Wind field parameters determination in the lower layer of the atmosphere based on remote sensing measurements

Safety of various human activities depends to a significant extent on weather conditions which are the result of physical processes in the lower layer of the atmosphere. In numerous cases, the wind field information is required in the form of vector field. Complete description of the wind field is not feasible using only the results of standard direct wind measurements even if they are made in a fairly dense measurement network. The paper presents remote sensing measurement systems which provide data for determining the horizontal and vertical components of the wind vector at variety of levels in real time. The remote sensing methods of wind measurements use the Doppler phenomenon, i.e. the relation between the meteorological object movement velocity and the difference in frequency of the original signal and the backscattered one. Results obtained using data from meteorological Doppler radars, including the E700XD mobile radars in Polish Air Bases and radiotheodolite sounding systems are presented. The processed results of measurements are presented in the form of the wind vector fields at selected levels, profiles of the vertical component of the wind vector in a defined layer of the atmosphere and vertical profiles of the wind speed changes.

Bezpieczeństwo różnych form działalności ludzkiej w znacznej części zależne jest od warunków atmosferycznych, które są wynikiem procesów fizycznych przebiegających w dolnej warstwie atmosfery. W wielu przypadkach niezbędna jest wiedza o polu wiatru przedstawianym jako pole wektorowe. Pełnego opisu pola wiatru nie można dokonać na podstawie tylko wyników standardowych bezpośrednich pomiarów wiatru, nawet wtedy, gdy wykonywane są w dość gęstej sieci pomiarowej. W pracy przedstawiono teledetekcyjne systemy pomiarowe, które w czasie rzeczywistym dostarczają danych do wyznaczenia składowych horyzontalnych i pionowych wektora wiatru na różnych poziomach. Metody teledetekcyjnego pomiaru wiatru wykorzystują zjawisko Dopplera, tzn. zależność różnicy pomiędzy częstotliwością echosygnału rozproszonego przez obiekt meteorologiczny a częstotliwością emitowanego impulsu od prędkości ruchu obiektu. Przedstawiono wyniki uzyskane na podstawie danych z dopplerowskich radarów meteorologicznych, w tym mobilnego radaru E700XD działającego w polskich bazach lotniczych oraz z radioteodolitowego systemu sondażowego. Opracowane wyniki pomiarów przedstawiane są w postaci pól wektora wiatru na wybranym poziomie, rozkładu pionowych składowych wektora wiatru w zdefiniowanej warstwie atmosfery oraz pionowych profili zmian prędkości wiatru.