Доплер на колесах
Doppler on Wheels (или DOW ) — это парк X-диапазона и C-диапазона на грузовых автомобилях мобильных и быстро развертываемых радаров , которые являются основным инструментом Гибкой решетки радаров и мезонетей. [1] связан с Университетом Иллинойса [2] и возглавляется Джошуа Вурманом , при финансировании, частично предоставленном Национальным научным фондом (NSF) в рамках программы «Общественные инструменты и средства» (CIF). Парк DOW и связанные с ним мобильные мезонеты и развертываемые метеостанции (POD и Polenet) используются на всей территории Соединенных Штатов с 1995 года, а также иногда в Европе и Южной Америке. [1] Сеть Doppler on Wheels развертывается в опасные и сложные погодные условия для сбора данных и информации, которые могут быть пропущены обычными стационарными радиолокационными системами.
История
[ редактировать ]Первая платформа ДОУ была создана и развернута в 1995 году, существенно изменив парадигму проектирования целевых метеорологических исследований. Инновационные, чрезвычайно мелкомасштабные данные были собраны во время торнадо. [3] и ураганы , [4] а также другие явления. ДОУ, благодаря обеспечению особенно мелкомасштабных целевых наблюдений, сыграли центральную роль в различных научных открытиях, «первых» и новаторских наблюдениях, например, в первой конкретной документации конкретных воздействий засева облаков, вызывающих изменение погоды, в первом картировании множественных вихрей. в торнадо, количественная оценка структуры ветра на малых высотах торнадо и т. д. Программа DOW быстро расширялась и развивалась, включив в себя первую мобильную сеть двойных доплеровских радаров , первый мобильный радар быстрого сканирования (Rapid-Scan DOW, RSDOW), [1] и первый быстроразвертываемый радар C-диапазона с углом обзора 1 градус, C-диапазон на колесах (COW). DOW, Mobile Mesonets, POD и POLE, а также многие другие устройства сыграли решающую роль в оснащении многочисленных полевых проектов, включая VORTEX , VORTEX2 , COPS, MAP, ASCII, IHOP, SCMS, CASES, ROTATE, PAMREX, SNOWD-UNDER, ФЛАТЛАНДИЯ, ГЕРОЙ, УИДОВ, УНДЕО [ нужна ссылка ] , ЛИ, ОПАСНОСТИ, [5] ВИНТР-МИКС, [6] МОЛНИЯ, [7] ГРАНЭКС, [8] и другие.
В конце 2018 года на базе DOW был представлен новый быстроразвертываемый радар C-диапазона (или COW) с антенной большего размера и длиной волны 5 см (по сравнению с длиной волны 3 см у DOW). Из-за большего размера антенны грузовик оснащен встроенным краном, позволяющим собирать радар на месте. COW был впервые использован в рамках полевой кампании RELAMPAGO в Аргентине в конце 2018 года. [9]
Флот DOW собрал данные о 250 торнадо и ядрах восемнадцати ураганов. ДОУ дважды отправлялись в Европу. [10] для полевых программ MAP и COPS, дважды на Аляску для проектов JAWS-Juneau и в Южную Америку для RELAMPAGO. DOW работали на высоте 12 700 футов (3 900 м) на Бристоль-Хед и на высоте 10 000 футов (3 000 м) для проекта ASCII в Battle Pass .
Парк DOW, PODS и мобильные мезонеты были показаны по телевидению, в том числе в на канале Discovery сериале «Охотники за штормами» (к которому присоединились машины-перехватчики Tornado и машины Dominator SRV ), [11] National Geographic Channel Специальные передачи канала «Перехват торнадо» и «Истинное лицо ураганов» , а также PBS канала эпизод Nova «Охота на супертвистер» и другие. [ нужна ссылка ]
Возможности
[ редактировать ]По состоянию на май 2024 года в число действующих транспортных средств Doppler on Wheels входит CROW (который состоит из DOW8/RSDOW/Mini-COW). [12] и COW (C-диапазон On Wheels, иногда называемый COW1).
COW состоит из двухчастотной радиолокационной системы с двойной поляризацией C-диапазона, в которой используются два передатчика мощностью 1 МВт, настроенные на длину волны 5 см. [13] CROW состоит из трех отдельных конфигураций: DOW8, в которой используется однополяризационный передатчик X-диапазона мощностью 250 кВт, RSDOW, который состоит из 7-секундной пассивной фазированной антенной решетки с быстрым сканированием, использующей ЛБВ мощностью 40 кВт X-диапазона. система передатчика, [14] и Mini-COW, использующий единственный передатчик C-диапазона мощностью 1 МВт, способный обновлять 50-секундную двойную поляризацию. [12]
По состоянию на май 2024 года DOW6 и DOW7 в настоящее время проходят капитальный ремонт с установкой нового оборудования, включая сами транспортные средства, передатчики и вычислительные системы, а также интеграцию с новым программным обеспечением GURU. [12] Предыдущие версии DOW6 и DOW7 использовали двухчастотные передатчики X-диапазона с двойной поляризацией мощностью 250 кВт и были самыми мощными мобильными системами X-диапазона в то время.
