रडार वातावरणविज्ञान : वातावरणविज्ञानाच्या या शाखेत वातावरणाच्या स्थितीचा आणि मेघकण, पर्जन्यबिंदू, हिमस्फटिक व हिमशकले यांच्या स्वरूपात वातावरणात उपस्थित असलेल्या जलीय उल्कांच्या ( आकाशीय वर्षणाच्या) गुणधर्मांचा आणि हालचालींचा ⇨ रडार उपकरणाच्या साह्याने वेध घेऊन अभ्यास केला जातो. रडार उपकरणातून प्रेषित केलेले विद्युत्‌ चुंबकीय तरंग वातावरणातील जलीय उल्कांच्या पृष्ठभागांकडून अडविले जातात आणि त्यांचे परावर्तन व पश्च -प्रकीर्णन ( ज्या दिशेकडून तरंग येतात त्याच्या विरुद्ध दिशेने ते विखुरले जाण्याची क्रिया) होते. हे परावर्तित तरंग रडारच्या साहाय्याने पुनःग्रहण केल्यास रडार प्रतिमादर्शकावर त्यांची एक विशिष्ट प्रकारची प्रतिमा दिसू शकते. त्यांना रडार प्रतिसंकेत असे म्हणतात. रडार प्रतिसंकेताची अभिलक्षणे विविध प्रकारच्या जलीय उल्कांच्या पृष्ठभागांवर अनेक वातावरणीय आविष्कारांमुळे घडून येणाया परिणामांवर अवलंबून असतात. त्या अभिलक्षणांचा पद्धतशीर अभ्यास केल्यास वातावरणात चाललेल्या घडामोडींची कल्पना येऊ शकते. एकविध ( एकसारख्या) वातावरणीय थरात बदलत्या तापमानामुळे व परिवर्तनशील जलांशामुळे कोठेही लक्षणीय फरक झाला , तरी रडारमुळे अशा घटनांचा मागोवा घेता येतो. तसेच काही घटनांमुळे वातावरणात संक्षोभ निर्माण होऊन वातावरणातील विविध थरांचा प्रणमनांक ( विद्युत्‌ चुंबकीय तरंगांचा मुक्त अवकाशातील वेग व त्यांचा माध्यमातील वेग यांचे गुणोत्तर) बदलत जातो आणि रडार तरंगांचे प्रणमन होते. एका माध्यमातून दुसऱ्या माध्यमात शिरताना दिशेत बदल होतो. अनेकदा वातावरणात पर्यसन ( वाढत्या उंचीप्रमाणे वातावरणीय थरांचे तापमान कमी न होता ते वाढत जाणे) निर्माण होऊन काही वातावरणीय थरांना स्थैर्य प्राप्त होते. या सर्व घटनांमुळे विविध वातावरणीय थरांत जलबाष्पाचे प्रमाण सारखे बदलत असते. रडारच्या साहाय्याने अशा घटनांच्या कारणप्रणालींचाही शोध घेता येतो. तसेच अनेक प्रसंगी वातावरणात पाऊस पाडणारे मेघ व क्वचित प्रसंगी गर्जन्मेघ ( उर्ध्व दिशेने राशीप्रमाणे वाढणारे व तसे करताना भिन्न प्रकारचे विद्युत्‌ भार निर्माण होऊन विद्युत्‌ विसर्जन झाल्यामुळे गर्जना करणारे मेघ) निर्माण होतात. त्यांच्या सीमारेषा रडार प्रतिमादर्शकांवर स्पष्टपणे दिसू शकतात , अशा अनेक प्रतिमांचे निरीक्षण केल्यास त्यांचे गमनमार्ग कळू शकतात. गर्जन्मेघातून तडिताघात झाल्यास विद्युत्‌ शलाकांच्या मार्गातील हवेत अगणित आयन ( विद्युत्‌ भारित अणू , रेणू वा अणुगट) निर्माण होतात. वातावरणात घडून येणाऱ्या अशा सर्व घटनांच्या प्रतिमा रडारच्या प्रतिमादर्शकावर दिसू शकतात , त्यांचे छायाचित्रण करता येते व नंतर त्यांचे परीक्षण केले जाते. वातावरणात उपस्थित असलेली वायुकलिले ( वायूमध्ये तरंगत किंवा लोंबकळत असलेले सूक्ष्मकण) , धूलिकण , हिमस्फटिक , जलरेणू व इतर प्रकारचे वायुरेणू यांच्या दिशेने रडार तरंग प्रक्षेपित करून त्यांनी परावर्तित केलेल्या तरंगांनी तयार झालेल्या प्रतिमांच्या सूक्ष्मपरीक्षणांच्या साहाय्याने विविध वातावरणीय आ विष्कारांचा सखोल अभ्यास करणे हे रडार वातावरणविज्ञानाचे मुख्य प्रयोजन असते. एखाद्या आविष्काराचे अस्तित्व , त्याचे अंतर व त्याने व्यापिलेले परिक्षेत्र यांची निश्चिती करणे हे ‘रडार’ या शब्दाच्या भावार्थाला अनुसरूनच रडार वातावरणविज्ञानात मेघनिर्मिती व मेघांची संरचना , गडगडाटी वादळे , घूर्णवाती वादळे , तडिताघात , पर्जन्य किंवा हिमवृष्टी , धुके , चक्री वादळे व त्यांच्याशी निगडित झालेली मेघरचना , पवनवेग , ऊष्मीय ऊर्ध्व प्रवाह , गारांचा वर्षाव , घूर्णवाती वादळे , वातावरणीय संक्षोभ , पर्यसन इ. आविष्कारांचा अभ्यास केला जातो. रडारच्या साहाय्याने मिळविलेल्या माहितीचा उपयोग आगामी कालावधीची हवामानाची पूर्वानुमाने व अंदाज करण्यासाठी केला जातो. रडारच्या मदतीने अनेक वातावरणीय आविष्कार पाहता येत असल्यामुळे वातावरणीय नि री क्षण पद्धतीत क्रांती घडून आली आहे.
