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Radar polarimetrico

Figura 1: Rappresentazione simbolica del principio di funzionamento del radar polarimetrico

Figura 1: Rappresentazione simbolica del principio di funzionamento del radar polarimetrico

Rappresentazione simbolica del principio di funzionamento del radar polarimetrico, 
© 2015 Christian Wolff www.radartutorial.eu

Figura 1: Rappresentazione simbolica del principio di funzionamento del radar polarimetrico

Radar polarimetrico

Riflettività differenziale

Un altro metodo per il rilevamento della grandine è L’uso dell radar polarimetrico. Il radar emette e riceve onde polarizzate linearmente, passando rapidamente dalla polarizzazione orizzontale a quella verticale e viceversa, da un impulso alL’altro o da una raffica alL’altra di impulsi.

I moderni radar polarimetrici, come il sistema METEOR 1500 prodotto da Gematronik, emettono contemporaneamente in entrambe le polarizzazioni. I segnali ricevuti su ciascuna polarizzazione sono chiamati ZH e ZV e vengono utilizzati per calcolare la riflettività differenziale ZDR. In caso di precipitazioni moderate o intense, le gocce di pioggia sono grandi e si appiattiscono in una sfera schiacciata durante la caduta. Per questo motivo il segnale riflesso dalle gocce sarà più forte sulla polarizzazione orizzontale che su quella verticale.

La costante dielettrica del ghiaccio è circa il 20% di quella delL’acqua e quindi la forma delle particelle di ghiaccio ha un effetto molto minore sulla riflettività. Inoltre, le particelle di ghiaccio rotolano durante la caduta e lo ZDR avrà un valore ridotto. La grandine è caratterizzata da un valore ZH elevato e da un valore ZDR basso. Se il valore ZDR è subunitario (o negativo se espresso in decibel), è chiaro che i segnali ricevuti provengono da particelle di grandine. (Solo queste ultime possono cadere orientate verticalmente - „sul bordo”!).

Con L’aiuto del radar polarimetrico, è possibile determinare in una certa misura anche le dimensioni delle gocce di pioggia. Il rapporto tra la larghezza e L’altezza delle gocce dipende in parte dalle loro dimensioni. Più importante è il valore della riflettività: al di sopra di un certo valore del tasso di precipitazione, le gocce di pioggia avranno una certa dimensione. La misurazione della riflettività differenziale fornisce un risultato accettabile.

Figura 2: Più grande è la goccia di pioggia, più è deformata e più alto è il valore ZDR

Figura 2: Più grande è la goccia di pioggia, più è deformata e più alto è il valore ZDR

Tasso di depolarizzazione lineare

Se viene emessa solo la polarizzazione orizzontale, ma vengono ricevute entrambe le polarizzazioni, una certa quantità di energia, risultante dal cambiamento di polarizzazione (depolarizzazione) delL’onda dovuto alla riflessione, viene ricevuta nel canale di ricezione corrispondente alla polarizzazione verticale. Il rapporto tra la potenza ricevuta sul canale polarizzato verticalmente e la potenza ricevuta sul canale polarizzato orizzontalmente quando si trasmette solo con la polarizzazione orizzontale è chiamato Rapporto di Depolarizzazione Lineare (LDR). LDR è solitamente espresso in decibel.

Finora non sono stati sviluppati sistemi radar polarimetrici per misurare direttamente le dimensioni delle particelle di grandine. Essi si limitano a determinare la riflettività differenziale dello ZDR e dalle differenze di fase tra i segnali polarizzati verticalmente e orizzontalmente si ottiene il rilevamento della grandine. L’intensità della pioggia è relativamente facile da determinare, ma il radar non è in grado di stabilire se si tratta di una grande quantità di particelle piccole o di poche particelle grandi.

Schema a blocchi di un radar polarimetrico

In questo esempio di radar polarimetrico, il segnale di emissione viene diviso in potenza da un accoppiatore a −3dB in due segnali di uguale potenza. Questi due segnali sono applicati a un radiatore bipolarizzato e vengono irradiati nello spazio contemporaneamente, ma con polarizzazioni diverse (orizzontale e verticale).

Figura 3: Schema a blocchi semplificato di un radar polarimetrico

Figura 3: Schema a blocchi semplificato di un radar polarimetrico

Figura 3: Schema a blocchi semplificato di un radar polarimetrico
(immagine interattiva)

Un interruttore può essere utilizzato per passare alL’emissione a polarizzazione singola per la misura della riflettività (i segnali divisi per potenza vengono sommati). Anche in questo caso, la ricezione avviene su entrambe le polarizzazioni ed entrambi i segnali ricevuti vengono elaborati nel processore.

Descrizione dei moduli nello schema a blocchi

Descrierea modulelor în diagrama bloc