www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Meteorologické radiolokátory

Radar s duální polarizací

Obrázek 1: Symbolické znázornění principu fungování polarimetrického radaru

Obrázek 1: Symbolické znázornění principu fungování polarimetrického radaru

Symbolické znázornění principu fungování polarimetrického radaru, 
© 2015 Christian Wolff www.radartutorial.eu

Obrázek 1: Symbolické znázornění principu fungování polarimetrického radaru

Radar s duální polarizací

Diferenciální odrazivost

Další metodou detekce krupobití je použití duální polarizace. Radar vysílá a přijímá lineárně polarizované vlny, přičemž rychle přepíná z horizontální na vertikální polarizaci a zpět, z pulzu na pulz nebo ze série na sérii pulzů.

Moderní polarimetrické radary, jako je například systém METEOR 1500 vyráběný společností Gematronik, vysílají současně v obou polarizacích. Signály přijaté na každé polarizaci se nazývají ZH a ZV a používají se k výpočtu diferenciální odrazivosti ZDR. Při středních až silných deštích jsou dešťové kapky velké a při pádu se zplošťují do zploštělé koule. Z tohoto důvodu bude odražený signál od kapek silnější na horizontální polarizaci než na vertikální polarizaci.

Dielektrická konstanta ledu je přibližně 20 % dielektrické konstanty vody, a proto má tvar ledových částic mnohem menší vliv na odrazivost. Částice ledu se také při pádu kutálejí a ZDR bude mít sníženou hodnotu. Kroupy se vyznačují vysokou hodnotou ZH a nízkou hodnotou ZDR. Pokud je hodnota ZDR podjednotková (nebo záporná, je-li vyjádřena v decibelech), je jasné, že přijaté signály pocházejí z částic krup. (Pouze ty mohou padat vertikálně orientované - „na hranu”!).

Pomocí polarimetrického radaru lze do jisté míry určit i velikost dešťových kapek. Poměr šířky a výšky kapek je trochu závislý na jejich velikosti. Důležitější je hodnota odrazivosti. Nad určitou hodnotou srážkového úhrnu budou mít dešťové kapky určitou velikost. Měření diferenciální odrazivosti dává přijatelný výsledek.

Figura 2: Obrázek 2: Čím je dešťová kapka větší, tím je deformovanější a má vyšší hodnotu ZDR

Obrázek 2: Čím je dešťová kapka větší, tím je deformovanější a má vyšší hodnotu ZDR

Lineární míra depolarizace

Pokud je vysílána pouze horizontální polarizace, ale přijímány jsou obě polarizace, je v přijímacím kanálu odpovídajícím vertikální polarizaci přijato určité množství energie, které je výsledkem změny polarizace (depolarizace) vlny v důsledku odrazu. Poměr výkonu přijatého ve vertikálně polarizovaném kanálu k výkonu přijatému v horizontálně polarizovaném kanálu při vysílání pouze na horizontální polarizaci se nazývá lineární depolarizační poměr (LDR). LDR se obvykle vyjadřuje v decibelech.

Dosud nebyly vyvinuty žádné polarimetrické radarové systémy pro přímé měření velikosti částic krup. Určují pouze diferenciální odrazivost ZDR a z fázových rozdílů mezi vertikálně a horizontálně polarizovanými signály vyplývá detekce krup. Intenzitu srážek lze poměrně snadno určit, ale radar nedokáže určit, zda se jedná o velké množství malých částic, nebo jen o několik velkých.

Blokové schéma polarimetrického radaru

V tomto příkladu polarimetrického radaru je emisní signál výkonově rozdělen pomocí −3dB vazebního členu na dva signály stejného výkonu. Tyto dva signály se aplikují na dvoupolarizovaný zářič, který je vyzařován do prostoru současně, ale s různou polarizací (horizontální a vertikální).

Obrázek 3: Zjednodušené blokové schéma polarimetrického radaru

Obrázek 3: Zjednodušené blokové schéma polarimetrického radaru

Obrázek 3: Zjednodušené blokové schéma polarimetrického radaru
(interaktivní obrázek)

K přepnutí na jednopolarizační vyzařování pro měření odrazivosti lze použít přepínač (signály s rozděleným výkonem se sčítají). I v tomto případě probíhá příjem na obou polarizacích, přičemž oba přijaté signály jsou zpracovávány v procesoru.

To je však užitečné, protože odrazem se mění i polarizace vln.

Popis modulů v blokovém schématu