वातावरणात अनेक ठिकाणी ऊष्मीय वारे , पर्यसन आणि सीमापृष्ठे ( ऊष्णार्द्र हवा व शीत शुष्क हवा विभक्त्त करणारी पृष्ठे) उत्पन्न होतात. तेथील संक्षोभित व निरभ्र हवेत आणि मेघांच्या सीमारेषांजवळील हवेत आर्द्रता व तापमान-प्रवणता आणि प्रणमनांक अतिशय त्वरेने बदलत असतात. अशा हवेतील अदृश्य लक्ष्यांकडून रडार तरंगांचे परावर्तन होते. वातावरणात स्वैरपणे संचार करणाऱ्या कीटकांकडून व पक्ष्यांकडूनही रडारमधून प्रेषित केलेले तरंग परावर्तित केले जातात. अशा निरीक्षणांचा उपयोग पक्षिविज्ञांना आणि कीटकविज्ञांना होऊ शकतो. वातावरणविज्ञांनाही त्यांवरून वातावरणाच्या गुणधर्मांची महत्त्वपूर्ण माहिती मिळू शकते.
वातावरणवैज्ञानिक रडार उपकरणांत साधारणपणे १, ३· २, १०· ७, २३· ० किंवा ७१· ५ सेंमी. तरंगलांबीचे विद्युत्‌ चुंबकीय तरंग निर्माण केले जातात. मेघांच्या अभ्यासासाठी सु. १ सेंमी. तरंगलांबीचे प्रारण ( तरंगरूपी ऊर्जा) वापरतात. पर्जन्य किंवा हिमवृष्टीच्या अभ्यासासाठी ३ आणि २३ सेंमी. तरंगलांबी असलेले प्रारण उपयोगात आणले जाते.
पूर्वेतिहास : ५० मी. तरंगलांबीवर कार्यान्वित होणाऱ्या रडारच्या साहाय्याने १९३५ मध्ये आर्‌. ए. वॉटसन-वॉट, ए. एफ्‌. विल्किन्स व ई. जी. बॉवेन ह्या भौतिकीविज्ञ-त्रयीने ⇨ आयनांबरातील काही भागांची व निरभ्र आकाशातील संक्षोभित वातावरणीय क्षेत्रांची निरीक्षणे केली. यापुढे रडारमध्ये अनेक सुधारणा झाल्या व लघू तरंगलांबीचे प्रारण वापरले जाऊ लागले. पर्जन्यवृष्टीची पहिली प्रमाणित नोंद दिनांक २० फेब्रुवारी १९४१ रोजी केली गेली. याकरिता वापरलेल्या उपयोगात आणलेल्या प्रारणाची तरंगलांबी १० सेंमी. व कंप्रता (दर सेकंदास होणाऱ्या कंपनांची संख्या) ३,००० मेगॅहर्ट्‌झ अशी होती. त्याच्या साहाय्याने इंग्लिश किनाऱ्यावरून समुद्राकडे जाणाऱ्या पावसाच्या सरीचा समुद्रावर ११ किमी.पर्यंत मागोवा घेण्यात आला. तडिताघातामुळे निर्माण झालेले प्रतिसंकेत १० सेंमी. तरंगलांबी रडारच्या साहाय्याने २० जुलै १९४९ रोजी अमेरिकेच्या मॅसॅचूसेट्स राज्यातील केंब्रिज येथील प्रयोगशाळेत टिपले गेले. यानंतर १· २५ सेंमी. सारख्या लघू तरंगलांबीच्या प्रारणावर काम करणारी रडार उपकरणे तयार करण्यात येऊ लागली आणि न वर्षणाऱ्या मेघांतील सूक्ष्म मेघकणांच्या व जलबिंदूच्या निरीक्षणांची तंत्रे उपलब्ध झाली. १९६० पासून डॉप्लर रडार [⟶रडार] वापरात येऊ लागले. ही जलबिं उपकरणे वातावरणातील विभिन्न प्रकारच्या कणांनी किंवा रेणूंनी परावर्तित केलेल्या प्रारणाची शक्त्ती मोजतात इतकेच नव्हे, तर रडारमधून निघालेल्या शलाकांच्या दिशेने भ्रमण करणाऱ्या प्रकीर्णक (तरंग विखुरणाऱ्या) परावर्तक कणांची गती व वेगही मोजतात. त्यामुळे गारांचा वर्षाव, हिमवृष्टी, पर्जन्य इ. आविष्कारांचा अभ्यास करणे सोपे झाले आहे. आता रडार उपकरणात दृश्य प्रकाशीय प्रारण व ⇨ लेसर शलाका वापरण्यात येत आहेत. अशा उपकरणांना लिडार (लाइट डिटेक्शन अँड रेंजिंग) असे म्हणतात. त्यामुळे १९६३ पासून १४० किमी. उंचीपर्यंतच्या अनेक वातावरणीय थरांत विविध आविष्कारांमुळे निर्माण होणाऱ्या रडार प्रतिसंकेतांची निरीक्षणे करण्यास, त्यांची छायाचित्रे घेण्यास व नंतर त्यांचा अभ्यास करण्यास बहुमोल मदत होत आहे.
