל הכולל של משקעים מצטברים, כולל גשם ושלג.הוא מציע דיוק מעולה ויכול לרשום משקעים מוצקים אם אנטי-קפאה מתאימה או תנור חום משמש.
  • (FLT:0)Optical / Disdrometer:FreaLT:1) משתמש קרן לייזר או אינפרא אדום כדי לזהות גשמים בודדים וקצב גשמים מפרים וחלוקה בגודל טיפות יקרות יותר, מכשירים אלה מספקים נתונים מיקרופיזיים מפורטים ערך למחקר ולכיור מכ"ם.

יתרונות ומגבלות של גשם גאגים

(ב) ויקרא י"ד:

  • מדידה ישירה של עומק המשקעים בנקודה מסוימת, מתן אמת קרקעית אמינה עבור קיבנציה ואימות של מוצרים רגישים מרחוק.
  • עלות נמוכה ופעולה פשוטה עבור מודלים בסיסיים, מה שהופך אותם נגישים למגוון רחב של משתמשים כולל משקיפים מתנדבים ועמים מתפתחות.
  • מבוסס היטב עם רשומות היסטוריות ארוכות; תחנות רבות פעלו במשך יותר ממאה שנים, ומספקות נתונים אקלים יקרי ערך.
  • מושפעת מטעויות שיטתיות רבות המזיקות לאמדנים מכ"ם, כגון חסימת דבורים או התפשטות בלתי-אטומית.

(ב) ויקרא י"ד:

  • ייצוג מרחבי מוגבל: מד יחיד מייצג רק את הגשמים שנפלו ישירות על המד עצמו. במשקעים אופרגרפיים המושפעים או אוטוביוגרפיים, מד במרחק קילומטרים ספורים בלבד יכול להקליט מכלולים שונים באופן משמעותי.
  • תופעות רוח Vulnerable: eddies סביב הגורם לא decatch, במיוחד בתנאים רוחיים.מתקנים סטנדרטיים להשתמש גלידות, אבל הטיה שיטתית של 5-15% הם נפוצים, והפסדים יכולים לעלות על 50% עבור שלג.
  • אובדן אווה: בין אירועי משקעים, מים במד לא ים יכול להתאדות, במיוחד באקלים חם ויבש.אפילו מדדים אוטומטיים עשויים לסבול מאובדן רטוב (מים המדבקות אל פני השטח הפנימי).
  • דרישות תחזוקה: מדדי טיפ-לקט צריכים ניקוי קבוע כדי למנוע פסולת מחסימת המלכלה, ומשקלו מדדים דורשים כיבוד תקופתי.מדריך קוראי מציג שגיאות של משקיפה להגביל את ההחלטה זמנית לרווחי זמן יומיים או אירועים.

התקנה ו Siting Best Practices

ישיבה נכונה היא קריטית להשגת מדידות ייצוגיות.הארגון המטאורולוגי העולמי (WMO) ממליץ כי המדים יוקמו על הקרקע ברמה, הרחק מבניינים, עצים ומכשולים אחרים שיכולים לעוות את זרימת הרוח או לגרום לזיציות. המד או ההוויה צריכה להיות אופקית ובגובה סטנדרטי (בדרך כלל 1 מטר או 0.5 מטרים מעל הקרקע בארצות הברית).

ניתוח טרום-רכב מבוסס ראדאר: סניפיות מרחוק ב- Scale

עקרונות מזג האוויר

מכ"ם מזג אוויר משתמש בעיקרון של backscatter: משדר שולח דופקים קצרים של גלי רדיו (בדרך כלל ב C-band או S-band תדרים עבור רשתות תפעוליות) כאשר הדופקים האלה נתקלים ב-impmeteors (איורים, פתיתי שלג, ברד), הם מפוזרים בכל הכיוונים. A רגישה אמצעי המקלט שמגיע לאנטנה.

