Detektory

Aby określić położenie i aktywność burzy – łowcy burz posiłkują się danymi z detektorów wyładowań atmosferycznych, które w obecnych czasach są niezbędnym elementem działań terenowych. Dane o lokalizacji czasowej i przestrzennej wyładowań atmosferycznych (przede wszystkim wyładowań doziemnych)  pozwalają łowcom w terenie przemieścić się w miejsce występowania groźnych burz, a naszym prognostom  – umożliwiają szybką reakcję w postaci wydania odpowiednich ostrzeżeń meteorologicznych.

Linki do serwisów udostępniających obrazy z sieci detektorów dostępne są na dole strony.

Przykładowy detektor wyładowań atmosferycznych. Źródło: Meteo.be

Przykładowy detektor wyładowań atmosferycznych. Źródło: Meteo.be

Czym jest detektor? Najprościej mówiąc, jest to system czujników odpowiednio ze sobą sprzężonych, który ma za zadanie wykrywanie wyładowań atmosferycznych tylko i wyłącznie. W odróżnieniu od radaru dopplerowskiego (niekiedy pojęcia detektora i radaru są mylone), który emituje falę elektromagnetyczną i czeka na jej odbicie od obiektów, detektor oczekuje na fale o określonej częstotliwości generowanych przez wyładowania atmosferyczne, a następnie określa współrzędne wyładowania w zależności od zastosowanej metody.

Wyróżnić można metody stosowane w oparciu o odległość miejsca wyładowania od przynajmniej dwóch detektorów, lub różnic czasu dotarcia fali elektromagnetycznej do tych detektorów (techniki Time-On Arrival – TOA lub Time-On Group Arrival – TOGA). Wykorzystywane są również nieco mniej dokładne techniki znajdowania kierunku (Direction Finding – DF) opierające się na pomiarze kąta między kierunkiem odniesienia a odległością detektora (lub detektorów) od wyładowania, lub też połączone techniki DF i TOA, które wspólnie stosowane dają większą skuteczność detekcji. Ponadto w praktyce stosowane są również systemy satelitarne wykrywające promieniowanie optyczne (błyskawice) oraz systemy naziemne wykrywające fale akustyczne (grzmoty), jednak o mniejszej skuteczności detekcji.

Szeroki zakres częstotliwości radiowych w których może być wykrywana fala elektromagnetyczna, pozwala nie tylko na określenie miejsca wystąpienia samego wyładowania doziemnego, ale po dalszych obliczeniach również na określenie biegunowości (czy wyładowanie było ujemne czy dodatnie), natężenia prądu w kanale wyładowania czy liczby uderzeń zwrotnych. W celu detekcji wyładowań doziemnych wykorzystywane są najczęściej niskie i bardzo niskie częstotliwości (LF, VLF), natomiast fale elektromagnetyczne w bardzo wysokich częstotliwościach (VHF) umożliwiają również detekcję wyładowań chmurowych. Trzeba jednak pamiętać, że im wyższa częstotliwość tym mniejszy zasięg detekcji. Więcej informacji o funkcjonowaniu systemu można znaleźć m.in. w opracowaniu P. Bodzaka.

Wśród obecnie znanych systemów detekcji warto szczególnie wymienić te, których zasięg obejmuje obszar Polski, a których dane są dostępne w trybie online:

Mapa wykrytych wyładowań atmosferycznych przez detektory systemu Blitzortung z dnia 17.06.2016 r. (Źródło: Dane archiwalne Blitzortung)

Mapa wyładowań atmosferycznych wykrytych przez detektory systemu Blitzortung z 17 czerwca 2016 r. Źródło: Dane archiwalne Blitzortung.

