Ceilômetro - Ceilometer
Um ceilômetro é um dispositivo que usa um laser ou outra fonte de luz para determinar a altura de um teto ou base de nuvem . Os tectômetros também podem ser usados para medir a concentração de aerossol na atmosfera. Quando baseado em laser, é um tipo de lidar atmosférico .
Teto de tambor óptico
Um ceilômetro de tambor óptico usa triangulação para determinar a altura de um ponto de luz projetado na base da nuvem . Consiste essencialmente em um projetor giratório, um detector e um gravador. O projetor emite um feixe de luz intenso para o céu em um ângulo que varia com a rotação. O detector, que está localizado a uma distância fixa do projetor, usa um fotodetector que aponta verticalmente. Quando detecta o retorno da luz projetada da base da nuvem, o instrumento anota o ângulo e o cálculo dá a altura das nuvens.
Ceilômetro laser
Um ceilômetro a laser consiste em um laser apontado verticalmente e um receptor no mesmo local. Um pulso de laser com duração da ordem de nanossegundos é enviado pela atmosfera. Conforme o feixe viaja pela atmosfera, pequenas frações da luz são espalhadas por aerossóis. Geralmente, o tamanho das partículas em questão são semelhantes em tamanho ao comprimento de onda do laser. Essa situação leva à dispersão de Mie . Um pequeno componente dessa luz espalhada é direcionado de volta para o receptor lidar . O tempo do sinal recebido pode ser transformado em uma faixa espacial, z , usando a velocidade da luz. Isso é,
onde c é a velocidade da luz no ar.
Dessa forma, cada pulso de luz laser resulta em um perfil vertical de concentração de aerossol na atmosfera. Geralmente, muitos perfis individuais serão calculados em conjunto para aumentar a relação sinal-ruído e os perfis médios são relatados em uma escala de tempo de segundos. A presença de nuvens ou gotas de água leva a um sinal de retorno muito forte em comparação com os níveis de fundo, o que permite que as alturas das nuvens sejam facilmente identificadas.
Para fins de determinação da base da nuvem, devido à capacidade do ceilômetro de captar qualquer partícula do ar (poeira, precipitação , fumaça, etc.), ele fornecerá leituras falsas ocasionais. Por exemplo, dependendo do limite usado, a queda de pó de diamante (cristais de gelo) pode fazer com que o ceilômetro informe uma altura de nuvem igual a zero, mesmo que o céu esteja limpo.
Usando essas últimas propriedades, os tectômetros terão outros usos. Uma vez que o instrumento notará quaisquer retornos, é possível localizar qualquer camada tênue onde ocorrer, além da base da nuvem, observando todo o padrão de energia retornada. Além disso, a taxa de difusão pode ser observada pela parte decrescente retornada ao ceilômetro no ar puro, fornecendo o coeficiente de extinção do sinal luminoso. O uso desses dados pode dar a visibilidade vertical e a possível concentração de poluentes atmosféricos . Isso foi desenvolvido em pesquisas e pode ser aplicado para fins operacionais.
Detecção de cinza vulcânica
Na Nova Zelândia, a MetService opera uma rede de ceilômetros a laser para medições de base de nuvem em aeroportos comerciais. Esses sensores também são usados para mapear nuvens de cinzas vulcânicas para permitir que o tráfego aéreo comercial evite danos causados pelas cinzas.
Perigos
Tectômetros que usam luz visível às vezes podem ser fatais para os pássaros, pois os animais ficam desorientados pelos feixes de luz e sofrem exaustão e colisões com outros pássaros e estruturas. No pior incidente de feixe de luz não laser registrado no ceilômetro, aproximadamente 50.000 pássaros de 53 espécies diferentes morreram na Base Aérea Warner Robins nos Estados Unidos durante uma noite em 1954.
Os tectômetros a laser usam lasers invisíveis para observar a base da nuvem. O uso de instrumentos ópticos como binóculos perto de tectômetros não é recomendado, porque as lentes dos instrumentos podem concentrar o feixe e causar danos aos olhos. Os tectômetros podem ser instalados em ângulos de aproximação da aeronave à pista.