منذ ظهور تطبيقات الطقس للرادار في أعقاب الحرب العالمية الثانية، واجه المهندسون والمشغلون تاريخياً العديد من التحديات الكبيرة. فمن دقة معالجة البيانات إلى صيانة استثمارات الرادار وطول عمره، كانت الحاجة واضحة إلى تحسين إخماد التشويش والمعايرة الآلية والصيانة والمراقبة عن بُعد. وتكتسب هذه النقاط أهمية خاصة عند استخدام رادار أو أكثر كنقطة بيانات أساسية لشبكة أرصاد جوية متكاملة.
كان الهدف الرئيسي عند تطوير سلسلة رادارات الطقس Baron Gen3 هو حل هذه التحديات. ولتحقيق ذلك، قام مهندسو بارون بتطبيق تقنيات وتكنولوجيات جديدة لضمان دقة الكشف عن الأرصاد الجوية المائية بأقصى وقت تشغيل ممكن وتقليل القوى العاملة.
المعايرة الآلية
يعد الرادار الذي تمت معايرته بشكل صحيح ضرورياً لنجاح منظمات الأرصاد الجوية. فالرادار غير المعاير أو المعاير بشكل سيئ يولد بيانات أساسية متدهورة، مما يحد من فائدته ويساهم في التنبؤات الجوية الخاطئة. عندما يتم تعقب العواصف الكبرى عبر شبكة من الرادارات، فإن الجمع بين البيانات المطلوبة من عدة رادارات يجعل من الضروري معايرة الشبكة بأكملها وفق معيار معروف بشكل عام. وبالإضافة إلى ذلك، بما أن البيانات الأساسية تُستخدم لتوليد منتجات لتقدير هطول الأمطار واكتشاف البَرَد والتمييز بين المطر والثلج، فإن الأخطاء الكبيرة في المنتجات المشتقة يمكن أن تكون ناجمة عن أخطاء صغيرة في البيانات الأساسية.
وكان فريق من مهندسي وخبراء الأرصاد الجوية في رادار بارون قد طوروا في السابق روتين معايرة مبتكر لترقية الاستقطاب المزدوج على الصعيد الوطني إلى NEXRAD لصالح دائرة الأرصاد الجوية الوطنية الأمريكية وإدارة الطيران الفيدرالية ووزارة الدفاع، حيث قاموا بإجراء روتين معايرة خلال فترة الست ثوانٍ تقريباً من إعادة تتبع الهوائي بعد اكتمال مسح الحجم. بالنسبة لسلسلة Gen3، تم تكييف هذا الروتين وتحسينه لتوفير معايرة ZDR الآلية المستمرة لكل حاوية على حدة
في السابق، لم يكن بالإمكان معايرة أنظمة الرادار إلا مرة أو مرتين في السنة. كان الموظفون في الموقع بحاجة إلى انتظار أيام صافية خالية من الأمطار حيث يمكنهم إيقاف المراقبة الجوية وإعادة توجيه الهوائي إلى زاوية السمت.
ZDR، الذي يُطلق عليه غالبًا الانعكاسية التفاضلية، هو أساس هذه المعايرات. وقد تم اختيار ZDR نظرًا لأهميته في حساب تصنيف الهيدروميتور. وبمجرد معايرة اللحظات الأساسية ثنائية البوليمرية إلى دقة 0.1 ديسيبل؛ تبين أن جميع منتجات البيانات الأخرى ستتبعها مستفيدة من التحسينات.
تعمل تقنية المعايرة من الجيل التالي على حل العديد من التحديات التشغيلية: أولاً، لا يوجد أي تدخل بشري، ويتم تجنب أخطاء المعايرة، ويتم تمكين المعايرة الموثوقة على مستوى الشبكة. يمكن إجراء المعايرة في أي طقس؛ حيث تأخذ التقنية الجديدة في الحسبان الأمطار وغيرها من التأثيرات الضارة (مثل اللحامات وفضلات الطيور والتآكل الطبيعي) على القبة الرادارية ولا تتطلب قياسات شمسية. بالإضافة إلى ذلك، لا يلزم إجراء قياسات للأجهزة، مما يقلل من الاحتياجات من المعدات وفرصة حدوث أخطاء.
قمع الفوضى
يمكن أن تتسبب الفوضى الناجمة عن التضاريس والرطوبة والمباني - وحتى هجرة الطيور والحشرات - في إحداث فوضى في عرض الرادار الدقيق، وبالتالي في المنتجات ذات القيمة المضافة التي يولدها الرادار. في أواخر العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، طوّر المعهد التعاوني لدراسات الأرصاد الجوية المتوسطة في جامعة أوكلاهوما (CIMMS) التطبيق الأولي لتقنية تصفية التشويش CLEAN-AP™( تحليل بيئةالتشويشباستخدام المعالجة التكيفية). ودخلت شركة Baron في شراكة مع جامعة أوهايو، حيث منحت ترخيصاً لاستخدام تقنية CLEAN-AP™ للاستخدام الحصري في أنظمة الرادار الخاصة بها.
