Канадская сеть метеорологических радаров

Метеорологические радары, используемые Министерством охраны окружающей среды и изменения климата Канады

Канадская сеть метеорологических радаров состоит из 33 метеорологических радаров, охватывающих самые густонаселенные регионы Канады. Их основная цель — раннее обнаружение осадков , их движения и угрозы, которую они представляют для жизни и имущества.

До 2018 года каждый из них имел радиус действия 256 км (159 миль) вокруг объекта для обнаружения отражательной способности , 3 угла с радиусом действия 128 км (80 миль) для обнаружения скоростной модели ( эффект Доплера ) и сверхбольшой радиус действия до 240 км (150 миль) при низком угле места, но сильно искаженном или наложенном (где максимальный однозначный интервал скорости (±Vmax) меньше полного диапазона измеряемых скоростей, что приводит к отображению некоторых значений с неправильными значениями ^[1] ).

Обновление сети с 2018 по 2023 год новыми радарами S-диапазона доводит эти цифры соответственно до 300 км (190 миль) для отражательной способности и 240 км (150 миль) для полного доплеровского покрытия. ^[2] Кроме того, новые радары имеют двойную поляризацию, что означает, что тип осадков можно оценивать напрямую. Начиная с июня 2021 года некоторые диапазоны радаров будут расширены до 400 км (250 миль) в данных о самом низком угле отражательной способности. ^[3] Расширения диапазона предназначены для предоставления прогнозистам Метеорологической службы Канады , части Министерства охраны окружающей среды и изменения климата Канады , радиолокационной информации, в то время как близлежащие радары заменяются в рамках обновления. ^[4] Начиная с 29 июня 2022 года пилотный проект предоставил внешним пользователям доступ к необработанным данным, возможно, включая данные 400 км. ^[5]

История

Исследования метеорологических радаров в Канаде начались в конце Второй мировой войны с «Проекта штормовой погоды». ^[6] После войны Дж. С. Маршалл продолжил работу в Университете Макгилла с «Группой штормовой погоды». ^[7] Таким образом, канадская сеть постепенно формировалась, и к 1997 году по всей стране насчитывалось 19 метеорологических радаров двух типов: 18 радаров с пятисантиметровой длиной волны (C-диапазон) и 1 с десятисантиметровой длиной волны (S-диапазон) в Макгилле. Все радары обнаруживали отражательную способность, но только Карвел (Эдмонтон), Кинг-Сити (Торонто) и Макгилл (Монреаль) были оснащены возможностями Доплера.

В 1998 году Министерство охраны окружающей среды Канады получило одобрение на модернизацию сети до доплеровского стандарта и добавление еще 12 радаров с эксплуатационными характеристиками, полученными от метеорологической радиолокационной станции Кинг-Сити (CWKR), исследовательского радара Министерства охраны окружающей среды Канады. ^[8] Однако радар Макгилла (в радарной обсерватории Дж. С. Маршалла ), хотя и являлся частью сети, принадлежал Университету Макгилла . Это был как исследовательский, так и оперативный радар, и он был модифицирован независимо. Станции Джимми-Лейк и Лак-Кастор принадлежат Министерству обороны (DND) и управляются им , они также являются частью сети.

В феврале 2017 года министр окружающей среды и изменения климата Кэтрин Маккенна объявила о подписании контракта на 83 миллиона долларов с Selex ES (бывшей дочерней компанией Leonardo SpA , теперь продаваемой под маркой Leonardo Electronics) на покупку 20 новых радаров с самой современной доступной технологией ( диапазон S и двойная поляризация ) для обновления сети. ^{[9] [10]} с контрактом, содержащим опции по замене всех радаров в Канадской сети метеорологических радаров к 31 марта 2023 года. Первый радар был установлен в Рэдиссоне, Саскачеван, осенью 2017 года. Второй радар был установлен летом 2018 года в Блейнвилле в районе Монреаля для замены устаревшего радара Макгилла ( WMN ). В 2018 году также были заменены радары в Фоксваррене, MB, Тимминсе, ON (возле Smooth Rock Falls), и Спирит-Ривер, AB, и 19 новых радаров были установлены к концу 2020 года, а остальные будут последовательно заменены к 2023 году. Дополнительный радар будет установлен в регионе Нижняя Атабаска в Альберте. В июне 2021 года для обеспечения непрерывности радиолокационного покрытия в некоторых районах во время замены радаров диапазоны действия нескольких радаров были увеличены до 400 км (250 миль) в данных с наименьшим углом отражения. К таким районам относятся район Эдмонтона и юго-западный регион Ньюфаундленда . ^{[3] [4]}

Характеристики до 2018 г.

