Language
Country/Area
No result found
Trên mây: Tại sao Radar sóng milimet là công cụ tốt nhất để khám phá các đám mây?
Khi biến đổi khí hậu và tần suất các hiện tượng thời tiết cực đoan gia tăng, cộng đồng khoa học ngày càng chú ý hơn đến việc nghiên cứu các đám mây. Bản chất và động thái của các đám mây ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của dự báo thời tiết và mô hình khí hậu. Về vấn đề này, radar sóng milimet được coi là một trong những công cụ tốt nhất để khám phá cấu trúc đám mây và động lực học của nó. Hệ thống radar công nghệ cao này cung cấp độ phân giải chưa từng có, cho phép các nhà nghiên cứu phân tích các đặc tính vi mô của các đám mây và thậm chí theo dõi quá trình tiến hóa của chúng.
Radar sóng milimet hoạt động như thế nào
Radar sóng milimet là hệ thống radar được thiết kế đặc biệt để giám sát các đám mây. Dải tần hoạt động của nó thường nằm trong khoảng từ 24 đến 110 GHz. So với radar băng tần S truyền thống, bước sóng của nó ngắn hơn, khoảng 1 mm đến 1,11 cm. Đặc tính này cho phép radar sóng milimet phát hiện chính xác hơn những giọt nước nhỏ hơn hoặc tinh thể băng trong các đám mây.
Với độ phân giải phạm vi và thời gian cao, radar sóng milimet có thể xác định chính xác ranh giới của các đám mây và các đặc tính vi vật lý của chúng, từ đó giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về quá trình phản xạ, hấp thụ và chuyển đổi năng lượng bức xạ của đám mây.
Radar sóng milimet thường hoạt động ở băng tần Ka ở tần số 35 GHz và băng tần W ở tần số 94 GHz, hai tần số có khả năng truyền khí quyển tốt nhất. Độ phân giải khoảng cách và miền thời gian cao của nó cho phép các nhà nghiên cứu thu được dữ liệu từ 1 đến 10 giây và quan sát các đặc điểm khác nhau của đám mây với độ chính xác vài mét.
Ứng dụng đa dạng của radar sóng milimet
Những radar này không chỉ được sử dụng để đo các đặc tính vật lý của mây mà còn được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu các chủ đề quan trọng khác như sương mù, côn trùng và sol khí. Vì radar sóng milimet có thể phát hiện hầu hết các mục tiêu côn trùng vào một ngày không mây nên nó đã chứng tỏ được giá trị độc đáo của mình trong nghiên cứu côn trùng học. Ngoài ra, những radar này còn có thể phát hiện các sol khí lớn, giúp các nhà khoa học hiểu được sự phân bố và cường độ của sol khí.
Ví dụ, Radar cấu hình đám mây (CPR) hoạt động trên vệ tinh CloudSAT từ năm 2006 là một ví dụ ứng dụng thành công của radar sóng milimet.
Đặc tính kỹ thuật của radar sóng milimet
Radar sóng milimet có nhiều công nghệ tiên tiến, trong đó có khả năng đo phân cực, có thể đo kích thước và hình dạng của giọt nước và tinh thể băng trong mây. Sự phát triển của kỹ thuật này đặc biệt quan trọng đối với việc nghiên cứu các đám mây pha hỗn hợp trong khí quyển, vì hình dạng của các tinh thể băng là một yếu tố quan trọng dẫn đến sai số về kích thước và số lượng thu hồi nồng độ trong các quan sát radar và radar kết hợp theo chiều dọc.
Ngoài ra, sự đa dạng của radar sóng milimet còn được thể hiện qua hình thức lắp đặt, bao gồm các hệ thống trên mặt đất, trên không và trong không gian. Ví dụ, nhiều máy bay nghiên cứu khoa học được trang bị radar sóng milimet, chẳng hạn như máy bay HALO và máy bay nghiên cứu KingAir của Wyoming, cho phép các nhà nghiên cứu thực hiện các phép đo đám mây ở các độ cao và môi trường khác nhau.
Tương lai phát triển và thách thức
Mặc dù radar sóng milimet đã thể hiện khả năng xuất sắc trong nghiên cứu đám mây nhưng nó vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức khác nhau. Ví dụ, làm thế nào để cải thiện độ phân giải của dữ liệu radar để nắm bắt chính xác những thay đổi nhỏ và đối phó với sự bất ổn của môi trường khí quyển vẫn là một vấn đề khó khăn mà cộng đồng khoa học cần khắc phục.
Sứ mệnh Earth Clouds, Aerosols và Radiation Explorer (EarthCARE) sẽ được triển khai vào tháng 3 năm 2023 cũng sẽ đẩy công nghệ này lên một tầm cao mới. Đây là radar phân tích đám mây không gian đầu tiên có khả năng Doppler.
Suy nghĩ cuối cùng
Việc phát triển và ứng dụng radar sóng milimet tiếp tục nâng cao hiểu biết của chúng ta về các đám mây, giúp cải thiện độ chính xác của dự báo thời tiết và khí hậu. Tuy nhiên, trước hệ thống thời tiết luôn thay đổi, dù là công nghệ hay phương pháp, liệu chúng ta có thể tiếp tục tạo ra những đột phá trong khám phá và mở đường cho nghiên cứu khí hậu trong tương lai hay không?