ДОУ часто развертываются вместе с тесно интегрированной сетью наземных приборов ФЕРМЫ. [13] На нескольких мобильных мезонетных пикапах с приборами на 3,5-метровых (11 футах) мачтах установлены метеорологические приборы, дополняющие радары дистанционного зондирования . Эти мобильные мезонеты также несут около двадцати оснащенных приборами «PODS», которые представляют собой защищенные, быстро развертываемые метеостанции, предназначенные для выживания внутри торнадо, тропических циклонов и других неблагоприятных сред, а также «Поленет», включающий приборы, развернутые на столбах, перилах, заборах и т. д. во время урагана. выходы на берег . С помощью DOW также можно развернуть до семи систем аэрологического и роевого зондирования. Автопарк DOW иногда сопровождается мобильным центром эксплуатации и ремонта (MORC), большим фургоном, содержащим рабочие станции для координации на местах, управления данными и ремонта оборудования. [15]
Выводы
[ редактировать ]Данные DOW привели к обнаружению субкилометровых пограничных слоев ураганов, которые, вероятно, модулируют ущерб от ветра и могут играть ключевую роль в усилении ураганов . Данные DOW выявили одни из самых сильных торнадо, когда-либо зарегистрированных ( торнадо Бридж-Крик-Мур , 3 мая 1999 г., торнадо в Эль-Рино , 31 мая 2013 г., и Торнадо в Гринфилде, штат Айова , 21 мая 2024 г.), [16] [17] и самый крупный из когда-либо зарегистрированных торнадо ( Торнадо Симаррон-Сити-Малхолл-Перри , который также произошел 3 мая 1999 г.), [18] и составили первые трехмерные карты торнадо- и субторнадических вихревых ветров, а также задокументировали интенсивные вихри в с эффектом озера снежных полосах . Около 70 рецензируемых научных публикаций использовали данные DOW. [ нужна ссылка ]
Данные DOW привели к открытию нисходящего ядра отражательной способности — микромасштабного явления, которое может способствовать торнадогенезу.
Будущее оборудование
[ редактировать ]В настоящее время запланировано два крупных проекта по расширению возможностей ФАРМ. Первым является создание сети S-диапазона на колесах (SOWNET), включающей четыре быстроразвертываемых радара S-диапазона с длиной волны 10 см, способных видеть сквозь интенсивные осадки. Эти меньшие по размеру радары, установленные на грузовиках, заменят один большой радар S-диапазона, что позволит проводить двойной доплеровский анализ и сократить время развертывания. Второй запланированный проект — это бистатическая адаптируемая радиолокационная сеть (BARN), которая будет интегрирована с существующими DOW и COW для обеспечения наблюдений вектора ветра с высоким разрешением без необходимости использования нескольких дорогостоящих передатчиков. Эти бистатические приемники будут состоять из небольших антенн, которые можно будет использовать как капсулы или установить на Mobile Mesonet или аналогичное транспортное средство. [19]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с «ФЕРМА: Сеть ДОУ» . Farm.atmos.illinois.edu . Проверено 25 апреля 2024 г.
- ^ «Главная страница | Департамент климата, метеорологии и атмосферных наук | Иллинойс» . atmos.illinois.edu . Проверено 25 апреля 2024 г.
- ^ Вурман, Джошуа; Страка, Джерри М.; Расмуссен, Эрик Н. (1996). «Мелкомасштабные доплеровские радиолокационные наблюдения торнадо» . Наука . 272 (5269): 1774–1777. Бибкод : 1996Sci...272.1774W . дои : 10.1126/science.272.5269.1774 . ПМИД 8662481 .
- ^ Вурман, Джошуа; Уинслоу, Дженнифер (1998). «Интенсивное движение пограничного слоя субкилометрового масштаба наблюдалось во время урагана Фрэн» . Наука . 280 (5363): 555–557. Бибкод : 1998Sci...280..555W . дои : 10.1126/science.280.5363.555 . ПМИД 9554839 .
- ^ «Проект прогнозирования штормов следующего поколения направлен на спасение жизней» . NSF — Национальный научный фонд . 8 февраля 2023 г.
