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Radar MeteorólogicoDoppler - PolarimétricoPolarimetric Doppler Weather Radar.Ecuaciones y Descripción Teórica
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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)
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
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