Soğrulma
Resim 1: Atmosferik soğrulma kayıpları, ① Kuvvetli yağmur, ② Sis, bulutlar, ③ Hafif yağmur, ④ Moleküler saçılma
Resim 1: Atmosferik soğrulma kayıpları
Soğrulma
Elektromanyetik enerjinin kısmen ya da tamamen, bir ortam tarafından, bu ortamın özelliklerine bağlı olarak yutulmasına soğrulma adı verilir. (Fiziksel olarak, elektromanyetik enerji bu olay sonucunda genellikle ısı enerjisi gibi, bir başka enerji biçimine dönüşür.)
Elektromanyetik dalgaların soğrulması, yağışsız bölgelerde mm-dalga boyu bandına kadar ihmal edilebilir. Nötr oksijen molekülleri ve yoğuşmamış su buharı moleküllerinin tınlaşım etkisinin sonucunda, bir ilave soğrulmayla algılanan, fark edilebilir ilk soğrulma mm-dalga boyu bölgesinde gerçekleşir (resimde: „Moleküler saçılma“ olarak adlandırılan).
Bu soğrulma, frekansa ve dalganın kat etmiş olduğu yola bağlıdır.
Sıcaklığın bir işlevi olarak, yoğuşmamış su buharı „bağıl nem“ (relative humidity) olarak adlandırılır: Ilık hava, soğuk havadan daha fazla su buharı emebilir. Bunun sonucu olarak elektromanyetik dalgaların soğrulması hem havanın sıcaklığına ve hem de bağıl nemine bağlıdır.
Atmosferik soğrulma kayıpları atmosferin temel soğurmasından ve sis ile yağmur gibi hava koşullarına sıkı sıkıya bağlı bir ilave soğurmadan oluşur. Elektromanyetik dalgalar hava- ve su buharı katmanlarından geçerken soğrulurlar. Bu olay esas olarak su buharı- ve oksijen molekülleri nedeniyle meydana gelir. Elektromanyetik enerjinin bir bölümü ısı enerjisine dönüşürken, bir bölümü de moleküllerin dipol işlevi dediğimiz bir „ışıma işlevi“ sonucu saçılır.
Yandaki çizge, nem miktarı arttıkça soğrulmanın da arttığını göstermektedir. Ayrıca, soğrulmanın artan gönderim frekansıyla da arttığı görülebilir.
Bu olaydan, belirli radar uygulamalarının gerçekleşmesinde tüm frekans bölgelerinin eşit derecede uygun olmadığı gibi bir ilave sonuç daha çıkarabiliriz (örneğin, havadaki moleküler saçılma nedeniyle çok yüksek bir frekans uzun menzilli radarlar için uygun değildir). Oksijen moleküllerinden kaynaklanan 75 GHz civarındaki bu çok kuvvetli soğrulmanın menzili istenen oranda sınırlayabilmesi ve karşılıklı girişim etkilerini önleyebilmesi nedeniyle Mercedes firması tarafından radarlı frenleme yardımcısı BAS ve PRE-SAFE sistemlerinde kullanılmaktadır.
Özet olarak, atmosferik soğurma kayıpları her zaman var olacaktır, elbette bu soğurmalar sürekli değişimlere uğrayacak ve bu nedenle rakamsal olarak algılanmaları zor olacaktır.
Yağmurda Zayıflama
Resim 2: Yağmurda zayıflama
Yağmur ortamındaki elektromanyetik dalgaların zayıflama miktarı gönderilen dalgaların dalga boyuna bağlıdır.
En üstteki mavi renkli eğri, merkezinde şiddeti saatte 100 mm ye çıkabilen bir yağışla birlikte, 20 km çapında bir fırtınanın geometrik genişlemesinin sebep olduğu zayıflamayı gösteriyor. Bir sonraki pembe renkli eğri, S-bandında çalışan bir radar aygıtından gelen yankıların seviye-eşleşmeli (level-adjusted) genliğini göstermektedir. Sonraki iki eğri, aynı radara ait verileri C-bandında (sarı renkli) ve X-bandında (açık mavi renkli) göstermektedir.
Çok açıktır ki, X-bandında çalışan bir radar zayıflamadan en fazla etkilenen radardır ve bu radar „fırtınada uzağı görememekte“, eş zamanlı olarak S-bandındaki yankıları güçlükle alabilmektedir. (Bu grafikteki genlik seviye-eşleşmeleri yeterince belirgin değildir.) Bu nedenle X-bandı meteoroloji radarı sadece yakın bölgede kullanılır. S-bandında çalışan radarlar ise yüksek miktarda yağışı „görebildikleri" için bu yağışların en çok meydana geldiği tropik bölgelerde kullanılırlar. C-bandındaki radarlar daha ziyade ılıman kuşakta tercih edilir ve hem hedeflenen duyarlılık ve hem de menzil gereksinimleri arasında iyi bir denge sağlar.
Önerilen kaynak: Recommendation ITU-R P.676-10 ”Attenuation by atmospheric gases“ (ingilizce)