Säätutkat

Miten säätutka toimii?

Säätutkan antenni lähettää eri suuntiin suuritehoisia mikroaaltopulsseja. Pulssin kohdatessa esteen, esimerkiksi sadepisaroita, sen tehosta heijastuu pieni osa takaisin antennille. Tutka mittaa takaisin heijastuneen pulssin tehon ja matka-ajan.

Takaisin heijastuneen pulssin tehosta voidaan päätellä sadekuuron intensiteetti ja matka-ajasta sadekuuron etäisyys tutkasta. Doppler-tutka mittaa lisäksi pisaroiden liikenopeuden. Kaksoispolarisaatiotutkalla saadaan tietoa partikkelien muodosta vertailemalla eri suuntiin polarisoituja pulsseja.

Säätutkan on oltava erittäin herkkä laite, sillä takaisin heijastuneen pulssin teho vastaanottoantennilla on pienen pieni murto-osa lähetystehosta. Tyypillisesti lähetysteho on 250 000 wattia, vastaanotettu teho vain 0,0000000000001 - 0,00000001 wattia.

Sadekuuroja Pohjanmaan alueella. Punaisella näkyvät kaikista voimakkaimmat sadealueet kuuroalueiden sisällä.

Koska millimetrin kokoisia sadepisaroita on tyypillisesti ilmassa kymmenen sentin välein, koko pulssi ei heijastu sadepilven tutkanpuoleisesta etureunasta takaisin, vaan tietoa saadaan myös pilven sisä- ja takaosasta. Mikroaallot heijastuvat hyvin lumihiutaleista ja sadepisaroista, joten tutkakuvasta nähdään, missä sataa. Rankempi sade aiheuttaa voimakkaamman kaiun, ja voimakkuuden vaihtelut esitetään yleensä eri väreillä.

Kun tutkan antennia pyöritetään, voidaan kartoittaa sadealueet jopa 250 kilometrin säteellä tutkan ympäriltä. Kun antennia kallistetaan pystysuunnassa, saadaan tietoa myös ilmakehän ylemmistä osista.

Tornin päässä oleva valkoinen tutkakupu suojaa sisällä olevaa säätutkaa sääolosuhteilta.

Tutkakuva apuna sateiden ennustamisessa

Uusimmasta tutkakuvasta nähdään, missä satoi äsken. Usein käyttäjää kiinnostaa kuitenkin enemmän, sataako kohta tai milloin sade loppuu. Tähän tarkoitukseen on kehitetty yksinkertaisia sade-ennusteita. Niissä oletetaan, että olemassaolevat tutkalla havaitut sadealueet jatkavat nykyistä liikettään. Jos sadekuuro on liikkeessä itään, sen nykyisen sijainnin itäpuolella alkaa kohta sataa, kun taas kuuroalueen länsireunalla sade lakkaa pian.

Sään ennustaminen ei kuitenkaan ole aina näin suoraviivaista: sadepilvet syntyvät, kuolevat ja muuttavat kulkusuuntaansa. Laajaa sadealueen liikettä voi seurata ja ennustaa kuusikin tuntia, yksittäisten kesän iltapäiväkuurojen elinaika on puolesta tunnista kahteen tuntiin.

Ilmatieteen laitoksen lähitunneille ulottuvissa sade-ennusteissa yhdistetään tutkahavaintoja ja numeerisiin säämalleihin pohjautuvia ennustekarttoja. Tarkkoja, mutta lyhyitä tutkaennusteita käytetään sade-ennusteen alussa ja pidemmälle ulottuvia säämalliennusteita käytetään sade-ennusteen lopussa. Näin saadaan yhdistettyä molemmista ennustemenetelmistä parhaat puolet.