Radarmeteorologia
Durante la seconda guerra mondiale fu scoperto che il radar,
operante nella lunghezza d'onda dei centimetri,
poteva rilevare l'eco della pioggia e di
altri tipi di precipitazioni. Questa scoperta ha portato allo sviluppo
della scienza conosciuta come radarmeteorologia.
Operativamente il radar viene usato in due aree: per il
rilevamento della quantità e intensità delle precipitazioni e per individuare i
temporali. Il radar, infatti, permette di rilevare anche uno scroscio d'acqua
(cosa che invece può non accadere anche con una fitta rete meteorologica) e può
fornire una stima affidabile della durata di una pioggia.
Gli impulsi radar nell'intervallo fra i 3 cm (banda
X) e i 10 cm (banda S) di
lunghezza d'onda sono i più utili per l'individuazione delle particelle d'acqua
e ghiaccio delle dimensioni di una goccia di pioggia. Così anche una leggera
pioggia può essere individuata in un raggio di circa 320 Km. A questa distanza,
però, a causa della curvatura della Terra anche un raggio inviato
tangenzialmente alla superficie viene a trovarsi a un'altezza di 8 Km, rilevando
quindi la precipitazione a tale altezza e non alla superficie. Durante gli
ultimi anni sono stati fatti molti tentativi di usare il radar per misurare la
quantità totale di pioggia caduta su un'area specifica (quale un bacino idrico),
specialmente quando le precipitazioni avvengono a scrosci e le stazioni sparse
di una rete meteorologica risultano inadeguate a dare stime affidabili.
Il radar deve essere calibrato
confrontando gli ecoradar con la quantità di pioggia effettivamente caduta,
misurata da una fitta rete di stazioni meteorologiche. Poiché il fattore
di riflettività del radar è correlato al diametro delle gocce di pioggia,
elevato alla sesta potenza, alcuni assunti devono essere fatti circa la
distribuzione delle dimensioni delle gocce. In generale si ha una buona
corrispondenza fra la stima effettuata con il radar e le isoiete misurate (le
linee, cioè, che uniscono i punti che hanno rilevato la stessa quantità di
pioggia), pur essendoci molti fattori che limitano questa correlazione.
Le linee di groppo e i temporali sono facilmente rilevabili
sugli schermi radar così come possono essere facilmente seguite sugli schermi le
intense tempeste locali. L'estesa rete delle stazioni radar meteorologiche degli
Stati Uniti rende praticamente impossibile la non rilevazione di un intenso
temporale che si abbatta su un'area densamente popolata, pur non essendo tale
sistema del tutto infallibile. Un radar con un'antenna che "spazza" tutto
l'orizzonte riceve i segnali eco di riconoscimento dei tornado. Gli allarmi
possono essere così dati quando sono garantiti dalla comparsa sugli schermi
radar di grandi linee di groppo. Gli operatori radar spesso osservano sugli
schermi delle protuberanze a forma di gancio, causate dall'eco dei temporali,
che sovente si trasformano con il passare del tempo in figure a forma di 6 e
successivamente di ciambelle. Le grandinate, identificabili dai massimi di eco
sia in altezza che in intensità, possono essere identificate con un notevole
grado di precisione.
Altri sistemi radar
Se un'onda radar di una lunghezza d'onda di 1,8 cm (banda
K) e che può individuare le goccioline delle nuvole, viene indirizzata
verticalmente, essa rimanda l'eco solo da quelle parti dell'atmosfera occupate
dalle nuvole stesse, permettendo in questo modo la determinazione del tetto e
della base degli spessi strati di nuvole di bassa altitudine. Speciali
rilevatori, trasportati da aeroplani, possono essere calibrati in modo da
correlare lo sviluppo di campi elettrici con la comparsa e la forma degli
ecoradar. Il radar meteorologico ha capacità risolutive sia nel tempo che nello
spazio, pur non essendo facile ottenere dati quantitativi. Il sistema radar
digitale, che usa l'elettronica, permette di superare queste difficoltà. In tale
tecnica, infatti, le informazioni sull'intensità degli eco, a esempio, di una
piccola area (dipendenti dalle capacità risolutive della strumentazione) vengono
integrate per un certo periodo e stampate, in forma di reticolo, come cifre
singole (operativamente in genere viene usata una scala di sei cifre), correlate
alle intensità sommate. Questi sistemi radar computerizzati (radar "cifrati")
sono particolarmente utili per identificare aree con estreme intensità di
precipitazioni. I dati ottenuti servono per le previsioni del tempo locali e, in
particolare, per fornire i preallarmi per le inondazioni. Un altro sistema
radar, il radar Doppler,
identifica e interpreta l'effetto Doppler in termini della velocità radiale del
bersaglio. Questo sistema si basa sul fatto che il segnale proveniente da un
bersaglio mobile differisce leggermente in frequenza rispetto all'onda
trasmessa. La tecnologia elettronica ha permesso di colorare le immagini radar,
instaurando così una tecnica che permette una migliore risoluzione e
identificazione di fenomeni importanti, quali i tornado e i movimenti dei
tifoni, e una migliore conoscenza dei risultati della disseminazione delle
nuvole con cristalli.
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