ה-NSSL, שנוסד בשנת 1964, החל בניסויים בתחום סיגנל קיטוב דואלי ובשימושים באפקט דופלר. במאי 1973 החריב טורנדו עיירה בשם יוניון סיטי, הסמוכה לאוקלהומה סיטי שבארצות הברית. בפעם הראשונה, מכ"ם דופלר לאורך גל של 10 ס"מ תיעד מחזור חיים שלם של טורנדו. החוקרים הבחינו בתנועה סיבובית בגובה הענן לפני שהטורנדו נגע בקרקע - חתימת מערבולת-טורנדו (tornadic vortex signature). המחקר של NSSL סייע לשכנע את שירות מזג האוויר הלאומי של ממשלת ארצות הברית שמכ"ם דופלר הוא כלי חיזוי חיוני. ייתכן שמתקפת הטורנדו הגדולה ב-3–4 באפריל 1974 וזריעת ההרס בעקבותיה סייעה להשיג משאבים לפיתוחים מאוחרים יותר.
בין 1980 לבין 2000, הפכו רשתות מכ"מי מזג האוויר לנורמה בצפון אמריקה, באירופה, ביפן, בישראל ובמדינות מפותחות אחרות. מכ"מים קונבנציונליים הוחלפו במכ"מי דופלר, שמלבד מיקום ועוצמה, נותנים מידע גם לגבי מהירות החלקיקים באוויר. בארצות הברית, ב-1988 החלה לפעול, בתיאום עם מחקר ה-NSSL, רשת המכ"מים המורכבת ממכ"מים באורך גל של 10 ס"מ. רשת זו נקראת NEXRAD או WSR-88D - Weather Service Radar 1988 Doppler.
ב-1985 ייסדה מחלקת הסביבה הקנדית את תחנת קינג סיטי, ובה מכ"ם דופלר למטרות מחקר בעל אורך גל של 5 ס"מ. אוניברסיטת מקגיל דפלרה את המכ"ם שלה (J. S. Marshall Radar Observatory) ב-1993. בין 1998 ו-2004 נוסדה רשת מכ"מי דופלר מלאה בקנדה. צרפת ומדינות אירופיות נוספות שדרגו את מכ"מיהן לרשתות דופלר בתחילת המאה ה-21. עם השינויים המהירים בטכנולוגיית המחשוב פותחו אלגוריתמים לזיהוי של מזג אוויר חמור, וכן יישומים נוספים בתחום התקשורת והמחקר.
משנת 2000 מחקר בנושא טכנולוגיית קיטוב הוביל לשימוש מעשי, והרחיב את המידע על סוג המשקעים (למשל גשם מול שלג). קיטוב דואלי משמעו, פליטת קרינת מיקרוגל שמקוטבות רוחבית ואנכית (ביחס לקרקע). בארצות הברית, בצרפת ובקנדה צפויה פריסה נרחבת של הטכנולוגיה עד סוף העשור. בפברואר 2013 נזקפה לזכות מכ"ם-הדופלר-מזג האוויר עם קיטוב דואלי, הצלת חיי אדם רבים בזמן שטורנדו לילי הכה בדרום מיסיסיפי.
מאז 2003, מנהל האוקיינוסים והאטמוספירה הלאומי האמריקאי עורך ניסוי במכ"מי מערך מופע כחלופה לאנטנות הפרבוליות הקונבנציונליות, כדי להיטיב את רזולוציית הזמן בהערכת האטמוספירה. התפתחות זו יכולה לסייע מאוד בזיהוי סופות חריפות, שכן את התפתחות הסופות ניתן לאמוד טוב יותר עם כמות גדולה יותר של מידע מתוזמן.
באותה השנה, קרן המדע הלאומית של ארצות הברית הקימה מרכז מחקר הנדסי לשיתוף פעולה בחישת האטמוספירה Engineering Research Center for Collaborative Adaptive Sensing of the) Atmosphere - CASA) - שיתוף פעולה רב תחומי, הכולל אוניברסיטאות רבות, של מהנדסים, אנשי מדעי המחשב, מטאורולוגים וסוציולוגים. המרכז נועד להוביל מחקר יסודי, לפתח טכנולוגיה מעשית, ולפרוס אבות-טיפוס של מערכות הנדסיות, כדי להרחיב את מערכות המכ"ם הקיימות. זאת על ידי דגימת את הטרופוספירה התחתונה, אשר לרוב אינה נדגמת, באמצעות מכ"מי מערך מופע לא יקרים, מהירי סריקה, עם יכולת קיטוב דואלי, ובעלי יכולת סריקה מכנית.
אופן פעולת המכ"ם.
שידור הפולסים.
