Curso Rpic 2013 Dualpol

RADARES METEOROLÓGICOS

DOPPLER DE DOBLE POLARIZACIÓN

Isidoro Vaquila

http://rpic2013.unrn.edu.ar/

Principios: RadarVariables Polarimétricas

Aplicaciones:Corrección de atenuaciónClasificación de centros de

dispersiónMedidas de lluvias


Weather Surveillance Radar


Characteristic Primary Surveillance Radar Weather RadarFREQUENCY L, S-band S,C & X-band (+L-band)DOPPLER yes yesSCANNING Azimuth or Elevation Azimuth and Elevation

PROCESSING Complex & real-time Very complex, not time-critical

POLARISATION Linear and Circular Dual (vertical and horizontal)PEAK POWER Various (kW - Mw) Various (kW - Mw)

PROCESSING I (in-phase) & Q (quadrature) I & Q

“PICTURE”UPDATE 6 - 12 seconds 5 - 15 minutesCLUTTER PROCESSING Yes (but weather is clutter) Yes (but aircraft are clutter)

ANTENNA SIZE Larger (longer wavelength) smaller (shorter wavelength)


Polarización Horizontal

Polarización Vertical


Pulsos de ondas EM transmitidosPolarización Horizontal y Vertical


La EM que interacciona con el hidrometeoro y retorna al radar, trae información de las caracteríscas del mismo.CAMBIO EN INTENSIDADReflectividad ZAnisotropÍa Zv, Zh: ZDR

CAMBIO EN FASEVelocidad DopplerAnisotropÍa: PhiDP


Ecuación del Radar Meteorológico

η = reflectivity = backscattering cross section of droplets per unit volume

Potencia a lo

largo del haz

Dispersión Esférica

Volumen de

resolución re

Reflectividad

Dispersión Esférica

Area de antena

colectora

441

2241 2

2

2

2

Gr

crr

GPP btr

R

c /2

Volúmen de Resolución

em ZK

4

25 1

Ecuación RealPérdida por sistema (guía de ondas)Pérdida por factores atmosféricosPérdida por ancho de banda del

receptorGanancia del receptor

2210

2223

)2(ln2 rZkcGP

P embtr

22210

2223

)2(ln2 rLLLZkcGGP

Pfas

embstro

Unidades: (m), Ze (m6/m3), η (m2/m3)

Ecuación Ideal


2

2

2

2

3

)2ln(1024KrP

GPcZ r

t

CaracterísticaBlanco

CaracterísticaRadar

Constante

36 /1

log10mmm

ZdBZ Donde Z se expresa en unidades logarítmicas


Temperature = 10 cm = 3.21 cm = 1.24 cm = 0.62 cm

20C 0.9280 0.9275 0.9193 0.8926

10C 0.9340 0.9282 0.9152 0.8726

0C 0.9340 0.9300 0.9055 0.8312

21

r

rK

0

1

r

2K

Permitividad del Medio

Permitividad del Vacío

Para el Agua

2K Para el Hielo0.16


36 /1

log10mmm

ZdBZ

75 dbZ = Granizo 5.7log Z 777,622,3110 5.7 Z

000,100105 Z50 dbZ = Lluvia Intensa 5log Z

LA REFLECTIVIDAD ES EL PARÁMETRO MAS IMPORTANTE QUE ESTIMA UN RADAR

ES LO QUE SE MUESTRA EN LOS VISUALIZADORES


Level Reflectivity interval (dBZ)

Rainfall category

1 18-30 Light

2 30-41 Moderate

3 41-46 Heavy

4 46-50 Very heavy

5 50-57 Intense

6 >57 Extreme (with hail)


Tormenta de granizo 2003 75 dBZ (Nebraska)


Relación entre Reflectividad y Precipitación


Momentos: Z, V, W


D = 8 mm

7.35 mm 5.80 mm 5.30 mm 3.45 mm 2.70 mm

Que información se puede obtener de lo siguiente?


VARIABLES POLARIMÉTRICAS

ZDR: Reflectividad Diferencial

PhiDP: Fase Diferencial

RhoHV: Coeficiente de Correlación

KDP: Fase Diferencial Específica


)()(log10log10log10 dBZZvdBZZhPvPhPvPhZDR

ZDR: Reflectividad Diferencial

Diferencia entre reflectividad horizontal y vertical

Calibration es muy importante para medir bien ZDR


PhiDP: Fase Diferencial


KDP: Fase Diferencial Específica


RhoHV: Coeficiente de Correlación (CC)


LAS VARIABLES POLARIMÉTRICAS

ZDR: Estima diámetro de las gotas. Discrimina lluvia, granizo, nieve.

RhoHV: Permite discriminar lluvias de blancos no meteorológicos.

KDP: Util para corregir Z. Independiente de la calibración.

Lo anterior permite clasificar mejor los hidrometeoros

Fenómenos Similares: Microburst - TornadosMicroburst

Tornado Fenómenos Similares: Microburst - Tornados

• Polarimetric Doppler Weather Radar, principles and applications, V. N. Bringi and V. Chandrasekar, Cambridge University Press 2004.

• Doppler Radar and Weather Observations, second edition, R.J. Doviak and D.S. Zrnic, Dover Publication Inc. 2006.

Bibliografía

FIN DE LA PRESENTACIÓN

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