विविध वातावरणीय आविष्कारांच्या अभ्यासात रडारचे उपयोजन : रडारमध्ये विद्युत्‌ चुंबकीय ऊर्जेचे अतिलघू तरंगलांबीचे स्पंद उत्सर्जित केले जातात व अन्वस्तीय [पॅराबोलिक⟶ अन्वस्त] परावर्तकांच्या साहाय्याने त्यांची एक शलाका निर्माण केली जाते. ही शलाका जेव्हा मेघातील एखाद्या वर्षणक्षम कणावर आदळते तेव्हा तिच्यातील ऊर्जेच्या काही अंशाचे प्रकीर्णन व परावर्तन होते , काही अंशाचे शोषण होते व उरलेली ऊर्जा नंतर मेघातील इतर कणांकडे जाते. त्या कणांकडूनही ह्या ऊर्जेचे प्रकीर्णन , परावर्तन व अभिशोषण होते. प्रकीर्णित किंवा परावर्तित झालेल्या ऊर्जेचा काही भाग रडारच्या दिशेने परत येतो व रडारमध्ये शिरतो. खास यंत्रणेद्वारे ह्या परावर्तित ऊर्जेचे विवर्धन केले जाऊ ती प्रतिमादर्शकाकडे वळविली जाते. प्रतिमादर्शकाच्या आदिबिंदूपासून ( मध्यबिंदूपासून) काही अंतरावर ही परावर्तित ऊर्जा आपला ठसा किंवा वैशिष्टापूर्ण प्रतिमा ( म्हणजेच प्रतिसंकेत) उमटविते. रडारमधून निघालेले स्पंद ( तरंग) व मेघातील कणांकडून परावर्तित होऊन रडारमध्ये शिरणारे प्रतिसंकेत हे दोन्ही प्रकाशाच्या वेगाने अवकाशात आपला मार्ग आक्रमीत असतात. रडारपासून निघालेला ऊर्जास्पंद मेघकणांपर्यंत जाण्यासाठी व मेघकणांकडून परावर्तित होऊन तो परत रडारमध्ये येण्यासाठी जितका कालावधी लागतो त्यावर प्रतिमादर्शकाचा मध्यबिंदू व रडार प्रतिसंकेताचे स्थान यांतील अंतर अवलंबून असते. ह्या अंतरावरून अवकाशातील परावर्तक कणांचे भूपृष्ठापासूनचे अंतर व स्थान कळू शकते. रडारमधून निघणारी शलाका अचल किंवा स्थिर ठेवता येते , ती दिगंशात ( क्षैतिज म्हणजे क्षितिज समांतर पातळीत संदर्भ दिशा व लक्ष्याची दिशा यांच्यातील कोनात) ऊर्ध्व ( उभ्या) अक्षाभोवती संपूर्णपणे फिरती ठेवता येते किंवा ऊर्ध्व प्रतलात क्षैतिज अक्षाभोवतील वर्तुळाच्या ठराविक मर्यादेत आंदोलित केली जाऊ शकते. शलाकेच्या या ती अवस्थांसाठी तीन वेगवेगळे विशिष्ट प्रकारचे प्रतिमादर्शक वापरले जातात. स्थिर शलाका वापरात आणल्यास प्रतिमादर्शकावर रडार प्रतिसंकेताची तीव्रता आणि अंतर कळते. त्यावरून मेघनिर्मितीचे अवकाशातील स्थान व मेघांचा प्रकार कळू शकतो. शलाका ऊर्ध्व अक्षाभोवती फिरती ठेवल्यास प्रतिमादर्शकावरील प्रतिसंकेतावरून सभोवतालच्या सीमित क्षेत्रात निर्माण झालेल्या मेघांचे स्थान , त्यांतील घटकांचे भौतिक स्वरूप व मेघांची गमनदिशा , वादळांचे केंद्रस्थान , वादळांची विकासावस्था , त्यांच्याशी निगडित झालेल्या मेघपंक्त्ती , पर्जन्यक्षेत्रे व गमनमार्ग यांबद्दल नि श्चि त स्वरूपाची माहिती मिळते. भूपृष्ठाच्या वक्रतेमुळे रडारचे परिक्षेत्र सीमित होते. दूरचे वातावरणीय आविष्कार विशिष्ट उंची गाठल्याशिवाय रडारच्या प्रतिमादर्शकावर दिसत नाहीत. उदा. , रडारपासून ३५० किमी. अंतरावर निर्माण झालेल्या गडगडाटी किंवा चक्री वादळांतील मेघांची उंची ६ किमी. पेक्षा अधिक झाल्याशिवाय रडारच्या साहाय्याने वादळांचे वेध घेणे शक्य होत नाही. तथापि वातावरणविज्ञानात रडारची उपयुक्त्तता वादातीत आहे. निकटवर्ती क्षेत्रातील पर्जन्यक्षेत्रे , त्यांची गती व मेघांची वर्षणक्षमता यांची निरीक्षणे व नि श्चि ती रडार उपकरणे करतात , हे वातावरणविज्ञाच्या दृष्टीने अत्यंत महत्त्वाचे असते. रडारमधून निघालेली शलाका ऊर्ध्व प्रतलात क्षैतिज अक्षाभोवतील वर्तुळाच्या सीमीत भागात आंदो लि त केल्यास प्रतिमादर्शकावर दिसणाऱ्या प्रतिसंकेतामुळे वादळाचा ऊर्ध्व दिशेतील काटच्छेद मिळतो आणि वादळी मेघांची उंची , विस्तार , भौतिक स्वरूप व अवकाशातील त्यांचे स्थान कळू शकते.