• Радар Макгилла (в радарной обсерватории имени Дж. С. Маршалла ): ^[11]
  • Антенна диаметром 9 метров (30 футов).
  • Использует клистрон для создания сигнала с длиной волны 10 см. (S-диапазон)
  • Допплерография с 1993 года, а двойная поляризация была добавлена ​​в 1999 году.
• Метеорологическая радиолокационная станция Кинг-Сити
  • Этот исследовательский радар по сути представляет собой WSR-98A (см. ниже), модернизированный в 2004 году и получивший возможность двойной поляризации.
• Остальная часть сети: ^[8]
  • Существующие радары оснащены антеннами двух производителей: Enterprise Electronics Corporation (EEC) и Raytheon .
  • Некоторые из существующих радаров имеют антенны производства Andrew Canada . Диаметр почти вдвое больше старых; разрешение улучшено на ту же величину.
  • Используйте магнетроны с длиной волны излучения 5,6 см . (C-диапазон)
  • Обработка полученных данных отражательной способности и доплеровских данных с помощью Sigmet Radar Data Systems , которая теперь является частью Vaisala Oyj.
  • Таким образом, каждый радар в сети будет называться WSR-98E, WSR-98R или WSR-98A для метеорологического радара наблюдения - 1998 (по году начала программы) и первой букве производителя постамента/антенны (Enterprise, Raytheon или Andrew).
  • Антенны диаметром 3,6 м для радаров, выпущенных до 1998 года, и 6,1 м для новых.
  • Длина импульса и частота повторения импульсов регулируются. Длина импульса 0,8, 1,6 и 2,0 с. Частота повторения импульсов (PRF) 250 Гц и Dual PRF (допплеровский режим) 1190/1200 Гц. ${\displaystyle \mu }$

• 
  Башня и обтекатель радара Макгилла (CWMN).
• 
  Радар Виллерой (WSR-98E), 75 км к юго-западу от города Квебек  : башня и обтекатель слева, передатчик и приемник в здании справа.
• 
  Станция CXSS (WSR-98A) на горе Сильвер-Стар .
• 
  Станция CXLA, WSR-98R, Ландриенн , июнь 2019 г., на переднем плане — база его замены.

Стратегия сканирования

Поскольку сеть использует радары C-диапазона , приходилось искать компромиссы (см. дилемму Доплера ) между максимальным диапазоном отражательной способности и максимальными недвусмысленными скоростями. Фактическая стратегия сканирования (2006) разделена на два отдельных сканирования в течение 10 минут: ^[8]

• Обычный цикл: сканирование 24 углов места в течение 5 минут для получения трехмерного изображения атмосферы в радиусе 256 км от радара по отражательной способности.
• Доплеровский цикл: 4 угла, сканируемых по отражательной способности и скорости, первые три в диапазоне 128 км, а последний в пределах 256 км. Этот цикл используется для обнаружения возможного мелкомасштабного вращения и сдвига в схеме ветра , а также крупномасштабной циркуляции. Данные о скорости также помогают отфильтровывать артефакты в отражательной способности, такие как наземные эхосигналы.

Радар Макгилла использует передатчик S-диапазона вместо передатчика C-диапазона для получения отражательной способности и скорости во время каждого из 24 углов возвышения с тем же 5-минутным временем цикла. ^[11]

Проект модернизации

Министерство охраны окружающей среды и изменения климата Канады получило финансирование от Казначейского совета в 2011 году для проведения крупного проекта модернизации под названием «Обновление WES (Weather and Environmental Services)» для модернизации всех канадских радаров до двойной поляризации в двух отдельных пятилетних планах. Полная стабилизация сети и решение системных проблем также были частью этих крупных усилий Министерства охраны окружающей среды и изменения климата Канады. Первые пять лет были сосредоточены на модернизации и стабилизации существующих радаров. Затем все канадские метеорологические радары будут заменены на радары S-диапазона с двойной поляризацией в период с 2017 по 2023 год. Новый радар, принадлежащий и эксплуатируемый ECCC, был установлен в Блейнвилле (недалеко от Монреаля) для замены радара Макгилла. Кроме того, новый радар будет установлен в районе Нижней Атабаски. ^[12]

