ડ્યુઅલ-ધ્રુવીકરણ રડાર હવામાનની ઘટનાઓની ચોક્કસ આગાહી કરવા માટે કદ, આકાર, સંખ્યા અને વરસાદના કણોના પ્રકારનું વિશ્લેષણ કરવા માટે આડી અને ઊભી ધ્રુવીકરણનો ઉપયોગ કરે છે. આઉટપુટ ચલો જેમ કે પરાવર્તકતા, વિભેદક પ્રતિબિંબ, વિભેદક તબક્કા તફાવત, બિન-વિભેદક તબક્કા તફાવત અને ક્રોસ-સંબંધ ગુણાંકનો ઉપયોગ હવામાનની વિવિધ ઘટનાઓ જેમ કે ભારે વરસાદ, કરા અને બરફનું ચોક્કસ નિરીક્ષણ કરવા માટે થાય છે.
વરસાદની આગાહી અને હવામાન અવલોકનનું મહત્વ
ભારે વરસાદ, કરા અને ભારે હિમવર્ષા જેવી હવામાનની ઘટનાઓ આપત્તિઓ તરફ દોરી શકે છે, તેથી વરસાદની આગાહી કરવી અને નુકસાન માટે તૈયારી કરવી મહત્વપૂર્ણ છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, દ્વિ-ધ્રુવીકરણ રડાર અવલોકનોએ ઝડપી અને વધુ સચોટ હવામાન અવલોકનો સક્ષમ કર્યા છે, જેમાં દર 10 મિનિટે વરસાદની માહિતી અપડેટ થાય છે. હવામાન અવલોકન ટેક્નોલોજીમાં આ પ્રગતિ કુદરતી આફતો ઘટાડવામાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે. ખાસ કરીને કૃષિ, જળ વ્યવસ્થાપન, શહેરી આયોજન અને અન્ય ક્ષેત્રો માટે હવામાનનું નિરીક્ષણ કરવું પણ જરૂરી છે. તે પાકની વૃદ્ધિ માટે જરૂરી પાણી પુરવઠાનું યોગ્ય રીતે નિયમન કરવા, પૂર અને દુષ્કાળને રોકવા અને શહેરી ડ્રેનેજ સિસ્ટમની રચના માટે મહત્વપૂર્ણ માહિતી પ્રદાન કરે છે.
દ્વિ-ધ્રુવીકરણ રડાર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે?
તો દ્વિ-ધ્રુવીકરણ રડાર હવામાનની ઘટનાઓને કેવી રીતે અવલોકન કરે છે? મૂળભૂત રીતે, હવામાન રડાર વાતાવરણમાં રેડિયો તરંગો મોકલે છે અને જ્યારે તેઓ વરસાદના કણોને ઉછાળે છે, ત્યારે તેઓ પ્રાપ્ત તરંગોનું વિશ્લેષણ કરે છે અને વરસાદના કણોનું વિશ્લેષણ કરવા માટે ઘણા ચલોની ગણતરી કરે છે. દ્વિ-ધ્રુવીકરણ રડાર પણ આ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરે છે, પ્રથમ પરાવર્તકતા દ્વારા અંદાજિત કદ અને વરસાદના કણોની સંખ્યા નક્કી કરે છે, જે પ્રસારિત અને પ્રાપ્ત તરંગોની મજબૂતાઈની સરખામણી છે.
દ્વિ-ધ્રુવીકરણ રડાર દ્વારા પ્રસારિત અને પ્રાપ્ત થયેલ રેડિયો તરંગો આડી તરંગોથી બનેલા હોય છે, જે જમીન પર લંબ દિશામાં ઓસીલેટ થાય છે, અને એક ઊભી તરંગ, જે જમીન પર કાટખૂણે દિશામાં ઓસીલેટ થાય છે. દરેક તરંગની પરાવર્તનતાને આડી પરાવર્તકતા અને ઊભી પ્રતિબિંબ કહેવામાં આવે છે અને તે ડેસિબલ પ્રતિ ચોરસ મીટર (dBZ) માં માપવામાં આવે છે. દ્વિ-ધ્રુવીકરણ રડારના આઉટપુટ ચલ તરીકે વપરાતી પરાવર્તકતા એ આડી પરાવર્તકતા છે, જે 1 m³ ના એકમ વોલ્યુમ દીઠ હાજર વરસાદના કણોના કદ અને સંખ્યાના પ્રમાણસર છે. સામાન્ય રીતે, નાના અને થોડા વરસાદના કણો સાથે ઝરમર વરસાદનું મૂલ્ય 1 dBZ અથવા તેનાથી ઓછું હોય છે, જ્યારે મોટા અને અસંખ્ય વરસાદના કણો સાથે ભારે વરસાદનું મૂલ્ય 20 dBZ અથવા વધુ હોય છે. જો કે, કરાના કિસ્સામાં, માત્ર પરાવર્તનના આધારે વરસાદના કણોના પ્રકારો વચ્ચે તફાવત કરવો મુશ્કેલ હોય છે કારણ કે વરસાદના કણોનું કદ અને સંખ્યા અલગ હોવા છતાં પણ પ્રતિબિંબ ધોધમાર વરસાદની જેમ દેખાઈ શકે છે. તેથી, તેમની વચ્ચે તફાવત કરવા માટે અન્ય આઉટપુટ ચલો જરૂરી છે.