- ^ [1]
- ^ Несбитт, Стивен В.; и др. (2021). «Штормовое сафари в субтропической Южной Америке: Проект РЕЛАМПАГО» . Бюллетень Американского метеорологического общества . 102 (8): E1621–E1644. Бибкод : 2021BAMS..102E1621N . дои : 10.1175/BAMS-D-20-0029.1 .
- ^ [2]
- ^ Реппенхаген, Кори (4 декабря 2018 г.). «Новый «Доплер на колесах», разработанный в Колорадо, гонится за штормами в Аргентине» . КУСА . Проверено 3 мая 2022 г.
Ученые-атмосферники воодушевлены появлением нового радара в Аргентине. Это допплер на колесах (DOW), построенный Центром исследования суровых погодных условий в Боулдере. [...] Это часть проекта RELAMPAGO по изучению сильных штормов в регионе Кордова в Аргентине. Место, где, по мнению ученых, формируются одни из самых сильных штормов на планете.
- ^ Куэстани, Жанна; МакГехан, Барбара; Тарп, Кели (14 октября 1999 г.). «УЧЕНЫЕ НОАА, ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ САМОЛЕТЫ И ДОППЛЕРОВСКИЙ ЛИДАР ПРИСОЕДИНЯЮТСЯ К МАССОВЫМ ИССЛЕДОВАНИЯМ ПОГОДЫ В ЕВРОПЕ» (пресс-релиз). Архивировано из оригинала 11 декабря 2016 года . Проверено 3 мая 2022 г.
Ученые, доплеровский лидар и самолет-"охотник за ураганами" из Национального управления океанических и атмосферных исследований присоединились к крупнейшему проекту метеорологических исследований, когда-либо проводившемуся в Европе, с целью изучения влияния на погоду ветрового потока над Альпами. Исследователи из 11 стран надеются лучше понять, как этот ветер влияет на погоду, а также улучшить модели прогноза погоды и рек для горных районов, сообщило сегодня NOAA.
- ^ «Допплер на колесах | Охотники за штормами | Дискавери» . Архивировано из оригинала 21 апреля 2017 года . Проверено 3 февраля 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с «Обновленные возможности FARM (включая полностью мобильную мини-COW) AMS 2023» (PDF) . Проверено 6 мая 2024 г.
- ^ Jump up to: а б Вурман, Джошуа; Косиба, Карен; Перейра, Брайан; Робинсон, Пол; Фрамбах, Эндрю; Гиллиленд, Алисия; Уайт, Тревор; Эйкинс, Джош; Трапп, Роберт Дж.; Несбитт, Стивен; Хэншоу, Майана Н.; Лутц, Джон (2021). «Гибкая решетка радаров и мезонетей (ФАРМ)» . Бюллетень Американского метеорологического общества . 102 (8): E1499–E1525. Бибкод : 2021BAMS..102E1499W . дои : 10.1175/BAMS-D-20-0285.1 .
- ^ «ФЕРМА: Сеть ДОУ» . Farm.atmos.illinois.edu . Проверено 6 мая 2024 г.
- ^ «Наблюдение» . Национальная лаборатория сильных штормов NOAA .
- ^ Уильямс, Джек (17 мая 2005 г.). «Доплеровский радар измеряет скорость ветра во время торнадо 318 миль в час» . США сегодня . ISSN 0734-7456 . LCCN sn82006685 . ОСЛК 819006199 . Архивировано из оригинала 16 октября 2012 года . Проверено 3 мая 2022 г.
Ученые измерили самую высокую скорость ветра, когда-либо зарегистрированную, 318 миль в час, в одном из торнадо, обрушившихся на пригород Оклахома-Сити 3 мая 1999 года. [...] Рекордный ветер произошел около 7 часов вечера недалеко от Мура, где торнадо убил четырех человек и разрушил около 250 домов
- ^ «По мере завершения полевого сезона #BEST 2024 года, взглянем на сбор данных во время торнадо в Гринфилде, штат Айова. Пиковые скорости ветра до 309–318 миль в час были рассчитаны в узком диапазоне 100–160 футов над уровнем моря. Это одни из самых высоких скорости ветра, когда-либо определенные с использованием данных ДОУ» . х.ком . Университет Иллинойса . 22 июня 2024 г. Проверено 22 июня 2024 г.
- ^ «Быстрый сканирующий допплер на колесах идет в ногу с твистерами — пресс-релиз» . Архивировано из оригинала 7 мая 2013 года . Проверено 2 февраля 2017 г.
- ^ Вурман, Джошуа; Косиба, Карен (1 августа 2021 г.). «Гибкая решетка радаров и мезонетей (ФАРМ)» . Бюллетень Американского метеорологического общества . 102 (8): E1499–E1525. Бибкод : 2021BAMS..102E1499W . дои : 10.1175/BAMS-D-20-0285.1 . S2CID 234827910 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]