Новые радары — Leonardo METEOR 1700S (ранее продававшиеся Selex ES), которые полностью доплеровские и имеют двойную поляризацию : ^{[2] [13]}

• Тип передатчика : Клистрон
• Частота: 2,7 - 2,9 ГГц
• Частота повторения импульсов (ЧПИ): 250 – 2000 Гц
• Длительность импульса (τ): 0,4 мкс ... 4,5 мкс
• Пиковая мощность: 750 кВт
• Доплеровский диапазон: 240 км
• Нормальный диапазон отражения: 300 км
• максимальная дальность: 600 км
• Разрешение по скорости: ± 146 м/с
• Диаметр антенны: 8,5 м
• Ширина луча  : < 1°
• Вращение: 6 мин ⁻¹

• 
  Новый METEOR 1700S в Бленвилле, Квебек .
• 
  Клистрон передатчика .
• 
  Радарный процессор.
• 
  Антенна и постамент .
• 
  Антенна и облучатель .

Эти новые радары S-диапазона предлагают большую гибкость по сравнению с предыдущими радарами C-диапазона . Стратегия сканирования 17 углов, сканируемых за 6 минут, и новая функция двойной поляризации обеспечивают: ^[14]

• Двойная поляризация позволит лучше различать тип осадков ( дождь , снег , град и ледяной дождь ), биологические и небиологические объекты, такие как птицы, насекомые, солому и следы торнадо .
• Диапазон радиальной скорости (доплеровский диапазон) будет расширен со 120 километров (75 миль) до 240 километров (150 миль), что позволит сократить время выпуска метеорологических предупреждений и улучшить перекрытие радиолокационного покрытия с другими близлежащими радарами.

Начиная с 15 июня 2021 года, некоторые радары S-диапазона будут иметь модифицированную стратегию сканирования: низкий угол уровня 0,3 градуса будет использовать низкую частоту повторения импульсов для расширения диапазона до 400 км по отражательной способности, в то время как средний угол уровня будет исключен из цикла, чтобы улучшить радиолокационное покрытие. ^[3]

Список радаров

Первый процесс модернизации начался осенью 1998 года с открытием радара Бетьюн и завершился в 2004 году с открытием радара в Тимминсе. Замена однополярных радаров Магнетрона C-диапазона мощностью 250 кВт на двухполярные радары Клистрона S-диапазона мощностью 1 МВт началась в 2017 году с сайта Рэдиссон и завершилась в 2023 году сайтом Полумесяца Пик. ^[15]

Выведенные из эксплуатации объекты

Смотрите также

Связанная статья

• NEXRAD , сеть метеорологических радаров в США
• Австралийские метеорологические радары

Библиография

• Ларами, Сильвен; Ли, Цянь; Вонг, Пэт; Савар, Сильвен; Лейбиук, Питер; Брэди, Стивен; Чепита, Рик; Наср, Хамид; Бенко, Тодд; Романюк, Майкл; Абт, Марк; Вонг, Ингрид (7 октября 2019 г.). «Замена канадской сети метеорологических радаров». Бюллетень CMOS . 47 (5). Канадское метеорологическое и океанографическое общество . Получено 8 мая 2020 г.

