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Radar de polarização dupla

Figura 1: Representação simbólica do princípio de funcionamento do radar polarimétrico

Figura 1: Representação simbólica do princípio de funcionamento do radar polarimétrico

Representação simbólica do princípio de funcionamento do radar polarimétrico, 
© 2015 Christian Wolff www.radartutorial.eu

Figura 1: Representação simbólica do princípio de funcionamento do radar polarimétrico

Radar de polarização dupla

Reflexividade diferencial

Outro método para detecção de granizo usa dupla polarização. O radar transmite e recebe sinais polarizados lineares e alterna rapidamente entre polarização horizontal e vertical, seja entre pulsos individuais ou grupos de pulsos.

Radares polarimétricos mais modernos, como o METEOR 1500 da Gematronik, enviam até as duas direções de polarização simultaneamente. Os dois retornos são referidos como ZH e ZV e, a partir deles, a refletividade diferencial ZDR é calculada. Em chuva moderada a forte, as gotas de chuva são grandes e, à medida que caem, achatam-se para formar esferóides oblatos, dando um eco mais forte à polarização horizontal.

A constante dielétrica do gelo é cerca de 20% da da água e, portanto, a forma das partículas de gelo tem um efeito muito menor sobre a refletividade. Além disso, as partículas de gelo rolam na queda e o ZDR terá um valor reduzido. O granizo é caracterizado por um ZH alto e um ZDR baixo. Se o valor ZDR é subunidade (ou negativo se expresso em decibéis), fica claro que os sinais recebidos provêm de partículas de granizo. (Somente estas podem cair verticalmente orientadas - „em pé”!)

Com a ajuda do radar polarimétrico, o tamanho das gotas de chuva também pode ser determinado até certo ponto. A relação entre a largura e a altura das gotas depende um pouco de seu tamanho. Mais importante é o valor da refletividade. Acima de um certo valor da razão de precipitação, as gotas de chuva terão um certo tamanho. A medição da refletividade diferencial dá um resultado aceitável.

Figura 2: Quanto maior a gota de chuva, mais deformada ela é e maior o valor ZDR

Figura 2: Quanto maior a gota de chuva, mais deformada ela é e maior o valor ZDR

Razão de despolarização linear

Se apenas a polarização horizontal é emitida, mas ambas as polarizações são recebidas, uma certa quantidade de energia, resultante da mudança de polarização (despolarização) da onda devido à reflexão, é recebida no canal de recepção correspondente à polarização vertical. A razão entre a potência recebida no canal polarizado verticalmente e a potência recebida no canal polarizado horizontalmente quando se transmite apenas na polarização horizontal é chamada de Razão de Despolarização Linear (LDR). A LDR é normalmente expressa em decibéis.

Até hoje, nenhum sistema de radar polarimétrico foi desenvolvido para medir diretamente o tamanho das partículas de granizo. Eles apenas determinam a refletividade diferencial do ZDR e a partir das diferenças de fase entre os sinais polarizados verticalmente e horizontalmente os resultados da detecção de granizo. A intensidade da precipitação é relativamente fácil de determinar, mas o radar não pode determinar se é uma grande quantidade de partículas pequenas ou apenas algumas partículas grandes.

Diagrama de blocos de um radar polarimétrico

Neste exemplo de radar polarimétrico, o sinal de emissão é dividido em potência por um acoplador de −3dB em dois sinais de igual potência. Estes dois sinais são aplicados a um radiador de buzina com duas direcções de polarização, sendo irradiados no espaço simultaneamente, mas com polarizações diferentes (horizontal e vertical).

Figura 3: Diagrama de blocos simplificado de um radar polarimétrico

Figura 3: Diagrama de blocos simplificado de um radar polarimétrico

Figura 3: Diagrama de blocos simplificado de um radar polarimétrico
(imagem interativa)

Um interruptor pode ser usado para mudar para emissão de polarização única para medição da refletividade (os sinais de potência dividida são somados). Neste caso também, a recepção está em ambas as polarizações, com ambos os sinais recebidos sendo processados no processador.

Isto é útil, porém, porque a reflexão também altera a polarização das ondas.

Descrição dos módulos no diagrama de blocos