Akustisen tutkan periaatteet

Akustista tutkaa käytetään alemman ilmakehän lämpötila- ja tuulikenttärakenteiden mittaamiseen. Se toimii suuntaamalla lähettämällä voimakkaita akustisia pulsseja tietyllä taajuudella ja vastaanottamalla sen jälkeen hajallaan olevia akustisia kaikuja. Analysoimalla näiden hajakaikujen voimakkuutta voidaan määrittää ilmakehän lämpörakenne-kuten konvektion voimakkuus ja korkeus sekä inversiokerrosten esiintyminen-ja arvioida turbulenssiolosuhteet. Lisäksi vertaamalla lähetettyjen akustisten aaltojen ja sironneiden kaikujen välistä taajuuseroa voidaan laskea kuinka tuulen suunta ja nopeus vaihtelevat sekä ajan että korkeuden mukaan. Koska akustiset aallot kuitenkin vaimenevat merkittävästi, kun ne etenevät ilmakehän läpi, akustisen tutkan havaintoalue on rajoitettu ja ulottuu tyypillisesti vain noin kilometrin korkeuteen.

Äänen nopeus on kiinteästi sidoksissa ilmakehän lämpötilaan ja tuulen nopeuteen; näin ollen, kun ilmakehän lämpötilan ja tuulen nopeuden jakauma on epätasainen (eli siinä esiintyy vaihteluita), se aiheuttaa akustisten aaltojen hajaantumista. On huomattava, että akustisten aaltojen sirontatehokkuus on noin miljoona kertaa suurempi kuin radioaaltojen tai valoaaltojen. Tästä johtuen akustiset aallot toimivat poikkeuksellisen herkänä välineenä ilmakehän lämpötilan ja tuulen vaihteluiden mittaamiseen.