تشمل مزايا CLEAN-AP مقارنةً بمرشحات الفوضى الأرضية القديمة ما يلي:
- CLEAN-AP™ performs automated clutter detection and suppression without manual intervention.
- The need for clutter maps is eliminated through CLEAN-AP™’s real-time ground clutter detection capability.
- CLEAN-AP™ uses adaptive data windowing that accomplishes a good compromise between clutter suppression and data quality.
- تُعد CLEAN-AP™ عملية متكاملة توفر خوارزمية واحدة لاكتشاف التشويش الأرضي وتصفيته على أساس كل حاوية على حدة.
تُعد قدرة CLEAN-AP™ الفريدة من نوعها على تصفية التشويش أمرًا حيويًا عند استخدامها كجزء من شبكة متكاملة. من خلال تحسين دقة البيانات الأساسية بشكل كبير، تتحقق الفوائد في جميع أنحاء النظام، بدءًا من جمع البيانات وتكاملها إلى نماذج التنبؤ، مما يؤدي في النهاية إلى تنبؤات وتنبيهات أكثر فعالية لعامة الناس.
المراقبة والصيانة عن بُعد
تتعامل كل منظمة للأرصاد الجوية مع التوازن المستمر بين المتطلبات التقنية التي يتم موازنتها مع النقص النسبي في الموظفين والموارد المالية. تراقب معدات الاختبار المدمجة (BITE) في سلسلة الرادار Gen3 حالة النظام باستمرار. تشمل المعلمات التي يتم تقييمها درجة حرارة الأنظمة الحيوية، وفولتية إمدادات الطاقة والتيارات، ومواضع مفاتيح التوجيه الموجي، وأداء جهاز الإرسال، وحالة المعايرة، وغير ذلك.
إذا اكتشفت التشخيصات وجود أعطال، يتم إخطار المشغلين تلقائيًا عبر البريد الإلكتروني، ويراقب النظام الواجهة. تسمح هذه الإمكانية بتصحيح أي مشاكل قبل فشل النظام. بالإضافة إلى ذلك، يتم استبدال مكونات النظام بسهولة أكبر بسبب بنية النظام المعيارية المتأصلة في رادار Baron Gen3. والنتيجة هي أن المستخدمين يتمتعون بوقت تشغيل أكثر إنتاجية، مع عدد أقل من الموظفين ودقة أفضل، في جميع أنحاء شبكة الكشف عن الأرصاد الجوية الخاصة بهم.
يسمح التصميم المعياري للمستخدمين بترقية المكونات أو استبدالها حسب الحاجة بسرعة. ويعني الحد الأقصى من القواسم المشتركة بين الأنظمة أنه يمكن للمستخدمين الاحتفاظ بقطع الغيار في المخزون عبر الشبكة بأكملها، مما يتيح استبدال المكونات بشكل أسرع وتكاليف أقل.
دعم لا مثيل له
تعمل أنظمة Baron Gen3 الآن في جميع أنحاء العالم في تصميمات ثابتة وقابلة للنقل ومتنقلة. تتوفر تكوينات النطاق C والنطاق X والنطاق S والنطاق S والنطاق S عالي التردد S. وهذا يسلط الضوء على الحاجة إلى الدعم المتميز. تدير شركة بارون مركز دعم عالمي يعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع على مدار الساعة من قبل خبراء أرصاد جوية على دراية بالرادار والطقس، ويوفر لعملاء بارون دعمًا لا مثيل له على مستوى العالم. كما يمكن لهذا الفريق نفسه مراقبة تشخيصات BITE على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع/365، مما يوفر دورًا داعمًا كمركز عمليات رادار متكامل، مما يوفر للعملاء راحة البال وأقصى عائد على الاستثمار في هذا المجال.
وأدى أحد التركيبات الأولية من الجيل الثالث، الذي تم إجراؤه لصالح كيان تجاري في الولايات المتحدة، إلى نجاح نظام الترددات العالية S-band في الكشف عن الأطراف الخارجية لإعصار ماثيو. وفي الوقت نفسه، كانت العاصفة بعيدة عن الشاطئ، وتم الحصول على قياسات دقيقة للغاية وعالية الدقة بمجرد اقتراب العاصفة من موقع الرادار. وقد تم إنجاز ذلك في غضون ساعات من تركيب الرادار، مع تسريع إنجازه المقرر مع توقع وصول العاصفة إلى اليابسة.