मेघात आढळणाऱ्या विविध प्रकारच्या घटककणांच्या व्यासाच्या मानाने दीर्घ तरंगलांबीचे विद्युत्‌ चुंबकीय प्रारण रडारमध्ये वापरले, तर त्या कणांकडून परावर्तित किंवा प्रकीर्णित झाल्यानंतर रडारमध्येशिरणाऱ्या ऊर्जेचे प्रमाण रॅली प्रकीर्णन नियमानुसार [⟶ प्रकाशकी] निश्चित करता येते. ही ऊर्जाघटककणांच्या व्यासाच्या सहाव्या घाताशी समप्रमाणात असते. याचा अर्थ असा की, घटककणांचा व्यास जर दुप्पटीने वाढला, तर रडार प्रतिसंकेताची तीव्रता ६४ पटींनी वाढते. तसेच रडार प्रतिसंकेताची तीव्रता शलाकेतील तरंगलांबीच्या चतुर्थ घाताशी व्यस्त प्रमाणात असते. याचा अर्थ असा की, रडार तरंगांची लांबी जर दुपटीने वाढविली, तर प्रतिसंकेताची तीव्रता १६ पटींनी कमी होते. पर्जन्यबिंदूचा व्यास साधारणपणे २ ते ५ मिमी. असतो. पर्जन्यबिंदू मेघकणापेक्षा १०० पटींनी मोठा असतो. त्याने निर्माण केलेल्या प्रतिसंकेताची तीव्रता मेघकणाच्या प्रतिसंकेताच्या तीव्रतेपेक्षा १० लक्ष पटींपेक्षा अधिक असायला हवी. प्रत्यक्षात मेघकणांची संख्या पर्जन्यबिंदूच्या संख्येच्या १,००० पट असते. त्यामुळे वर्षणक्षम मेघात एकूण पर्जन्यबिंदूंच्या प्रतिसंकेतांची तीव्रता एकूण मेघकणांच्या तीव्रतेच्या साधारणपणे १,००० पटींएवढीच असलेली आढळते. हिमकणांचा व्यास मेघकण व पर्जन्यबिंदू यांच्या व्यासापेक्षा अधिक असतो. तेव्हा ह्याच वर्षणक्षम मेघात हिमकणही तयार झाले असल्यास त्यांच्यामुळे निर्माण होणारा प्रतिसंकेत अत्यंत तीव्रतेचा असतो. रडार प्रतिमादर्शकावर वातावरणातील किंवा मेघातील हिमकणांचे अस्तित्व व स्थान चटकन ओळखता येते. साधारणपणे ५० ते १०० मायक्रॉन व्यास असलेल्या कणांनी युक्त्त असलेल्या नुसत्या मेघांची निरीक्षणे करायची असतील आणि त्यांचे तलपृष्ठ व माथा यांची निश्चिती करायची असेल, तर रडार शलाकेसाठी सु. १ सेंमी. तरंगलांबी वापरतात. वर्षणाऱ्या मेघांच्या निरीक्षणांसाठी सु. २३ सेंमी. या दरम्यानच्या तरंगलांबीवर कार्यान्वित होणारे रडार वापरतात. १० सेंमी. तरंगलांबी वापरणाऱ्या रडारच्या साहाय्याने ३०० किमी. च्या पलीकडे निर्माण झालेल्या चक्री वादळांचे वेध घेता येतात.