વિવિધ આઉટપુટ ચલોનો ઉપયોગ
પ્રથમ, આપણે અવક્ષેપના કણોનું કદ અને આકાર નક્કી કરવા માટે વિભેદક પ્રતિબિંબનો ઉપયોગ કરી શકીએ છીએ. વિભેદક પરાવર્તકતા એ આડી પરાવર્તકતા છે જે ઊભી પરાવર્તકતાને બાદ કરે છે, જે સકારાત્મક છે જો વરસાદના કણો આડા લાંબા હોય તો નકારાત્મક અને જો તે લાંબા સમય સુધી ઊભા હોય, અને ડેસિબલ્સ (ડીબી) માં માપવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, મોટા વરસાદના કણો સાથેના ભારે વરસાદમાં, વરસાદના ટીપાં પડતાંની સાથે હવાના પ્રતિકારને કારણે તેઓ આડી રીતે ફેલાય છે, પરિણામે 2 ડીબી કરતાં વધુનું વિભેદક પરાવર્તન થાય છે. બીજી બાજુ, જો કરા અથવા બરફ ઓગળ્યો ન હોય અને તે શુદ્ધ બરફનો બનેલો હોય, ભલે કણો મોટા હોય, પણ તે આડા ફેલાતા નથી, અને કારણ કે તે રોટેશનલ ગતિમાં પડે છે, તે લગભગ ગોળાકાર હોય છે અને ઘણી વખત તેને જોવામાં આવે છે. રડાર 0 dB ના વિભેદક પ્રતિબિંબ મૂલ્ય ધરાવે છે. આ તમને ભારે વરસાદ અને કરાની હવામાનની ઘટનાઓ વચ્ચે તફાવત કરવાની મંજૂરી આપે છે, પછી ભલે તે સમાન પ્રતિબિંબિત મૂલ્યો ધરાવે છે. જો કે, 0.3 મીમી કરતા નાના વરસાદના કણો સાથે ઝરમર વરસાદ પણ ખૂબ જ ઓછો હવા પ્રતિકારનો સામનો કરે છે, તેથી વિભેદક પ્રતિબિંબ ઘણીવાર 0 ડીબી હોય છે કારણ કે વરસાદના કણો ગોળાકાર રહે છે. તેથી, વરસાદના કણોના પ્રકારોને અલગ પાડવા માટે સંયોજનમાં પરાવર્તકતા અને વિભેદક પ્રતિબિંબ બંનેને ધ્યાનમાં લેવું જરૂરી છે.
બીજી બાજુ, વરસાદ અથવા કરા જેવા વરસાદના કણોના પ્રકાર અને વરસાદના કણોનું કદ જાણવું એ એકમ વોલ્યુમ દીઠ વરસાદના કણોની સંખ્યાનો ચોક્કસ અંદાજ કાઢવા માટે પૂરતું નથી. તેથી, અવક્ષેપના કણોની સંખ્યા વિશેની માહિતી ડિફરન્સિયલ ફેઝ ડિફરન્સ અને નોન-ડિફરન્શિયલ ફેઝ ડિફરન્સ તરીકે ઓળખાતા આઉટપુટ ચલો દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. જ્યારે રડાર તરંગો વરસાદના કણને અથડાવે છે, ત્યારે વરસાદના કણનું કદ અને આકાર આડી અને ઊભી ધ્રુવીકરણને વિવિધ દરે પ્રગતિ કરવા માટેનું કારણ બને છે. બે ધ્રુવીકરણનો તબક્કો તે મુજબ બદલાય છે, અને આ તબક્કાઓ વચ્ચેના તફાવતનું સંચિત મૂલ્ય એ વિભેદક તબક્કાનો તફાવત છે. એકમ ડિગ્રી (°) છે અને આડી ધ્રુવીકરણના તબક્કામાંથી ઊભી ધ્રુવીકરણના તબક્કાને બાદ કરીને તબક્કામાં તફાવત જોવા મળે છે. રેડિયો તરંગો જેમાંથી પસાર થાય છે તે વરસાદના કણનો ક્રોસ-વિભાગીય વ્યાસ જેટલો મોટો હોય છે, તેટલો મોટો તબક્કો મૂલ્ય હોય છે, તેથી વિભેદક પ્રતિબિંબની જેમ, જો વરસાદનું કણ આડું લાંબું હોય તો તેનું હકારાત્મક મૂલ્ય હોય છે અને જો તે લાંબા સમય સુધી હોય તો નકારાત્મક મૂલ્ય હોય છે. ઊભી રીતે કારણ કે વિભેદક તબક્કાનો તફાવત પ્રચારની દિશા સાથે સંચિત થવાનું ચાલુ રાખે છે, તે હકીકત દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે કે તે બિન-શૂન્ય મૂલ્યો પ્રાપ્ત કરી શકે છે જ્યાં વરસાદના કણો હાજર ન હોય.