Ссылки

1. "Максимальная недвусмысленная скорость". Глоссарий . Американское метеорологическое общество . Получено 2021-01-30 .
2. "METEOR 1700S Weather Radar" (PDF) . www.leonardocompany.com . Leonardo (SELEX ES). Архивировано (PDF) из оригинала 6 октября 2018 г. . Получено 5 октября 2018 г. .
3. Метеорологическая служба Канады (3 июня 2021 г.). "General Notice (GENOT) announcing 400km range" (на французском и английском языках). Правительство Канады . Получено 2021-06-04 .
4. Канада, Окружающая среда и изменение климата (2014-07-03). "Отключение и техническое обслуживание радаров". www.canada.ca . Архивировано из оригинала 2021-09-10 . Получено 2021-09-10 .
5. Эдуард, Сандрин (29 июня 2022 г.). «Пилотный проект распространения радиолокационных данных по HPFX // Пилотный проект по распространению радиолокационных данных на HPFX» (на французском и английском языках). Архивировано из оригинала 18 апреля 2023 г.
6. Атлас, Дэвид. Радар в метеорологии . Американское метеорологическое общество . С. 61–68. doi :10.1007/978-1-935704-15-7_8.
7. "Stormy Weather Group". Университет Макгилла . 2000. Архивировано из оригинала 2011-07-06 . Получено 2006-06-15 .
8. Джо, Пол; Стив Лапчак (2002). "Эволюция канадской оперативной радиолокационной сети" (PDF) . Труды . 2-я Европейская конференция по радиолокации в метеорологии и гидрологии (ERAD). Делфт , Нидерланды . стр. 370–382 . Получено 19 сентября 2011 г. .
9. Environment and Climate Change Canada (27 февраля 2017 г.). «Правительство Канады инвестирует в модернизацию инфраструктуры прогнозирования погоды». Пресс-релиз . Правительство Канады . Получено 6 апреля 2017 г. .
10. Environment and Climate Change Canada (27 февраля 2017 г.). "Замена сети метеорологических радаров Канады". Пресс-релиз . Правительство Канады . Получено 6 апреля 2017 г.
11. JS Marshall Radar Observatory (2010). "Радар McGill S-band". Университет Макгилла . Получено 19 сентября 2011 г.
12. Правительство Канады (25 января 2012 г.). «Инфраструктура мониторинга погоды». Environment Canada . Получено 29 октября 2012 г.
13. Питер Куинлан (5 июня 2018 г.). «Самая современная станция метеорологического радара Канады открывается недалеко от Саскатуна». Global News . Получено 25 октября 2018 г. .
14. Метеорологическая служба Канады (2018). «Модернизация сети метеорологических радаров Канады». Правительство Канады . Получено 29 октября 2018 г.
15. "The National Radar Program". Environment Canada . 2004. Архивировано из оригинала 2006-06-15 . Получено 2006-06-15 .
16. Метеорологическая служба Канады (2022-04-06). "Список метеорологических радаров в Канаде" (PDF) . Environment and Climate Change Canada . Получено 2022-08-10 .
17. "Квебек - лучший метеорологический радар в духе технологий" . La Nouvelle Union (на французском языке). 16 октября 2018 г. Проверено 28 октября 2018 г.
18. Граймс (27 августа 2020 г.). "NOCN01 CWAO 201622". Genot. Метеорологическая служба Канады . Получено 29.12.2020 .
19. Граймс (11 июня 2020 г.). "NOCN01 CWAO 281422". Genot. Метеорологическая служба Канады . Получено 29.12.2020 .
20. Граймс (31 октября 2020 г.). "NOCN01 CWAO 311823". Genot. Метеорологическая служба Канады . Получено 29.12.2020 .
21. Канада, окружающая среда и изменение климата (2017-05-18). «Модернизация сети метеорологических радаров Канады». www.canada.ca . Получено 20-12-2022 .
22. Ontario Office of MSC [@ECCCWeatherON] (2023-07-17). "Новый радар в Шунии (CASSN) в Онтарио с сегодняшнего дня запущен и работает!" ( Твит ). Торонто, Онтарио. Архивировано из оригинала 2023-07-17 . Получено 2023-07-18 – через Twitter .
23. Кэмпбелл (15 октября 2020 г.). "NOCN01 CWAO 231342". Genot. Метеорологическая служба Канады . Получено 29.12.2020 .
24. Кэмпбелл (26 мая 2020 г.). "NOCN01 CWAO 312040". Genot. Метеорологическая служба Канады . Получено 29.12.2020 .
25. Метеорологическая служба Канады (2023-06-01). "GENOT TLTP. NO. 038" (на английском и французском языках). Правительство Канады . Получено 2023-06-01 .
26. "Отключение и обслуживание радаров". Environment Canada . Получено 4 ноября 2018 г.
27. Граймс (6 декабря 2020 г.). "NOCN01 CWAO 311434". Genot. Метеорологическая служба Канады . Получено 29.12.2020 .

Внешние ссылки

• Министерство охраны окружающей среды и изменения климата Канады. «Веб-карта сети метеорологических радаров Канады в режиме реального времени».
  • Данные метеорадара ECCC общедоступная документация
  • Инструмент ECCC MSC AniMet для создания пользовательской анимации метеорадара
  • ECCC Североамериканский метеорологический радиолокационный композит доступен как веб-сервис WMS
  • Репозиторий файлов данных и продуктов метеорологических радаров ECCC
  • «График простоя, обслуживания и замены радаров ECCC».
• «Обзор проекта ECCC по замене канадских метеорологических радаров».
• ECCC (30 апреля 2013 г.). «Взаимодействие ветряных турбин с метеорологическим радаром».