Meteorologický radar

Meteorologický radar vysílá krátké mikrovlnné pulzy a otáčí anténou kolem dokola v několika výškových úhlech. Když pulz narazí na kapky, sněhové vločky nebo kroupy, část energie se odrazí zpět. Z doby, za kterou se ozvěna vrátí, radar spočítá vzdálenost srážek, ze síly ozvěny jejich intenzitu. Tahle síla se vyjadřuje jako radarová odrazivost v dBZ a právě ji ukazují barvy na radarové mapě. Celý oběh trvá pár minut, takže nový snímek vzniká každých 5 minut.

Co radar nevidí

Radar nevidí déšť u země, ale kapky ve výšce paprsku. Paprsek letí rovně, zatímco Země se pod ním zakřivuje, takže se s rostoucí vzdáleností od radaru dostává stále výš. Ve vzdálenosti kolem 200 km už je střed paprsku několik kilometrů nad zemí a slabé srážky z nízké oblačnosti pod ním uniknou. Opačný problém je u silných srážek: paprsek se v nich utlumí a to, co leží za bouřkou, radar vidí slaběji, než ve skutečnosti je.

V horách paprsek blokují hřebeny a za nimi vzniká stín, kde radar nevidí nic. Proto se snímky z několika radarů skládají do takzvaného kompozitu, ve kterém výpadky jednoho doplňuje druhý. Česko pokrývají dva radary ČHMÚ, Brdy a Skalky, a jejich dosahy se překrývají. Kompozit navíc využívá i data ze sousedních zemí, takže je souvislý přes hranice.

Dopplerovské měření

Moderní meteorologický radar neměří jen sílu ozvěny, ale i to, jak se srážky pohybují. Využívá k tomu Dopplerův jev, stejný, jaký je slyšet u projíždějící sanitky: zvuk sirény je vyšší, když se blíží, a hlubší, když se vzdaluje. U radaru se podobně nepatrně posune vlna odražená od kapek, které letí k radaru nebo od něj. Z toho posunu radar spočítá takzvanou radiální rychlost, tedy jak rychle se srážky přibližují nebo vzdalují. Pohyb napříč paprskem tímhle způsobem změřit nejde, radar vidí vždy jen tu část rychlosti, která míří přímo k němu nebo od něj.

Na mapách radiální rychlosti se obvykle značí pohyb k radaru jinou barvou než pohyb od radaru. Velmi rychlý pohyb navíc může přesáhnout mez, kterou radar při dané frekvenci pulzů umí změřit jednoznačně, a hodnota se pak „přeloží“ na opačnou stranu stupnice. Data se proto před použitím automaticky opravují. K čemu se rychlost hodí:

• rotace v bouřce: když těsně vedle sebe leží silný pohyb k radaru a silný pohyb od něj, bouřka rotuje. Takhle se odhaluje mezocyklóna v supercele a někdy i zárodek tornáda,
• nárazy větru: proudění, které se u země prudce rozbíhá do stran, prozradí propad studeného vzduchu z bouřky a húlavu,
• vítr ve výškách: z rychlostí měřených dokola kolem radaru se dá spočítat, jak fouká vítr v různých výškách nad ním, a tyto údaje vstupují i do předpovědních modelů,
• čištění dat: kopce, budovy a stožáry se nehýbou, takže mají nulovou rychlost a dají se z obrazu srážek odfiltrovat.

Dvojí polarizace

Novější radary vysílají pulzy současně ve dvou rovinách, vodorovné a svislé. Porovnáním obou ozvěn zjistí, jaký tvar mají částice, od kterých se vlna odrazila. Velké dešťové kapky nejsou kulaté, ale při pádu se zplošťují, takže ve vodorovné rovině odrážejí víc než ve svislé. Kroupy padají nepravidelně a odraz je u nich v obou rovinách podobný, sněhové vločky zase odrážejí slabě a rozptýleně. Díky tomu radar lépe rozliší déšť, sníh a kroupy, přesněji odhadne intenzitu srážek a snadněji rozpozná ozvěny, které se srážkami nemají nic společného, třeba od ptáků nebo hmyzu.

Oba radary ČHMÚ, Brdy a Skalky, jsou dopplerovské a mají dvojí polarizaci. Pracují v pásmu C s vlnovou délkou kolem 5 cm, za 5 minut obejdou 12 výškových úhlů a z nich se skládá trojrozměrný obraz srážek do vzdálenosti 260 km. Na tomto webu ukazujeme z jejich dat odrazivost, rychlosti a polarimetrické veličiny slouží hlavně meteorologům při hodnocení bouřek a ke zpřesnění samotného obrazu srážek.

Falešné ozvěny

Radar občas ukáže i to, co není déšť. Odraz dávají hejna ptáků a roje hmyzu, hlavně na jaře a za teplých večerů, dále větrné elektrárny a v klidném počasí i terén. Při teplotní inverzi se paprsek ohýbá k zemi a radar pak zachytí odraz od kopců nebo budov daleko od sebe. Takové ozvěny se automaticky filtrují, ale úplně je odstranit nejde, a proto se na mapě občas objeví skvrna, která se nehýbe jako skutečné srážky. Pevné cíle prozradí hlavně dopplerovské měření, protože mají nulovou rychlost, ptáky a hmyz zase dvojí polarizace, protože jejich ozvěna má jiný tvar než ozvěna kapek. Nejhůř se odfiltrují větrné elektrárny, jejichž lopatky se točí a radar je proto vidí jako pohyblivý cíl.

Radar na tomto webu

Na stránce srážkového radaru ukazujeme národní kompozity, které jsou podrobnější, a pro část zemí evropský kompozit OPERA, který je hrubší, zato souvislý přes celou Evropu. Národní kompozity ČHMÚ a DWD dodávají obrázek odrazivosti, OPERA posílá rovnou odhad intenzity srážek. Z posledních snímků navíc počítáme krátkou extrapolaci, tedy posun srážek ve směru, kterým se pohybovaly. Není to předpověď, buňky v ní nerostou ani nezanikají, a čím dál dopředu, tím méně platí.