Исследовательская группа Университета Оклахомы совместно с Центром передовых радиолокационных исследований разработала первый цифровой симулятор поляриметрического радара для изучения и описания механизмов рассеяния частиц обломков торнадо. Характеристика поля обломков торнадо имеет жизненно важное значение, учитывая, что летящие обломки являются причиной большинства смертельных случаев от торнадо. Характеристики обломков торнадо плохо изучены, даже несмотря на то, что модернизация национальной радиолокационной сети до радара с двойной поляриметрией предлагает потенциально ценные возможности для улучшения предупреждений о торнадо и прогнозирования текущей погоды.
«Эти результаты важны для оперативных синоптиков и специалистов по чрезвычайным ситуациям», - говорит Ник Андерсон, программный директор отдела атмосферных и геокосмических наук Национального научного фонда, который финансировал исследование. «Улучшение понимания того, что метеорологические радары сообщают нам об обломках торнадо, может помочь обеспечить более точные предупреждения о торнадо и быстро направить аварийный персонал в пострадавшие районы».
«С помощью этого симулятора мы можем в мельчайших подробностях объяснить специалистам по погоде эхо-сигналы торнадо от поляриметрического радара», - сказал Роберт Палмер, исполнительный директор ARRC. «Сигнал, полученный двойным поляриметрическим радаром, нелегко понять, потому что дождь смешивается с обломками. Знания, которые мы получим в результате этого исследования, улучшат обнаружение торнадо и оценку ущерба в режиме, близком к реальному времени».
Многочисленные контролируемые безэховые измерения обломков торнадо были проведены в Лаборатории инноваций в области радаров в исследовательском кампусе Университета штата Калифорния, чтобы определить характеристики рассеяния нескольких типов обломков - листьев, черепицы и досок. Палмер, Д. Дж. Бодин, Б. Л. Чеонг, К. Дж. Фултон и С. М. Торрес, центр, и Школы электротехники, вычислительной техники и метеорологии OU разработали симулятор для сравнения фактических измерений поляриметрических радаров.
До этого исследования оставалось много вопросов без ответа, связанных с рассеиванием обломков торнадо, таких как знание того, как размер, концентрация и форма различных типов обломков влияют на поляриметрические переменные. Не менее важно, как радар идентифицирует обломки. Ориентация обломков имеет значение, а также то, как обломки падают через атмосферу. В целом, понимание характеристик рассеяния обломков помогает обнаружить взаимосвязь между характеристиками обломков, такими как подъем и центрифугирование, и динамикой торнадо.
Члены команды OU отвечали за различные аспекты этого исследования. Координацию обследования повреждений и сбор образцов обломков возглавил Бодин. Полевые эксперименты были разработаны членами группы в сотрудничестве с Говардом Блюстейном, Школой метеорологии OU. Электромагнитное моделирование и эксперименты с безэховой камерой проводились под руководством Фултона. Алгоритмы обработки сигналов были разработаны Торресом и его командой. Чеонг руководил командой разработчиков симуляторов.