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Les radars météorologiques expliqués

Nous utilisons tous les radars pour nous aider à planifier nos activités de plein air. Devons-nous apporter un parapluie ? Un orage violent est-il en route ? Ou bien serons-nous au sec le reste de la journée ? Bien que le radar nous aide à prévoir le temps qu’il fera, peu de gens comprennent exactement comment il fonctionne. L’évolution du radar est intéressante et il est surprenant de voir comment un instrument aussi vital a commencé…

RADAR est l’abréviation de RAdio Detection And Ranging et a été lentement développé au fil du temps en commençant à la fin des années 1800. Au début de la Seconde Guerre mondiale, de nombreux pays l’utilisaient pour détecter les navires et les avions ennemis. Lorsque les opérateurs radar ont découvert que les précipitations provoquaient de « faux » échos sur leur écran (masquant les cibles ennemies potentielles), ils ont pris conscience du nouveau potentiel du radar. Peu après la guerre, les radars excédentaires ont été utilisés comme détecteurs de précipitations. Depuis lors, le radar météorologique moderne a beaucoup évolué et s’est amélioré, intégrant de meilleures méthodes d’extraction des données et des données à plus haute résolution. En fait, la plupart des radars météorologiques modernes sont maintenant des radars Doppler à impulsions, et sont capables de détecter le mouvement des gouttelettes de pluie en plus de l’intensité des précipitations. Aujourd’hui, des logiciels spécialisés utilisent les données radar pour faire des prévisions à court terme, et elles sont même intégrées aux modèles de prévision numérique du temps pour améliorer la précision des prévisions. Alors, comment cela fonctionne-t-il exactement ?

Les bases : comment fonctionne le radar météorologique moderne

Un système moderne de radar Doppler se compose d’une grande antenne radar logée à l’intérieur d’un dôme hexagonal encore plus grand pour le protéger des éléments. L’antenne radar peut tourner sur 360 degrés à l’horizontale et sur environ 20 degrés à la verticale. Lorsque l’antenne radar tourne, elle émet des rafales extrêmement courtes d’ondes radio, appelées impulsions, et attend le retour de ces impulsions pendant la « période d’écoute ». Chaque impulsion dure environ 0,00000157 seconde et la « période d’écoute » est de 0,00099843 seconde. Les ondes radio transmises se déplacent dans l’atmosphère à la vitesse de la lumière. Lorsqu’elles atteignent une cible, telle qu’une goutte de pluie ou un flocon de neige, les ondes radio sont dispersées et une partie de l’énergie est renvoyée au radar. Le radar observe toutes ces informations pendant la « période d’écoute », le processus se répétant jusqu’à 1 300 fois par seconde. En observant le temps que mettent les ondes radio à quitter l’antenne, à atteindre la cible et à revenir à l’antenne, le radar peut calculer la distance et la direction de la cible en utilisant l' »effet Doppler » (d’où le nom de radar Doppler). En outre, l’énergie renvoyée que le radar reçoit fournit des informations sur les caractéristiques de la cible, notamment sa taille, son intensité et, avec les radars à double polarisation les plus récents, même le type de précipitation.

L’effet Doppler

En utilisant l’effet Doppler, les radars Doppler fournissent des informations concernant le mouvement et la position des cibles. Après que le radar ait émis une impulsion d’ondes radio, il suit le déphasage entre l’onde radio émise et l’écho reçu. Ce déphasage indique si la cible se rapproche ou s’éloigne directement du radar, ce que l’on appelle sa vitesse radiale. Un déphasage positif indique un mouvement vers le radar et un déphasage négatif indique un mouvement s’éloignant du radar. L’effet du déphasage est similaire au « décalage Doppler » observé avec les ondes sonores. Si un objet émet des ondes sonores lorsqu’il s’approche d’un lieu, les ondes sont comprimées, ce qui entraîne une fréquence plus élevée. Lorsque l’objet s’éloigne d’un endroit, les ondes sonores sont étirées, ce qui entraîne une fréquence plus basse. C’est ce que l’on ressent souvent lorsqu’un véhicule d’urgence passe en faisant retentir sa sirène.

Radar à double polarisation
Le National Weather Service utilise actuellement des radars à double polarisation pour son réseau. Alors que les radars classiques émettent et reçoivent des impulsions dans la direction horizontale, les radars à double polarisation vont plus loin et émettent et reçoivent des ondes dans la direction horizontale et dans la direction verticale. This provides a more complete picture of targets in the atmosphere, allowing forecasters to differentiate between rain, snow/melting snow, and even hail.

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