Radarlar, sudan, buzdan ve atmosferdeki diğer parçacıklardan yansıyan mikrodalgalardan yararlanır. Böylece yağmur damlası gibi parçacıkların boyutlarını ve uzaklıklarını tespit edebilir.

Ancak Doppler radarları bu parçacıkların hareket hızlarını ve yönlerini de saptayabilir. Bugün, 1990 yılında kurulan Nexrad adı verilen Amerikan Doppler Radar Ağı (158 radardan oluşuyor) çok büyük bir doğrulukla tehlikeli hava koşulları hakkında ön bilgi verebilmektedir. ABD'de pek çok yerel meteoroloji merkezi, Nextrad'ın verilerini çözümleyen ticari hizmet birimlerine üyedir. Böylece bu kişiler yaklaşmakta olan fırtına ve tornadoları gerçek zamanda haber alabilmekte ve gereken önlemleri gecikmeden uygulamaya sokmaktadır. Doppler hava radarları da bazı konularda yetersiz kalıyor. Bölgeyi çevreleyen atmosferi taramak için ışınlar hafifçe yukarı doğru odaklandığı için yere yakın rüzgarı ve düşen kar/yağmur miktarını saptayamazlar. Ayrıca bu ışınlar yalnızca parçacıkların yatay genişliklerini ölçebilir, çünkü bunlar yalnızca yatay polarize dalgalar gönderebilir.

Oklohama'daki, Amerikan Şiddetli Fırtına Laboratuvarı'ndaki mühendisler polarimetrik radarlar üzerinde çalışıyor. Bunlar dikey polarize dalgalar da gönderebilecekler. Böylece parçacıkların dikey boyutları da ölçülebilecek. Yatay ve dikey ölçümler sayesinde düşen yağmur/kar, buz parçacıkları ve bulutların boyutları, şekli ve yoğunluğu hakkında çok ayrıntılı bilgi sahibi olunabilecek. Bu şekilde yağmur ve kar fırtınaları hakkında daha güvenilir veriler elde edilecek.

Fırtına Laboratuvarı ayrıca Amerikan Deniz Kuvvetleri'nin düşman deniz taşıtlarını saptamakta kullandığı fazlı radar sistemi üzerinde de denemelerini sürdürüyor. Çoklu ışınlar ve frekanslar sayesinde radar Nexrad'ın tarama zamanını 5 dakikadan 1 dakikaya düşürebilecek.


Radar anteni

8.5 metre çapındaki anten azimut kumandası ile döndürülür ve bir mil üzerinde yukarı doğru eğim kazandırılır. Bir besleme borusu mikrodalga yayar ve çanak dönen sinyallere odaklanır. Fiberglasdan yapılmış anten kaportası, cihazları korurken mikrodalgaların geçişini engellemez.


Nexrad Doppler Radar İstasyonu

Açık havalarda yere 0.5 ile 4.5 derecelik açılar oluşturarak, 10 dakika içinde 5 kez atmosferi 360 derece tarar. Bu istasyonlarda iki tip tarama yapılır. Bunlar, yere düşen kar/yağmur miktarının ölçen yansıtıcı taramalarla, rüzgarın yönünü ve hızını ölçen taramalardır. Kötü hava koşullarında radar 0.5 ile 19.5 derecelik açılarda, 5 dakikada 14 tarama yapar. 225 kilometreden sonra, çok yükseklerden gelen geri yansımaların pek bir yararı yoktur. 160 kilometrede, 0.5 derecelik bir ışın, 2.100m ile 5.100 m. yükseklikteki havadan örnek alabilir. Spesifik bir bilgisayar yazılımı yerden yansıyan karmaşık verileri ölçüm dışı bırakır.


Radar dalgası pulsu

Bu pulslar yağmur dalgalarına çarpar. Damla, geri yansımanın içinde küçük bir miktar enerjiyi geri dağıtır. Geri dalganın gücü damlanın yatay boyutu hakkında bilgi verir. Eğer damla rüzgarın etkisiyle hareket halindeyse, bir sonraki yansayan dalga, ilk dalganın fazının dışına çıkar. Doppler faz farkı, damlanın yönünü ve hızını gösterir. Nexrad Radarları saniyede, 3.000 MHz'de, 860 ile 1.300 puls gönderir.