Wyładowania atmosferyczne wykryte przez detektory systemu Blitzortung w rejonie Brzeska z dnia 21.06.2013 r. (źródło: Lightningmaps.org)

Wyładowania atmosferyczne wykryte 21 czerwca 2013 r. w rejonie Brzeska (woj. małopolskie) przez detektory systemu Blitzortung. Źródło: Lightningmaps.org. Podkład: Mapy Google

Blitzortung – Sieć amatorskich detektorów wyładowań, wykorzystująca techniki TOA oraz TOGA w paśmie częstotliwości VLF (3-30 kHz). Skuteczność detekcji systemu w dalszym ciągu jest usprawniana poprzez stosowanie filtrów sygnałów eliminujących zakłócenia, jednak na chwilę obecną występują błędy detekcji, powszechne zwłaszcza w rejonach o słabym pokryciu detektorami wyładowań.

Z punktu widzenia naszego kraju, sieć stacji detekcji Blitzortung oferuje obecnie największe możliwości związane ze śledzeniem burz w czasie rzeczywistym jak i możliwością dostępu do danych archiwalnych. Na oficjalnej stronie serwisu można znaleźć również zarówno mapy statyczne jak i dynamiczne – z możliwością przybliżania i oddalania mapy. Możliwości wizualizacji danych systemu rozszerza również serwis pomocniczy LightningMaps, który umożliwia również podgląd danych archiwalnych z dłuższego okresu. Istnieją również aplikacje mobilne, umożliwiające śledzenie położenia burz (zwłaszcza w terenie) z wieloma przydatnymi funkcjami pomocniczymi, w tym ustawieniami lokalizacji oraz powiadomieniami typu push.

Wyładowania atmosferyczne wykryte 6 lipca 2012 r. przez detektory systemu EUCLID (CELDN) na obszarze Czech i okolic. Źródło: CHMI.

Wyładowania atmosferyczne wykryte 6 lipca 2012 r. przez detektory systemu EUCLID (CELDN) na obszarze Czech i okolic. Źródło: CHMU.

PERUN – polski system detekcji i lokalizacji wyładowań atmosferycznych typu SAFIR funkcjonujący od 2002 r. Sieć składa się z 9 stacji detekcji (stan na 2016 r.), których czujniki działają w dwóch zakresach częstotliwości – LF i VHF. System ten dzięki wykorzystaniu techniki triangulacyjnej wykrywa zarówno wyładowania chmurowe jak i doziemne, natomiast możliwości systemu obejmują również określenie parametrów wyładowań doziemnych (np. natężenie prądu w kanale wyładowania) czy generowanie map keuranicznych (liczby dni burzowych). Nie są to jednak opcje dostępne dla użytkownika zewnętrznego, jednak na stronie internetowej serwisu można sprawdzić położenie i liczbę wykrytych przez system wyładowań (doziemnych i chmurowych) naniesionych na statyczną mapę Polski, a także map gęstości wyładowań oraz śledzenia komórek burzowych.

EUCLID – Europejski program współpracy wykrywania wyładowań atmosferycznych. Czujniki składające się na sieć funkcjonują w oparciu o kombinację technik TOA i DF w niskich częstotliwościach (LF). W skład EUCLID wchodzi sieć CELDN (Central European Lightning Detection Network) do których należą czujniki BLIDS zainstalowane także w Polsce, a także detektory Czeskiej Służby Hydrometeorologicznej (CHMU), z których obrazów mogą chętnie korzystać zwłaszcza mieszkańcy południowo-zachodniej Polski.

Wykaz bezpośrednich linków do obrazów z sieci detektorów:

  1. Blitzortung
  2. Lightningmaps
  3. Burze.dzis.net
  4. Polski system detektorów PERUN
  5. EUCLID
  6. Mapy detekcji wyładowań CHMU (obejmujące południowo-zachodnią Polskę)
  7. Serwis detekcyjny firmy SIEMENS (w skrócie) BLIDS
  8. Burzoweinfo.pl (UBIMET)
  9. Prywatna stacja detekcji wyładowań atm. – Robert Baleja