Vitesse depuis la phase
En comparant la phase d'impulsions successives, le radar mesure la vitesse radiale à 1 m/s. Rouge = mouvement éloignant, vert = se rapprochant. Un couple rouge-vert dans un orage signifie rotation — assez serrée pour déclencher une alerte tornade.
Double polarisation
NEXRAD est passé en dual-pol en 2013. Il émet des impulsions horizontales et verticales et compare les retours. Les gouttes sphériques renvoient les deux également, les gouttes plates plus horizontalement, la grêle de manière chaotique, les débris de tornade de façon très anisotrope. Les signatures séparent ces classes automatiquement.
Signature de débris
Quand une tornade soulève maisons, arbres et voitures, la corrélation de polarisation chute brutalement — un TDS. Les prévisionnistes confirment ainsi qu'une tornade est au sol, pas seulement suspectée. Cela a transformé les alertes tornade en données factuelles.
Limites de la vitesse
Doppler ne mesure que la vitesse radiale. Une tornade se déplaçant perpendiculairement au faisceau apparaît à zéro. D'où l'importance d'un réseau : un orage vu de deux angles peut être reconstruit en 3D. MRMS fusionne les données NEXRAD nationalement toutes les deux minutes.
Le dilemme de la fréquence d'impulsion
La fréquence de répétition des impulsions (PRF) définit le compromis entre portée et vitesse. Une PRF élevée mesure les vents rapides mais limite la distance. Les radars NEXRAD modernes utilisent désormais des codages SZ-2 pour lever ces ambiguïtés, permettant de cartographier des vents violents jusqu'à 460 km sans erreur de repliement.
L'évolution historique du TVS
En 1973, la tornade d'Union City a prouvé qu'une signature de vortex (TVS) est détectable en altitude avant l'impact au sol. Cette avancée technique a transformé la météorologie, faisant passer le délai d'alerte de 5 à plus de 20 minutes grâce au traitement numérique du signal Doppler.
La limite d'ambiguïté de vitesse
Le radar Doppler doit équilibrer la fréquence de répétition des impulsions (PRF) pour éviter l'aliasing. Si une tempête dépasse la vitesse de Nyquist, sa direction peut paraître inversée. Les radars NEXRAD modernes utilisent des PRF décalées pour résoudre mathématiquement la vélocité réelle, permettant de surveiller des rotations violentes jusqu'à 150 km de distance.
Échos en air clair
Le radar peut détecter le vent sans pluie grâce à la diffusion de Bragg, rebondissant sur les variations d'humidité et de température. Cette capacité est vitale pour la sécurité aéronautique, permettant aux radars TDWR de détecter les micro-rafales invisibles et d'alerter les pilotes avant qu'ils ne rencontrent des cisaillements de vent dangereux.