रडार शलाका मेघात शिरली असताना तिच्या आकारमानात अनेक मेघकण , पर्जन्यबिंदू व हिमकण अंतरित केले जातात. हे आकारमान ( शलाकेच्या मेघातील भागाची रुंदी X १/ २ स्पंद किंवा तरंगमालेची लांबी) अशा गुणाकाराने नि श्चि त केले जाते. एक मायक्रोसेकंदाच्या स्पंदात मेघाची १५० मी. ची लांबी सामावू शकते. रडार केंद्रापाशी १0 चा अंतरित कोन करणारी शलाका १६० किमी. दूर असलेल्या मेघाकडे वळविली , तर ती २ , ८०० मी. लांबीच्या मेघांतर्गत क्षेत्रातील अगणित घटककणांचे वेध घेऊ शकते. एक घ. मी. मेघाच्या आकारमानात साधारणपणे ३ , ५०० पर्जन्यबिंदू असतात. सुमारे चारशे अब्ज ( ४ X१०१२ ) पर्जन्यबिंदूंनी प्रकीर्णित केलेली ऊर्जा एका प्रतिसंकेताच्या स्वरूपात प्रतिमादर्शकावर दिसू शकते. अशा अनेक प्रतिसंकेताचा अभ्यास केल्यास रडारच्या साहाय्याने मेघातील फार मोठ्या क्षेत्राचे परीक्षण करणे सुलभ होते.
पर्जन्यबिंदू व हिमकण मेघात मोठ्या संख्येने स्वैरपणे भ्रमण करीत असतात. वातावरणाची संक्षोभित अवस्था व वारे यांमुळे जलबिंदूंचे व हिमकणांचे स्थान व संख्या सतत बदलत असतात. त्याला अनुसरून रडार प्रतिसंकेतांची तीव्रता व त्यांचे प्रतिमादर्शकावरील स्थान यांतही सातत्याने बदल होत असतो. छायाचित्रांच्या साह्याने प्रतिमादर्शकावर दिसणाऱ्या या घटनांची नोंद करणे शक्य होते.
पाण्याचा प्रणमनांक हिमकणांच्या प्रणमनांकापेक्षा अधिक असल्यामुळे मेघातील जलबिंदू त्याच वस्तुमानाच्या हिमकणांच्या मानाने सूक्ष्मतरंगलांबीचे प्रारण पाच पटींनी अधिक प्रकीर्णित करतात. त्यामुळे उंच वाढलेल्या मेघाच्या माथ्याच्या भागातील हिमशकले खालच्या उष्णतर थरांत येऊन वितळू लागल्यास व त्यांचे जलबिंदूंत रूपांतर होऊन पर्जन्यवृष्टी सुरू झाल्यास अशी घटना रडार प्रतिसंकेतांची तीव्रता एकाएकी पाच पटींनी वाढल्यामुळे ताबडतोब कळू शकते. ह्या वेळी प्रतिमादर्शकावर एक प्रदीप्त पट्टा अस्तित्वात आलेला दिसतो. वातावरणातील कोणत्या पातळीवर हिमरेषा ( ०0 से.) निर्माण झाली आहे हेही त्यामुळे कळू शकते. समशीतोष्ण अक्षवृत्तांतील बहुतेक सर्व वर्षणाला प्रारंभ मेघातील हिमशकले वितळल्यामुळे होतो, हे रडारमुळेच सिद्ध झाले आहे. क्रियाशील गडगडाटी वादळात बलवान ऊर्ध्व प्रवाहामुळे जलबिंदू गोठल्याशिवाय अत्युच्च पातळीपर्यंत उंचावले जातात. खालच्या थरातील पाण्यामुळे ओल्या झालेल्या गाराही मिसळलेल्या असतात, पण त्यामुळे प्रतिमादर्शकावर प्रदीप्त पट्टा निर्माण होत नाही. गर्जन्मेघाच्या ऱ्हासावस्थेत सर्वत्र अधःप्रवाह सुरू होऊन वर्षणाला प्रारंभ झाल्यानंतरच प्रदीप्त पट्टा प्रतिमादर्शकावर प्रकर्षाने दिसू लागतो. अशा रीतीने गडगडाटी वादळ व गर्जन्मेघाच्या निरनिराळ्या अवस्थांचा अभ्यास करण्यासाठी रडार उपयुक्त ठरते. [ ⟶ गडगडाची वादळ].