આપેલ અવલોકન શ્રેણીમાં વિભેદક તબક્કાના તફાવતના ફેરફારના દરને બિન-વિભેદક તબક્કા તફાવત કહેવામાં આવે છે. જો વિભેદક તબક્કાનો તફાવત રડારથી 0 કિલોમીટર દૂરના બિંદુ પર 5° અને 10 કિલોમીટર દૂરના બિંદુ પર 10° હોય, તો 5 અને 10 કિલોમીટર વચ્ચેના વિભેદક તબક્કાનો તફાવત 1°/km છે, જે વિભેદક તબક્કાના તફાવતમાં ફેરફાર છે. 10° ના 10 કિલોમીટરના રાઉન્ડ-ટ્રીપ અંતરથી ભાગ્યા. વિભેદક તબક્કાના તફાવતથી વિપરીત, બિન-વિભેદક તબક્કો તફાવત માત્ર બિન-શૂન્ય મૂલ્ય આપે છે જ્યાં વરસાદના કણો હાજર હોય છે, જે તમે અવલોકન કરવા માંગો છો તે ચોક્કસ વિભાગમાં વરસાદના કણોની સંખ્યાનો તમને વધુ સચોટ અંદાજ આપે છે.
ક્રોસ-સંબંધ ગુણાંકનું મહત્વ
જો કે, જ્યારે બે અથવા વધુ પ્રકારના વરસાદના કણો એકસાથે મિશ્રિત થાય છે, જેમ કે જ્યારે બરફ પીગળે છે અને બરફ અને વરસાદ બંને તરીકે પડે છે, ત્યારે આઉટપુટ વેરિએબલ મૂલ્ય વાસ્તવિક હવામાન ઘટના કરતાં મોટું અથવા નાનું દેખાઈ શકે છે, જે મૂંઝવણભર્યું હોઈ શકે છે. આને સંબોધવા માટેનું આઉટપુટ વેરીએબલ ક્રોસ-કોરિલેશન ગુણાંક છે. ક્રોસ-સંબંધ ગુણાંક એ આડા અને વર્ટિકલ ધ્રુવીકરણ સિગ્નલોની સમાનતાનું માપ છે, જેમાં 1 ની નજીકના મૂલ્યો વરસાદના કણોના કદ અને પ્રકાર જેટલા સમાન છે. સામાન્ય રીતે, જ્યારે વરસાદ અથવા બરફ દરમિયાન અવલોકન શ્રેણીમાં સમાન પ્રકારના અને સમાન કદના વરસાદના કણોનું વિતરણ કરવામાં આવે ત્યારે ક્રોસ-સંબંધ ગુણાંક ઊંચો (0.97 અથવા તેથી વધુ) હોય છે. જો કે, જ્યારે વિવિધ પ્રકારના વરસાદના કણોનું મિશ્રણ હોય, અથવા જ્યારે વરસાદના કણો એક જ પ્રકારના હોય પરંતુ કદમાં ભિન્ન હોય, જેમ કે ભારે વરસાદમાં, ક્રોસ-સંબંધ ગુણાંક 0.97 કરતા ઓછો હોઈ શકે છે.
આમ, દ્વિ-ધ્રુવીકરણ રડાર વધુ ચોકસાઇ સાથે હવામાનની ઘટનાઓનું અવલોકન અને વિશ્લેષણ કરવા માટે વિવિધ આઉટપુટ ચલોનો ઉપયોગ કરી શકે છે. આ આપણને આપત્તિઓ અટકાવવા અને હવામાનના ફેરફારોને ઝડપથી પ્રતિસાદ આપવા દે છે. હવામાન અવલોકન ટેક્નોલોજીમાં પ્રગતિ આપણા રોજિંદા જીવનને વધુ સુરક્ષિત અને વધુ અનુકૂળ બનાવશે.