מכ"מי גשם שולחים פולסים של גלי מיקרו, בתדירות בסדר גודל של מיקרו-שנייה, תוך שימוש במגנטרון או קליסטרון מחובר באמצעות מוליך גל (גלבו) לאנטנה פרבולית. אורכי הגל 1–10 ס"מ הם בערך עשר פעמים קוטר הטיפות או חלקיקי הקרח הנמדדים, מאחר שפיזור ריילי מתרחש בתדירויות אלה. כתוצאה מהפגיעה בחלקיקים, חלק מהאנרגיה של כל פולס תחזור אל תחנת המכ"ם.
אורכי גל קצרים יותר שימושיים עבור חלקיקים קטנים יותר, ואולם האות נחלש מהר יותר. מסיבה זו, מכ"ם 10 ס"מ (S-band) עדיף, אך יקר יותר ממכ"ם 5 ס"מ C-band. מכ"ם 3 ס"מ X-band משמש רק לטווחים קצרים, ו-1 ס"מ Ka-band משמש רק למחקר תופעות של חלקיקים קטנים כמו קילוח (drizzle) או ערפל.
עם התרחקותו מהתחנה, פולס המכ"ם מכסה נפח אוויר גדול יותר, והרזולוציה דועכת. במרחק של כ-150–200 ק"מ, נפח האוויר הנסרק על ידי פולס בודד, עשוי להגיע לסדר גודל של קילומטר רבוע. מושג זה מכונה נפח הפולס.
נפח האוויר המכוסה על ידי הפולס בכל נקודת זמן ניתן להערכה על ידי הנוסחה formula_1. כאשר v הוא הנפח המכוסה, h הוא רוחב הפולס (למשל במטרים, מחושב לפי זמן הימשכות הפולס במכפלת מהירות האור), r הוא מרחק הפולס מהמכ"ם, ו-θ היא רוחב האלומה (או "קרן") ברדיאנים. נוסחה זו מניחה שהאלומה מעגלית וסימטרית, r גדול-גדול מ-h, כך שה-r הנלקח בשני קצוות הפולס הוא כמעט זהה, וצורת הנפח היא חרוט קטום עם עומק h.
האזנה לאותות חוזרים.
בין כל פולס, המכ"ם משמש כמקלט - הוא מאזין לאותות מחלקיקים באוויר. משך ההאזנה הוא מסדר גודל של מילי-שנייה, זמן הארוך פי אלפי פעמים ממשך הפולס. אורך המופע (פאזה) נקבע לפי הזמן הדרוש לקרינת המיקרוגל להתפשט מהגלאי למטרה ובחזרה, מרחק שיכול להגיע לכמה מאות קילומטרים. המרחק האופקי מהתחנה למטרה מחושב בקלות על ידי הפרש הזמן בין שליחת הפולס ובין זיהוי האות המוחזר. הזמן מומר למרחק על ידי הכפלה במהירות האור.
formula_2
כאשר מהירות האור, "c"=299,792.458 km/s, ומקדם השבירה של האוויר "n"≈ 1.0003.
אם פולסים נשלחים בתדירות גבוהה מדי, החזרה של פולס אחד תיטרף עם החזרות מפולסים קודמים, וכתוצאה מכך תיפול שגיאה בחישובי המרחק.
קביעת הגובה.
בהנחה שכדור הארץ עגול, קרן המכ"ם בריק תעלה בהתאם לעקמומיות של כדור הארץ. עם זאת, מאחר שלאטמוספירה מקדם שבירה הקטֵן עם הגובה, בשל צפיפותה הפוחתת, קרן המכ"ם מתעקמת מעט לכיוון הקרקע, ובתנאי אטמוספירה סטנדרטית נכון להניח שעקמומיות הקרן היא 4/3 מהעקמומיות האמיתית של כדור הארץ. בהתאם לזווית הגובה של האנטנה ומפאת שיקולים אחרים, ניתן להשתמש בנוסחה הבאה כדי לחשב את הגובה של היעד מעל פני קרקע.
formula_3
כאשר:
מכ"ם דו קוטבי.
המכ"ם יכול לשדר ולקלוט בקיטובים שונים, בדרך כלל בקיטוב אופקי וקיטוב אנכי. היחס בין האנרגיה המוחזרת בין הקיטובים (שידור וקליטה בקיטוב אופקי לעומת שידור וקליטה בקיטוב אנכי) או היחס בין האנרגיה המשודרת לנקלטת בקיטוב צלוב (כאשר משדרים בקיטוב אחד וקולטים בשני) מספק מידע נוסף לגבי הענן. למשל, טיפת מים גדולה תהיה פחוסה ולכן יהיה יהיה הפרש בין הקיטובים, אולם חלקיקי קרח גדולים יהיו עגולים ולכן לא יהיה הפרש בין הקיטובים. מידע נוסף שמתקבל הוא האם המעטפת של חלקיקי הקרח היא קפואה או נוזלית. מידע זה עוזר להבין את המצב המיקרופיזיקלי של הענן ולכן גם את יכולת ההמטרה שלו.