रडार शलाका वादळाशी निगडित झालेल्या मेघांच्या दिशेने प्रेषित केली असता तिच्या एकक आकारमानात सामावणाऱ्या कणांचा परावर्तनांक त्या कणांच्या व्यासाच्या सहाव्या घाताच्या समप्रमाणात असतो. हा परावर्तनांक हिम किंवा जलबिंदूंच्या वर्षणत्वरेप्रमाणे आणि मेघाच्या एकक आकारमानातील जलांशाप्रमाणे बदलतो. वर्षणक्षम मेघात पर्जन्यबिंदूंची संहती ( प्रमाण) व त्यांचा व्यास यांचे वितरण घातीय नियमाप्रमाणे झालेले असते. अशा मेघात समान जलांशाच्या एकक आकारमानात लहान व्यासांचे व कमी परावर्तनांकाचे कण बहुसंख्येने किंवा मोठ्या व्यासाचे व अधिक परावर्तनांकांचे कण अल्पसंख्येने राहू शकतात. त्यांची वर्षणत्वरा समान असू शकते व त्यांनी निर्माण केलेल्या प्रतिसंकेतांची तीव्रताही सारखीच असू शकते. मेघातील भिन्न भागांतील अशा अनेक प्रतिसंकेतांच्या तीव्रतेचा विशिष्ट कालावधीकरिता तौलनिक अभ्यास करून त्यांचे माध्यमूल्य ( सरासरी मूल्य) निश्चि त करता येते व त्यावरून विवक्षित क्षेत्रावर पडणाऱ्या एकंदर पर्जन्यवृष्टीची अनुमाने करता येतात. रडारच्या साहाय्याने १६० किमी. व्यासाच्या क्षेत्रात ( किंवा २० , ००० चौ. किमी.च्या क्षेत्रात) पडणाऱ्या पावसाचे प्रमाण अल्पावकाशात नि श्चि त करता येते. ह्याच क्षेत्रात अनेक ठिकाणी शेकडो पर्जन्यमापक यंत्रे स्थापून त्यांनी अलगअलग नोंदलेल्या पर्जन्यावरून संपूर्ण क्षेत्रावर पडणाऱ्या पर्जन्याचे माध्यमूल्य नि श्चि त करता येते पण अशा मापनपद्धतीत वेळेचा बराच अपव्यय होतो. रडारच्या साहाय्याने क्षेत्रीय पर्जन्याचे अचूक मापन अधिक त्वरेने करता येते आणि अतिवृष्टीमुळे उद्भवणाऱ्या महापुराची पूर्वानुमाने व धोक्याच्या सूचना योग्य वेळी देता येतात.
सर्वत्र पाऊस पडत असताना रडारने फार दूरच्या मेघातून होणाऱ्या पर्जन्यवृष्टीचे मापन करता येत नाही. मध्येच जर काही सरींचा अडथळा आला , तर शलाकेतील ऊर्जेचे क्षीणन होते. तो अडथळा पार करून शलाका पुढच्या मेघापर्यंत पोहोचली , तरी ती लवकरच अकार्यक्षम होते. साधारण तीव्रतेच्या पावसामुळे १० सेंमी. तरंगलांबीच्या ऊर्जेचे विशेष क्षीणन होत नाही. क्षेत्रीय पर्जन्यमान निश्चित करण्यासाठी १० सेंमी. तरंगलांबीचीच रडार उपकरणे वापरतात. १ सेंमी. तरंगलांबीच्या रडार शलाका मध्यम त्वरेच्या पावसाच्या मेघात काही स्वल्प किमी. अंतरापर्यंतच शिरू शकतात. ३ सेंमी. तरंगलांबीच्या रडार शलाका जोराने वर्षणाऱ्या मेघांच्या बाह्य पृष्ठभागाचेच वेध घेऊ शकतात.
वरवर शांत दिसणाऱ्या वातावरणात काही ठिकाणी कधीकधी हवा अत्यंत संक्षोभित अवस्थेत असते. विविध थरांतील तिचा प्रणमनांक सारखा बदलत असतो. अशा क्षेत्रांत हवेचा परावर्तनांक रडार शलाकेच्या तरंगलांबीच्या तृतीय घाताशी व्यस्त प्रमाणात असतो. रडार शलाकेत अनेक तरंगलांब्यांचे प्रारण वापरून निरीक्षणे केल्यास अशी संक्षोभित क्षेत्रे रडारच्या साह्याने शोधून काढता येतात. विविध वातावरणीय थरांत जलांश किंवा आर्द्रता सारखी बदलत असल्यास, वातावरणात पर्यसन निर्माण झाले असल्यास, सागरी वारे वाहण्यास सुरुवात झाली असल्यास, ऊर्ध्व आवर्त किंवा प्रवाह निर्माण होत असल्यास किंवा चंडवात ( गडगडाटी वादळाशी निगडित झालेले अल्पावधीत प्रबल होणारे अतिद्रुतगती वारे) वाहू लागण्याच्या पूर्वी आणि मेघांच्या जवळपास वातावरणात संक्षोभावस्था निर्माण होते. या घटनांमुळे प्रणमनांक व रडार प्रतिसंकेतांची तीव्रता यांत सारखे बदल होत असतात. क्षोभसीमेजवळच्या ( भूपृष्ठापासून सु. १५ ते २० किमी. उंचीजवळच्या) क्षेत्रात किंवा स्तरावरणातील ( भूपृष्ठापासून सु. २० ते ५५ किमी. उंचीच्या दरम्यान असणाऱ्या वातावरणाच्या थरातील) नीचतम थरांत सातत्याने संक्षोभ निर्माण झालेला असतो. रडार उपकरणे अशा क्षेत्रांचा मागोवा घेऊ शकतात. वातावरणात पर्यसन निर्माण झाल्यास वाढत्या उंचीप्रमाणे जसजसे तापमान वाढते तसतसा जलांश कमी होत जातो व सूक्ष्मतरंगांचा प्रणमनांक कमी होऊ लागतो. रडारच्या साह्याने अशा क्षेत्रांचे स्थान निश्चि त करता येते. ह्या माहितीचा वैमानिकांना व वातावरणविज्ञांना फार फायदा होतो.
