CURSO RPIC 2013 DUALPOL

RADARES METEOROLÓGICOS

DOPPLER DE DOBLE POLARIZACIÓN

Isidoro Vaquila

Principios: RadarVariables Polarimétricas

Aplicaciones:Corrección de atenuaciónClasificación de centros de

dispersiónMedidas de lluvias

Weather Surveillance Radar

Characteristic Primary Surveillance Radar Weather Radar

FREQUENCY 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 minutes

CLUTTER 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

2G

rcr

rGPP 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 rZkcGPP embt

r

22210

2223

)2(ln2 rLLLZkcGGPP

fas

embstro

Unidades: (m), Ze (m6/m3), η (m2/m3)

Ecuación Ideal

2

2

2

2

3)2ln(1024

KrP

GPcZ r

t

CaracterísticaBlanco

CaracterísticaRadar

Constante

36 /1log10

mmmZdBZ 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 0.892610C 0.9340 0.9282 0.9152 0.87260C 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 /1log10

mmmZdBZ

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 Moderate3 41-46 Heavy4 46-50 Very heavy5 50-57 Intense6 >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