כיול המכ"ם.
כאמור המכ"ם קולט את האנרגיה שמוחזרת מהעננים, אולם התוצר הרצוי של המכ"ם הוא כמות הגשם בקרקע. על מנת להמיר את עוצמת האנרגיה לכמות הגשם משתמשים ביחסי Z-R, כלומר יחסים בין האנרגיה הנקלטת לכמות הגשם. יחסים אלו מושפעים מסוג הענן, למשל אם הוא יבשתי (בעל ריכוז אירוסולים גבוה) או ימי (בעל ריכוז אירוסולים נמוך). היחסים יכולים להישתנות במצבים סינופטים שונים. על מנת לכייל את היחסים, נהוג להשתמש במדי גשם שמפוזרים במקומות שונים בקרקע ובהם יודעים את כמות הגשם האמיתית שירדה (המיצוע בזמן מחפה על השונות המרחבית בירידת הגשמים).
מרכיבים.
בהנחה שהפולסים נעים במהירות האור c, אז היחס בין המרחק r לאובייקט, כאשר t הוא הזמן בין שידור וקליטה הוא: r=ct/2.
בישראל.
בשירות המטאורולוגי הישראלי הותקן בשנת 1997 מכ"ם גשם מתוצרת חברת EEC מדגם 90C-DWSR. בשנת 2007 הותקנו במכ"ם מערכות קליטה, עיבוד ותצוגה מתוצרת חברת SIGMET ובשנת 2017 שודרגו מחשבי המכ"ם ושולבה יכולת לאיחוד תמונת מכ"מים. נתוני המכ"ם זמינים לציבור באתר האינטרנט של מכ"ם הגשם. ב-11 בדצמבר 2018 התקלקל המכ"ם וחדל מלפעול. כתחליף הופנו תושבי ישראל לשימוש במכ"מי הגשם של ירדן וטורקיה. התקלה תוקנה, אך בדצמבר 2019 שוב התקלקל מכ"ם הגשם. בדצמבר 2020, מכ"ם הגשם החל לפעול שוב לאחר תיקון התקלות במכ"ם. עלות התיקון נאמדת ב-2.5 מיליוני ש"ח.
בנוסף למכ"ם של השירות המטאורולוגי במרכז הארץ, קיים גם מכ"ם של חברת מקורות בדלתון שבצפון הארץ שנועד לייעל את תהליך זריעת העננים.
.30-06
רחל נגב
רחל נגב (1923–1982) הייתה משוררת ישראלית ילידת פולין.
ביוגרפיה.
קורות חייה.
נגב נולדה בפולין בשנת 1923, בתם הבכורה של יצחק ואיטה זלדין. היא גדלה בבית עברי - אביה היה סופר, מורה ומנהל בבתי ספר של רשת החינוך "תרבות" וכבר מגיל שמונה, כתבה רחל שירים בעברית.
ב-1935 עלתה המשפחה לארץ ישראל. רחל למדה בבית הספר החקלאי בעיינות, והייתה מראשוני המתיישבים בקיבוץ רביבים שבנגב. השירים שכתבה אז עסקו בנושא המחיר וחוב הדמים, והיו נבואה לעתיד. בל"ג בעומר 1947 נישאה לחברה לגרעין, אברהם נגב, וכשנה אחר כך נפצע אברהם ואיבד את יד ימינו במלחמת העצמאות, יצאו השניים לשליחות של תנועת "דרור הבונים" בדרום אמריקה. ב-1952 חזרו לארץ והשתקעו בירושלים, שם למד אברהם ארכאולוגיה.
שיריה.
שיריה של רחל נגב - שירים ליריים, אישיים מאוד - התפרסמו לאורך השנים בעיתונים ובכתבי עת ספרותיים, ביניהם מאזניים וקשת. ב-1967 ראה אור ספרה הראשון, "כמו שכתוב בלב", וב-1978 - ספרה השני, "כוכבים בוכים". היא הייתה חברה באגודת הסופרים, שופטת ב"פרס זאב" לספרות ילדים, והשתתפה דרך קבע בתוכניות ספרות ברדיו. ב-1979, בהיותה סטודנטית לתואר שני בספרות עברית, זכתה בפרס הרי הרשון לשירה.
בפסטיבל "ימי שירה במדבר 2012" שהתקיים במדרשת שדה בוקר, נערך מושב לזכרה של רחל נגב בו הועלתה דמותה וקראו משיריה.
מותה.