radar thời tiết

Một loại radar được sử dụng cho mục đích khí tượng. Thuật ngữ RADAR là từ viết tắt của cụm từ tiếng Anh RAdio Detecting And Ranging (phát hiện và định vị bằng radio). Mặc dù ban đầu nó được viết bằng chữ viết tắt in hoa, nhưng dần dần nó đã được tích hợp vào ngôn ngữ như một từ thông thường (radar), theo cách tương tự như điều đang xảy ra với DANA (dana). Thiết bị này bắt đầu được sử dụng cho mục đích quân sự trong Chiến tranh Thế giới thứ hai, sau khi được phát triển trong những năm trước đó, nhờ sự đóng góp của các nhà khoa học và kỹ sư thuộc nhiều quốc tịch khác nhau. Các máy bay quân sự bắt đầu được lắp radar, ngoài việc xác định vị trí của máy bay đối phương, còn phát hiện các tín hiệu đến từ các meteor có trong không khí. Sau khi kết thúc xung đột quân sự, một số nhà khoa học làm việc cho Lực lượng Vũ trang Hoa Kỳ bắt đầu phát triển các ứng dụng dân sự khả thi của những tín hiệu radar đó. Từ những năm 1970, các mạng lưới radar đầu tiên, được duy trì bởi các Cơ quan Khí tượng khác nhau, bắt đầu được thiết lập. Qua nhiều năm, các radar thời tiết đã được hiện đại hóa, cho phép thu được một góc nhìn ba chiều về các phần tử gây mưa hiện diện trong khí quyển. Một số thiết bị cũng cho phép suy ra tốc độ di chuyển của các hạt mưa và mưa đá tương đối so với vị trí cố định của radar (radar Doppler). Radar là một thiết bị mà, qua một anten xoay, phát ra các xung sóng vi ba theo mọi hướng, để thực hiện một loạt các lượt quét ở các độ cao khác nhau, bao trùm 360º xung quanh chính nó. Nó hoạt động trong khoảng bước sóng từ 1 đến 30 cm. Tín hiệu được phát (một chùm hẹp của các sóng vi ba nói trên) được truyền đi với công suất vài megawatt, qua một loạt các xung cách nhau vài micro giây. Khi các chùm sóng này chặn các hạt mưa và mưa đá trên đường đi trong khí quyển, chúng phân tán theo mọi hướng, với một phần quay trở lại phía radar, được thu nhận bởi một máy thu. Thời gian trôi qua giữa việc phát và nhận mỗi xung cho phép xác định khoảng cách mà các mục tiêu đang ở đó. Thông tin thu được, đến từ tất cả các tín hiệu phản hồi mà thiết bị chặn được, được xử lý và chuyển đổi thành hình ảnh cho phép hình dung sự phân bố không gian - xung quanh vị trí của radar - của các khu vực tạo ra tín hiệu phản hồi (echo). Radar không đo trực tiếp cường độ giáng thủy, mặc dù các hình ảnh đó có thể gợi ý điều ngược lại. Các tín hiệu phản hồi giả thường được tạo ra, mà các dự báo viên phải biết cách phân biệt. Các nguồn gây sai số có thể rất đa dạng: từ lỗi hiệu chỉnh trong thiết bị, đến sự hiện diện của các vật cản (mặc dù radar thường được đặt ở các vị trí địa hình cao, với đường chân trời rõ ràng), hoặc cũng có thể là sự đánh giá quá cao về giáng thủy trong một số tín hiệu phản hồi. Một thang màu được sử dụng trong hình ảnh radar. Thông thường, màu xanh dương và xanh lá được gán cho các tín hiệu phản hồi yếu nhất (tương ứng với các hạt nhỏ) và màu đỏ và tím hồng cho các tín hiệu phản hồi mạnh nhất (mưa đá và các hạt lớn). Mỗi màu đại diện cho một mức độ phản hồi (reflectivity), tất cả đều được đo bằng decibel (dBZ).