Radar meteorològich

Quest articol chì l'è scrivuu in lombard, grafia milanesa.

On radar meteorològich quattàa de 'na cùpola (ciamada ‘’radome’’)

El Radar (de la lengua inglesa Radio Detection and Ranging) meteorològich l’on’istrumént de rilevà i oggètt (in quèll caso chì i precipitazion) per mèzz di èco di ond radio. In meteorologia i oggètt de vèss rilevàa hinn i gott de pioeuva, i partìcol de giazz, e i fiòcch de nev.

El radar l’è bon de rilevàa la distanza del’oggètt grazie al temp de viagg (de andada e de ritorna) del segnàl; la direzion de l’oggètt rilevàa a l’è quèlla indoe l’è stàa puntàa el Radar.

Caratteristich

• Distanza màssima teòrica che la po’ vèss rilevada del Radar:

$R_{max}={\frac {c}{2\cdot PRF}}\$

indoe:

c a l’è la velocità de la lus,

PRF a l’è la freguenza de ripetizion del’impuls (de la lengua inglesa ‘’pulse reperito frequency’’);

• longhèzza d’onda de la radiazion mandada foeura: gh’hinn trii divèrsi tipi de Radar segond la radiazion mandada foeura:

	Longhèzza d’onda [ cm ]
Radar in banda X	3
Radar in banda C	5,5
Radar in banda S	10

• divergenza del fàss; i radar che gh’hann el fass de la radiazion mandada foeura pussée suttil hinn pussée sensìbil; donca la divergenza del fàss a l’è on ostacol a la distanza rilevabil.

Equazion fondamental del radar

L’equazion fondamentàl la servìss de calcolà l’ènergia mandada de noeuv indrèe di oggètt che la varia second i òggètt e ‘l segnàl inviàa.

$Pr={\frac {Pt^{5}\cdot G^{2}\cdot \lambda ^{2}}{(4\pi )^{3}\cdot r^{4}}}\cdot {\begin{matrix}\sum _{vol}\sigma _{i}\end{matrix}}\$

indoe:

Pr a l’è la potenza riflèttuda,

Pt a l’è la potenza massima trasmèttuda,

G el guadàgn de l’antèna,

$\lambda \$ la longhèzza d’onda de la radiazion emettuda,

R la distanza di oggètt, $\sigma _{i}$ la sezion d’urto de diffusion indrée de la particóla investida de la radazion (la porzion de la particola che la manda indrée de noeuv la radiazion al Radar) ,

$Pr={\begin{matrix}\sum _{vol}\end{matrix}}\$ la sommatòria di oggètt che gh’hinn denter ind on volùmm esploràa “vol”, con

$vol=\pi \cdot (r^{2}\cdot {\frac {\theta ^{2}}{4}})\cdot {\frac {h}{2}}\$

indoe:

${\theta }\$ a l'è la divergenza angolar del fàss di ond emettùd del radar

h la longhèzza spazial de l'impuls (o ben la risoluzion del’istrumènt), e

$\sigma ={\frac {\pi ^{5}}{\lambda ^{4}}}\cdot |k^{2}|\cdot D^{6}\$

Indoe:

k a l’è l’indes de rifrazion complèss,

D el diametro di gott.

Da la combinazion de sti trii equazion chì a se ottén:

$Pr={\frac {C\cdot |k|^{2}\cdot Z}{r^{2}}}$ con: $Z={\begin{matrix}\sum _{vol}D_{i}^{6}\end{matrix}}$,

indoe Z l’è ciamàa fattor de riflettività e C costanta del Radar che la gh’ha denter tucc i alter grandèzz.

$Z_{i}=D_{i}^{6}$ a l’è la riflettività de ‘na sola gotta de diametro Di. Se a se considera on volùmm indoe gh’hinn di gott de diametro divèrs : $Z=d_{1}\cdot D_{1}^{6}+d_{2}\cdot D_{2}^{6}+..$.

De gia che el diametro a l’è elevaa a la sèsta potenza, di variazion piccol del diametro pròvochen di gòss variazion de riflettività inscì che la giontada de domà vuna gotta gròssa trii vòlt tant i alter ind on volumm de 1 meter quadràa la ne fa radoppià la riflettività. La riflettività de la pieova a l’è noeuv vòlt quèlla de la nev e de la pioeuva fina.

La riflettività la po’ anca vèss scrivuda in scala Decibel:

$dB_{Z}=log_{10}Z$

Sfruttament dell’effètt doppler per la stima de la turborenza (radar doppler)

Quasi tutt i radar moderni hinn di radar doppler, o ben hinn bònn de misurà la velocità radial per mèzz de l’analisi di freguenz di ond riflettùd di oggètt. De fàtt quand che la sorgent de ond elettromagnetich e el sistèma ricevent cambien la sò posizion vun rispètt a l’alter la freguenza de la radiazion elèttromagnetica la cambia in manera proporzional a la velocitàa relativa tra i du soggètt (effètt doppler). In del cas del slontanament la freguenza la diminuìss, inscambi in del cas del vesinàss la freguenza l’aumenta.

