www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Noções básicas de radar

Equação da Faixa de Radar para Radar Meteorológico

Os sistemas de radar meteorológico usam muitos princípios equivalentes ao radar primário. A discussão neste módulo pressupõe algum conhecimento dos princípios do radar primário. A apresentação da equação do radar nesta seção requer conhecimento da derivação da equação do radar na seção „Fundamentos do radar“. Aqui para comemorar a equação na forma que consideramos o poder recebido como uma função de todas as outras influências:

Radar equation 

Pe = potência recebida
Ps = potência transmitida
G = ganho da antena
σ = seção transversal do radar
λ = comprimento da onda dos transmissores
R = alcance ao radar(1)

A diferença considerável entre a seção transversal do radar σ de uma aeronave ou outra „máquina“ voadora é que o clima é normalmente muito maior e mais fluido. No caso de chuva, o tamanho de uma gota de chuva é muito menor que o comprimento de onda do radar e, portanto, a equação de retrodispersão de Rayleigh fornece a área de eco de uma gota de chuva.

Rayleigh” Formel; mit

D = diâmetro da gota de chuva
ε = constante dielétrica.(2)

Para bandas de radar, a água de L a X tem |K |2= 0.93 e para o gelo |K |2= 0.2

Se somarmos todas as áreas de eco contidas em 1 m3, obtemos

onde Z é a refletividade do radar e η é a refletividade do radar por unidade de volume.

Figura 1: O volume da célula de resolução

Figura 1: O volume da célula de resolução

Quando a chuva enche o feixe, a amostra de volume em uma célula de intervalo é:

mit


φ = largura de feixe vertical do padrão das antenas
θ = largura do feixe vertical
R = alcance ao radar
c0 = svelocidade da luz
τ = largura do pulso do transmissor.(4)

A equação básica do radar climático (consulte o módulo “básico do radar”) pode ser escrita:

(5)

 

Os efeitos da refletividade podem ser vistos ao se observar um padrão climático com radar. Em grandes altitudes, a refletividade da neve é baixa. Em níveis mais baixos, quando a neve começa a derreter, os flocos de neve ficam revestidos com água e aumentam drasticamente os retornos do radar.

Finalmente, os flocos de neve derretem completamente e se fundem em gotas de chuva menores que os flocos de neve e caem mais rapidamente, proporcionando um eco de radar reduzido. Este efeito causa a „banda brilhante“ no visor do radar.

Figura 2: O volume da célula de resolução depende do intervalo

Figura 2: O volume da célula de resolução depende do intervalo

Essa diferença no princípio da equação da faixa de radar quando aplicada aos sistemas de radar meteorológico é identificada. Este formulário ainda é completamente inadequado para aplicações de radar meteorológico. Não é visto aqui do ponto de vista de um meteorologista, especial do ponto de vista do mecânico da unidade de radar. Se essa equação for reorganizada novamente para que possa ser usada na computação da faixa, então se reconhece que a quarta raiz familiar será substituída por uma raiz quadrada.
Mas por que?

O volume cheio de chuva explode proporcionalmente ao quadrado da distância! Gotas de chuva muito mais reflexivas cabem no volume na mesma densidade. E muito mais energia é refletida como se fosse preenchida apenas com uma única aeronave.

Mas essa equação agora é usada em aplicações de radar meteorológico?

Lembremos a afirmação básica: O radar meteorológico mede a magnitude do sinal de eco. O sinal de eco deve, portanto, ser uma função da natureza, tamanho e número de objetos climáticos por unidade de volume. Os parâmetros individuais do conjunto de radar devem ser resumidos como uma constante k, porque esses parâmetros não devem variar durante a observação do tempo:

Radargleichung für ein Wetterradarmit
 
 

Pe = potência recebida
Ps = potência transmitida
k = fator constante que descreve o conjunto de radar individual
λ = comprimento de onda dos transmissores
ε = valor para as propriedades físicas dos objetos refletidos
N = número de precipitação / partículas de nuvens
D = diâmetror de precipitação / partículas de nuvens (6)

 

O valor de ε depende das propriedades físicas dos objetos refletidos (precipitação ou partículas de nuvens). Pode levar valores de cerca de 0,208 para gelo e neve, para cerca de 0,93 para pingos de chuva.

O grande problema para um radar meteorológico é que nesta equação existem três variáveis desconhecidas (ε, N, D) que devem ser determinadas pelo software do radar. Além disso, são possíveis formas misturadas de precipitação. O valor para ε pode variar muito, portanto.