מכ"מים מודרניים לעתים קרובות משלבים את Doppler ואת יכולות הדואל-קוטב.Doppler עיבוד מודד את המהירות הרדיואלית של חלקיקי המשקעים, ומאפשרים למטאורולוגים לזהות את שר הרוח, mesocyclones, ואת הגבולות הקדמיים.פולקליזציה משדרת הן מקוטב אופקי ו אנכי, חושף מידע על צורת חלקיקים, הפצה בגודל, שלב (ב, שלג, או תערובת).

סוגים של מזג אוויר

  • (FLT:0S-band מכ"מים:FLT:1showte סביב 2-4 GHz עם אורך גל של 7.5-15 ס"מ הם חווים תנופה מינימלית (אובדן חתימה) בגשם כבד, מה שהופך אותם אידיאליים למעקב ארוך טווח של סערות חמורות.
  • (FLT:0C-band מכ"מים:FLT:1 מ"מ) הם מציעים איזון טוב בין טווח לרגישות, אך רגישים יותר להפחתה בגשם כבד.
  • (FLT:0) X-band מכ"מים:FLT:1 מאלף סביב 8-12 GHz (אורך הגל - 2.5-4 ס"מ) הם קטנים יותר ויותר ניידים, אידיאליים עבור יישומים ניידים או פערים.עם זאת, הם סובלים את ההסתה החמורה ביותר והם בדרך כלל בשימוש בטווחים קצרים יותר ( ⁇ 60 ק"מ).
  • (FLT:0) מכ"מים של קרינת אש: ⁇ 1) השתמשו בדבורה אלקטרונית במקום ברוטציה מכנית, ומאפשר סריקה מהירה של האווירה.

המרת הרהורים רדאר לקצב הנפילה

האתגר הבסיסי במשקעים כמותיים המבוססים על מכ"ם (QPE) הופך את הרמשקל הממדד (Z) לשיעור הגשמים (R) לקצב הגשמים (R) שהיחסים באים לידי ביטוי בדרך כלל כחוק כוח: Z=ARb, שבו A ו- b הם מזהמים אמפיריים אשר תלויים באופן ישיר בהתפלגות גודל ירידה מסוימת (KKKK) באופן נרחב יותר ביחס לגשם משותף לגשם משותף הוא היחס של מרשל-PADR(ZR) הוא היחסי (R = RDR=RDR) ו-RDR), אך ורק מדד פחות, אך ורק להפחתה משמעותית, אך ורק להפחתה מסוימת, אך ורק במידה מסוימת, אך ורק על ידי כמותית (RDR), אך ורק על ידי ירידה מסוימת, אך ורק על ידי כמותית (RDR), סוג כפול, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, במידה רבה יותר, לעומת זאת, במידה רבה יותר, במידה מסוימת, במידה רבה יותר, במידה רבה יותר, במידה רבה יותר, במידה מסוימת, במידה רבה יותר, במידה מסוימת, במידה מסוימת, לעומת זאת, במידה מסוימת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, במידה רבה יותר, במידה מסוימת, במידה מסוימת, במידה רבה יותר, במידה רבה יותר, כך,

יתרונות ומגבלות של שיטות מבוססות ראדאר

(ב) ויקרא י"ד:

  • כיסוי מרחבי חריג: מכ"ם אחד יכול לפקח על המשקעים על פני שטח של עשרות אלפי קילומטרים רבועים, לספק מפה רציפה המחשפה את המבנה והתנועה של סערות.
  • נתונים בזמן אמת: סריקות מכ"ם מעודכנות כל כמה דקות, ומאפשרות זיהוי בזמן של מזג אוויר קשה ואיומים בשיטפון.
  • פרספקטיבה תלת-ממדית: סריקות גובה מרובות מאפשרות זיהוי של להקה בהירה (שלג מרעיל), ליבות ברד, ועלייה במשקעים שלא יכולים להגיע לקרקע.
  • שילוב במערכות התראה אוטומטיות: נתוני מכ"ם ניזונים ישירות למודלים הידרולוגיים וכלים התומכים בהחלטות המשמשות מנהלי חירום וסוכנויות מים.