El cambiament de la freguenza caosàa de l’effètt doppler a l’è:

$f_{dop}={\frac {-2\cdot V_{r}}{\lambda }}$

indoe Vr a l’è la velocitàa radiàl del soggètt e ${\lambda }$ la longhèzza d’onda. Per quèst i particol che se vesìnen o se slontanen dal Radar pròvochen on cambiament de freguenza; tuttamanch la massima velocità che la po’ vèss rilevada cont el sfruttà l’effètt doppler a l’è:

$V_{max}={\frac {\lambda \cdot PRF}{4}}$

indoe PRF a l’è la freguenza de ripetizion de l’impuls.

Minga tutt i particòl gh’hànn l’istèssa velocità radial e con el rilevàa divèrsi vòlt per via de impuls vun arent a l’alter a se pò recavà on spèttro de velocità di particól. I region indoe gh’è on’alta dispersion di velocitàa designen ona turborenza o ona fòrbes del vent alt.

Sorgent possibil de error cont el Radar

Error caosàa del sistéma Radar

• Regolazion de l’hardware; el sistèma el gh’hà de vèss regolàa ògni tant, iscì che i misur de potenza gh’hàn de ‘vègh nò on error pussée alt d’on cèrt valor.
• Indeboliment de segnàl per via di gas atmosferegh o de la precipitazion (soràtutt la tempèsta la pò attenuà el segnal radar).
• Indeboliment per via de la cùpola: di vòlt i radar hinn quàttàa de ‘na cùpola sferica de protezion; se l’è bagnada el segnàl el po’ vèss indebolìi; per quèst se gh’hànn de doprà di vernìs che l’acqua la ghe se tacca nò;
• Divergenza del fàss: on fàss che ‘l tend a desviàss el po’ provocàa di èco che vegnen del soeul.

Error conligàa con la geometria e la geografia

• Eco dal terrèn e stoppad del fàss per via di collìnn e i montagn.
• Curvadura terrèstra: el fàss radar del se propaga segond ‘na linea drizza; a càosa de la curvadura terrèstra el se slontana manemàn del soeul, iscì che ‘l rileva pu i precipitazion de bass.
• Propagazion anormàl: la linea del fàss radar l’è desviàda per via de la rifrazion de l’aria (che ‘l varia cont l’umiditàe la temperadura.
• Desuniformitàa di precipitazion: sòtt-stima de la precipitazion per via de l’ipòtesi che el volùmm esploràa el sia uniformement impienìi di precipitazion; quèll’ipòtesi chì la podarìss nò vèss rispettada per via del slargament de fàss cont el slontament dal radar
• Fenòmen sòta el fàss radar: i precipitazion sòta l’altèzza esploràda del fàss radar fin a che riven al soeul poden subì di alter procèss compagn de svaporament e traspòrt del vent.

Ater sorgent de error

• Banda sberlusenta: l’aumént de riflettività di precipitazion con temperdura arenta a 0°C el po’ portà a ona sora-stima e ‘l gh’hà de vèss correggiùu

Prodòtt radar

Immagin ottegnùda col radar meteorològich con àrej de precipitazion (dettàli)

Prodòtt primari

I prodòtt primàri riguarden direttmént i grandèzz rilevàa cont el radar.

• Prodòtt de riflettività (PPI de Z), che i sò aplicazion hinn :

-rilevàa i caratteristich de la precipitazion;

-reconóss i caratteristich de on temporal;

-studià el mòto di front meteorològich;

-reconóss el livèll de zero tèrmich;

- reconoss di èco de fenòmen minga metorològich.

• Prodòtt de riflettività (PPI de V), che i sò aplicazion hinn :

- stimà i velocità radiaj de la precipitazion;

- reconoss el girmanet del vent ai vari quòt e i direzion del vent ai vari quòt;

- reconóss i struttur ciclònich e anticiclònich.

• Prodòtt de turborenza ( PPI de $\sigma$) che i so aplicazion hinn:

-stimà la bontà di misur de velocità;

-reconóss i sit di fenòmen de girmanet del vent ai vari quòt e turborenza;

- reconóss arej de on temporal con mòti verticajpussée fòrt.

Prodòtt derivàa

Hinn tràa foeura di prodòtt primari per via de algoritm de programadura informatega.

Radar polarimetrich

I radar polarimetrich hinn di radar ch’hinn bònn del manda foeura di ond elettromagnetich orientàa in di dò direzion per rilevàa la forma di particól.

Ligamm de foeura

http://www.centrometeolombardo.com/radar/