सर्वत्र वृष्टी होत असताना डॉप्लर रडारची शलाका वर्षणक्षम मेघाकडे वळवून ऊर्ध्व दिशेने स्थिर ठेवली, तर तिच्या आकारमानात बहुतेक सर्वच प्रकारचे व सर्वच व्यासांचे पर्जन्यबिंदू अधूनमधून अंतर्भूत होतात. रडार प्रतिमादर्शकावर त्यांनी निर्माण केलेल्या प्रतिसंकेतांचा अभ्यास केल्यास वर्षणक्षम मेघातील भिन्न आकारमानाच्या पर्जन्यबिंदूंचे वितरण, त्यांचा ऊर्ध्व दिशेतील वेग व पतन वेग कळू शकतो. ह्याच पद्धतीने गर्जन्मेघातील विविध क्षेत्रांतील वायुप्रवाहांचेही दर्शन घडते. हीच रडार शलाका तिरपी करून ऊर्ध्व अक्षाभोवती फिरती ठेवली, तर मेघातील विविध क्षेत्रांतील वायुप्रवाह व पर्जन्यबिंदूंचा पतन वेग यांबद्दल विश्वसनीय निरीक्षणे करता येतात. अशा भिन्न मार्गाचा अवलंब करून चक्री वादळे व घूर्णवाती वादळे यांसारख्या विध्वंसक आविष्कारां तील पवनव्यूह, मेघरचना व पर्जन्यक्षेत्रे यांचेही वेध घेता येतात.
रडारच्या साहाय्याने उष्ण कटिबंधीय चक्री वादळाचा अक्ष ( केंद्रीय शांत प्रदेश), त्याच्या भोवतालची ढगांची भिंत, नंतरचे जाड वर्तुळाकृती वलय या सर्व अभिलक्षणांचे वेळोवेळी छायाचित्रण करता येते व त्यावरून चक्री वादळ कोठे आहे, ते केव्हा किनाऱ्यावर येऊन थडकेल, केव्हा पाऊस व महापूर येतील, द्रुतगती वाऱ्यांचा वेग काय असेल यांचे अंदाज करता येतात. चक्री वादळात वर्षणाचे पट्टे वलयाकार असतात हे रडारच्या साहाय्यानेच दिसून आले आहे. चक्री वादळांच्या परिसंचरणात केंद्रापर्यंत जाऊन निरीक्षणे करणाऱ्या विमानात रडार बसविलेले असते. त्यांनी व जमिनीवरस्था पिलेल्या रडार उपकरणांनी केलेल्या निरीक्षणांमुळे वातावरणविज्ञानात मौलिक भर पडली आहे आणि त्यामुळे हवामानाचे व महापुराचे अंदाज देण्याचे काम सोपे झाले आहे. तसेच वैमानिक व नाविक वाहतूक सुरक्षित झाली आहे.
रडार उपकरणांच्या जाळ्याच्या साह्याने अतिशय तीव्र व विध्वंसक अशी ⇨ घूर्णवाती वादळे ( टॉर्नेडो) हुडकून काढता येतात. त्यांच्या आक्रमणांचे संभाव्य मार्ग नि श्चि त करून लोकांना आगामी धोक्याचे इशारे देता येतात.
गडगडाटी वादळांत अनेकदा तडिताघात होऊन असंख्य मुक्त इलेक्ट्रॉन विद्युत्‌ शलाकेच्या अरुंद स्तंभात निर्माण होतात. त्यांच्यामुळेही विशिष्ट प्रकारचे रडार प्रतिसंकेत प्रतिमादर्शकावर दिसू लागतात. तडिताघातानंतर इलेक्ट्रॉन धन विद्युत्‌ भारित आयनांशी संयोग होऊन अवकाशात लय पावले , तरी त्यांच्या प्रतिसंकेतांचा कालावधी ०.५ सेकंदाचा असल्याने त्यांची स्पष्टपणे नोंद करता येते. रडारच्या साह्याने ७५ ते १५० किमी. लांबीच्या प ट्ट्या वर तडिताघाताने निर्माण केलेल्या प्रतिसंकेतांची मालिका टिपता येते.
आधुनिक काळात मोठ्या प्रवासी व मालवाहू विमानांत रडार बसविलेले असते. मार्गात आलेले अनेक विघातक वातावरणीय आविष्कार विमानचालकाला प्रतिमादर्शकावर प्रत्यक्ष दिसू शकतात आणि तो त्यांना टाळून पुढचा मार्ग आक्रमू शकतो. रडारमुळे वैमानिक वाहतुकीला अत्यावश्यक अशी सुरक्षितता लाभली आहे.