(ב) ויקרא י"ד:

  • מדידה עקיפה: שיעור הגשמים מחלחלות ויש להמיר באמצעות מערכות יחסים לא ברורות. ביסאז יכול להיות משמעותי, במיוחד במשטרים או באזורים משותפים עם שטח מורכב.
  • שגיאות סמפלות ונציגות: מכ"ם מדגים נפח בגובה מסוים מעל הקרקע, לא פני השטח.Overestimation או underestimation יכול להתרחש עקב evaporation בין גובה המדידה לבין הקרקע, או בשל דבורה יתר של משקעים רדודים.
  • אטמונציה: קרן המכ"ם מאבדת אנרגיה כפי שהיא עוברת דרך גשם כבד, במיוחד באורכי גל קצרים יותר. אלגוריתמים תיקון קיימים אך אינם מושלמים.
  • בלוקים ואפקטי קרקע: הרים, בניינים גבוהים ואפילו את הריצוף של כדור הארץ יכול לחסום חלקית או לחלוטין את קרן המכ"ם, יצירת "אזורי צל" ללא נתונים. clutter קרקע (הדברים שאינם ממתכתיים) יש לסנן, ולפעמים כמות קטנה של משקעים אמיתיים הוסרה בטעות.
  • עלות גבוהה: מתקן מכ"ם S-band עולה מיליוני דולרים להתקין ודורש תחזוקה מתמשכת, טכנאים מיומנים ותשתיות (לתשובה, radome, כוח). מדינות מתפתחות רבות חסרות כיסוי מכ"ם מקיף.

מקורות טעויות ב Radar QPE

גם עם שדרוגים דו קוטביים, הערכות גשם המבוססות על מכ"ם כפופות למספר שגיאות שיטתיות:

  • (FLT:0)Bright Band contamination: FIRLT:1) שלג מלטינג רק מתחת לרמת הקפאה מייצר שכבה של רפלקטיביות משופרת שיכולה לגרום להפחתה של פני השטח אלא אם כן מתוקן גשם.
  • (ב) [15] , הפחתה (AP): טמפרטורות ריצוף 1) או ⁇ לחות יכול לקרוע את קרן המכ"ם כלפי מטה, מה שגורם לה להכות את הקרקע לייצר הדים כוזבים.
  • (ב) [15] , הידרדרות:0) [15] במגוון רחב של טווחים, הדבורה רחבה וגבוהה, מה שמוביל לפתרון מרחבי ולתגבר אי הוודאות בשל התרחבות ופתרון יתר.
  • (הופנה מהדף ⁇ :0) סחף חומרת רדאר (Ral) סחף לאורך זמן; ללא שיתוק קבוע כנגד מקור ידוע (כגון התרחשות משקעים יציבה או מד גשם מקולקל), מדידות רפלקטיביות יכולות להפוך להטיה.

ניתוח השוואתי: מתי להשתמש באיזה שיטה

כיסוי סודיות לעומת Point Accuracy

מדדי גשם מספקים דיוק גבוה בנקודה אחת, אבל צפיפות הרשת שלהם היא בדרך כלל קורקזה.לארה"ב יש בערך 8,000 תחנות תצפית קואופרטיביות NWS וכ-2,500 תחנות אוטומטיות ASOS, הניבה בממוצע של עשרות קילומטרים. Radar ממלא את הפערים על ידי מיפוי כל הזמן בין מערכות בקרה מבצעיות, אך בעלות של דיוק נמוך ל-pixel.

עלויות ושיקולים תפעוליים

מדדי גשם זולים לפרוס – מדד ידני סטנדרטי עולה פחות מ-50 דולר, ואפילו תחנת חתלת-שטר אוטומטית עם קידוד נתונים עולה כמה אלפי דולרים, עם זאת, שמירה על רשת צפופה של מדדים היא כוח-עוצמה: ביקורים בשטח לניקוי, ניקוי, ניקוי שירותי חיטוי (באקלים קר), והנתונים מחדשים את העלות הברורה של מערכות מכ"ם הם שוליים, אך פעם אחת משווקים של משתמשים טובים (NFS) ללא תשלום נמוך יותר מ-NLTS (בפיתוח) כמו אלה.

ספין-פיוז'ן: הטוב ביותר מבין שני העולמות

מערכות מחקר מתקדמות ומבצעיות מסתמכות יותר ויותר על נתוני מדורג ומכ"ם כדי לייצר מוצר מתואם שמשרתים את נקודות החוזק של כל אחד מהם, ה- Multiensor Precipitation Estimator (MPE) המשמש את שירות מזג האוויר הלאומי של ארה"ב לוקח את QPE והתאמה של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה הממוזמנת יותר של משקעים גיאוסטטיים מתוחכמת, כגון קריגרידי ניתוח חיצוני של רשת גלובלית של חיזוי רדיו (GF) עם רמת דיוק של כדור הארץ עם דחיסה (מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ) שיפור רמת דיוק, כמו התחממות כדור הארץ, כמו תצפיות שטחית (D) עם התחממות כדור הארץ עם התחממות כדור הארץ, כמו דחיסה של מערכות הגנה יעילה יותר, כמו התחממות כדור הארץ עם התחממות כדור הארץ עם התחממות כדור הארץ, כמו התחממות כדור הארץ עם דחיסה של מערכות הגנה מחדש של מערכות רדיו מבוזרת מערכת אלקטרו-ידי מערכת אלקטרו-ידי מערכת אלקטרו-ידי מערכת דחיסה, כמו תצפיות שטח תקין של תצפיות שטחית (D) עם התחממות כדור הארץ, כמו דחיסות (

כיוונים עתידיים ב-Precipitation Measurement

« הקודם Satellite- Borne Precipitation Radars

לוויינים המצוידים במשכי משקעים, כגון ה-DPR הכפול (DPR) על ה- GPM Core Observatory, מספקים כיסוי קוואסי-גלובאלי של משקעים מהחלל. בעוד ההחלטה היא קומרר (כ-5 ק"מ) ואת הזמן השיקום מוגבל (בדרך כלל פעמיים ביום במיקום מסוים), המדידות הללו אינן יקרות ערך להתבוננות באזורים הרריים מרוחקים וטווחיכים של פני השטח.

Machine Learning and Bias תיקון

אלגוריתמי למידת מכונה מוחלים יותר ויותר על מנת לשפר את המשקעים של מכ"ם ערפילית.רשתות נילי יכולות ללמוד את היחסים המורכבים, הלא-לינאריים בין משתנים מכ"ם דו-קוטבים לבין רמת הגשמים באמצעות נתוני הדרכה מרשתות מד באיכות גבוהה או מתפזרות.לעתים קרובות שיטות אלה מקיימות יחסי Z-R מסורתיים, במיוחד במשקעים מעורבים או סופות חורף.

מדעי הקהילה וחיישנים נמוכים

ההתפשטות של מדדי גשם דיגיטליים זולים ותחנות מזג אוויר המחוברות לאינטרנט יוצרת הזדמנויות חדשות לרשתות תצפית של מדע דחוסים.פלטפורמות כגון "הגן עדן הקהילתי", Hail & רשת שלג (CoRaHS) בארה"ב לגייס מתנדבים כדי להגיש משקעים יומיים.

מסקנה

מדדי גשם מסורתיים וניתוח משקעים מבוססי מכ"ם אינם מתחרים אלא כלים משלימים בתיבת הכלים המטאורולוגית (Gelphre no sexic Observationbox) מציעים תקן זהב עבור דיוק נקודתי ו ניטור האקלים לטווח ארוך, בעוד המכ"ם מספק את היקף המרחב והמשכיות של ג'ט 3Aporal VA: Advanced of aalytics to aligicial hydromeration, or Directmic Index to be aalytics to be aalytics to the rightthalthalthalization of the following , but aalytics to the rightthalthalthal Retras to aalytics to aalytics to aalytics to a briefericericericericericericericericericericericericericericericericericericericericericericial Index to aalytics to aalytics to aalytics in amedia (משימתית to aalytics) for aalytics to aalytics to aalytics in amedia (משימתית to aalytics in aalytics to aalytics in aalytics in aalytics