रडार उपकरणे अनेकदा बिंदुरूपी-प्रतिसंकेतांची नोंद करतात. वातावरणातील कोणत्याही घटनेशी त्यांचा संबंध लावणे सहजासहजी शक्य नसते. १९६४ पू र्वी त्यांना ‘बिंदुरूपी देवदूती प्रतिसंकेत’ ( डॉट-एंजेल्स) या नावाने निर्देशिले जात असे. हे प्रतिसंकेत वातावरणात फिरणाऱ्या कीटकांमुळे किंवा पक्ष्यांमुळे निर्माण होतात, असे आता दीर्घ अभ्यासानंतर सिद्ध झाले आहे. २, १०० मी. उंचीपर्यंत सु. ६० तासांच्या कालावधीत अनेक पक्ष्यांचे व कीटकांचे वेध घेणे आता डॉप्लर रडारमुळे शक्य झाले आहे. हे कीटक वाऱ्यावर तरंगत असतात. त्यामुळे रडारच्या साह्याने कीटकांच्या किंवा पक्ष्यांच्या गतीची निरीक्षणे केल्यास वाऱ्यांची दिशा व वेग यांचेही मापन करता येते. ४ घ. किमी. आकारमानाच्या हवेत १ कीटक जरी फिरत असला, तरी रडार त्याच्या स्थानाचा व गतीचा मागोवा घेऊ शकते. अनेक प्रसंगी २, १०० मी. उंचीपर्यंत ७५, ००० घ. मी. आकारमानात एक कीटक इतक्या संहतीत भ्रमण करणाऱ्या कीटकांचेही प्रतिसंकेत रडारने टिपले आहेत.
रडारचा उपयोग उपरी वारे मोजण्यासाठीही करतात. वायूने भरलेल्या फुग्याच्या खाली जर एखादी रडार तरंग परावर्तित करणारी वस्तू लटकविली व तिच्या दिशेने रडार शलाका प्रेषित करून विशिष्ट कालावधीत रडार परावर्तनाच्या स्थानांतरांची निरीक्षणे केली. तर जसजसा फुगा वर जाईल तसतशी विविध वातावरणीय थरांतील पवनदिशा व पवनवेग निश्चि त करता येतील. उंच उडणाऱ्या विमानांतून किंवा रॉकेटामधून धातूच्या वर्खाचे पातळ सपाट तुकडे बाहेर सोडल्यास ते हळूहळू खाली येतात व वातावरणात विखुरले जातात. त्यांचे प्रतिसंकेत रडारने टिपल्यास , ३० किमी.पर्यंतच्या अनेक वातावरणीय थरांतील पवनदिशा व पवनवेग यांचे ज्ञान उपलब्ध होते. सध्या अनेक ठिकाणी रडारच्या साह्यानेच विविध वातावरणीय थरांतील पवनदिशा व पवनवेग नि श्चि त केले जात आहेत.
हवामानाची निरीक्षणे व हवामानाची पूर्वानुमाने करण्यात रडारचे उपयोजन: विविध प्रकारची वादळे व त्यांच्याशी निगडित झालेली मेघांची संरचना, पर्जन्यक्षेत्रे व त्यांची गती, पवनवेग व पवनदिशा, सीमापृष्ठे, गडगडाटी वादळे, चक्रवात आणि उग्र चक्री वादळे, गर्जन्मेघांच्या तळपृष्ठांची व माथ्यांची उंची आणि त्यांची गमनदिशा, मेघांतील ऊर्ध्व प्रवाहांचा वेग, पर्जन्यबिंदूंचा पतनवेग, घूर्णवाती वादळे व शुंडामेघ इत्यादिकांचा अभ्यास करण्यात रडारचा खूपच उपयोग होतो. अनेक ठिकाणी स्थापिलेल्या रडारच्या जाळ्यांनी दिलेल्या माहितीच्या आधारे वातावरणविज्ञ हवामानाचा नकाशा तयार करतो व त्यावरून निकटच्या भावी काळात हवामानात कसे बदल होतील याचे अंदाज वर्तवितो. कधीकधी वरवर शांत दिसणाऱ्या निरभ्र आकाशात उच्च वातावरणीय थरांत अनेक ठिकाणी संक्षोभ क्षेत्रे व आवर्त निर्माण होतात. रडार त्यांचा मागोवा घेऊ शकतात. वैमानिकीय वाहतुकीला ह्या माहितीचा फार फायदा होतो. समुद्रावरील उग्र चक्री वादळे किनारा ओलांडताना किनाऱ्यावरील रडारच्या साहाय्याने वातावरणविज्ञाला त्यांचे गमनमार्ग कळू शकतात व तो समुद्रावरील जहाजांना व बंदरांना धोक्याचे इशारे योग्य वेळी देऊ शकतो. वातावरणीय कृत्रिम उपग्रह वातावरणविज्ञांना विस्तीर्ण क्षेत्रावरील हवामान परिस्थितीची चित्रे उपलब्ध करून देत असतात. त्याच क्षेत्रात अनेक रडार उपकरणे ठेवल्यास त्यांच्यामुळे विविध ठिकाणी घडून येणाऱ्या हवामानातील स्थित्यंतराचा तपशील कळून येतो व हवामानाची पूर्वानुमाने करणे सुलभ होते. वातावरणविज्ञानात रडारचे हेच मुख्य प्रयोजन असते.
पहा : रडार हवामानाचा अंदाज व पूर्वकथन.
संदर्भ : 1. American Meteorological Society, Preprint Volumes of Radar Meteorology Conferences.
2. Battan, L. J. Radar Obeservation of the Atmosphere, Chicago, 1973.
3. Battan, L. J. Radar Obeservation the Weather, Garden City, N. Y.,1962.
4. Meeks, M. L. Radar Propagation at Low Altitudes,1983.
गद्रे, कृ. म. चोरघडे, शं. ल.
“