Polarimetrikus radar
A polarimetrikus radar egy speciális típusú csapadékradar , amely polarizált elektromágneses hullámokkal működik , ami azt jelenti, hogy kiértékeli többek között a polarizáció változását. A gyakorlatban leginkább polarimetrikus radarokat használnak, amelyek vízszintesen és függőlegesen polarizált elektromágneses hullámokat bocsátanak ki, és ebben a két polarizációban egyidejűleg fogadják a visszavert hullámokat.
háttér
A hagyományos csapadékradarok képesek mérni a visszaszórt jel (és így a csapadék) intenzitását a Z visszaverő képesség , valamint a csapadék radiális sebességének a Doppler-effektus segítségével . Összehasonlító mérések révén ez a radar megbízható információt kap a csapadék mennyiségéről és (statisztikai kimutatásként) az egyes esőcseppek méretéről.
Különböző polarizációk alkalmazásával további információk nyerhetők a csapadékrészecskék ( hidrometeorok ) alakjának megállapításához . A polarimetrikus radarberendezések tehát képesek a csapadékrészecskék típus szerinti osztályozására.
Munkamódszer
A tükröző tárgyak vízszintes kiterjedését a vízszintesen polarizált hullámmal mérjük. A vízszintesen polarizált vételi csatorna mérési eredményét Z H-nak , ill. Hasonlóképpen, a vertikálisan polarizált hullám esetén a Z V függőleges kiterjedése . A Z H / Z V arányt Z DR differenciál reflexiónak nevezzük .
A zuhanó esőcseppek aszférikus, lapított formájúak a légellenállás miatt. A leeső esőcsepp mindig valamivel szélesebb, mint a magas. Minél nagyobb az esőcsepp, annál hangsúlyosabb az aránytalanság. Ezért amikor esőcseppek esnek, a vízszintesen polarizált komponens nagyobb visszaverő képességet mér, mint a függőleges komponens. A kompakt jég dielektromos állandója csak körülbelül 20% a vízénél, így a részecske alakja sokkal kisebb hatást gyakorol a jégesőre, mint az esőre. A jégkorongok is szabálytalan alakúak és bomlanak, néha még a szélükön is. A polarimetrikus radar tehát egy nagyobb függőleges Z V komponenst fog mérni, nagyon alacsony Z DR érték mellett, és így kétségtelenül meg tudja különböztetni a jégeső területét a normál esőtől.
Polarimetrikus radarmennyiségek
A klasszikus radar paraméterek mellett, amelyeket egy csapadékradar meg tud mérni, például az irányt, a távolságot és a visszaverődést, a kapottakat is meg lehet határozni a kapott polarizációs síkok összehasonlításával:
- a differenciális Z DR visszaverő képesség leírja a hidrometeor orientációját és a radar látószögét;
- A differenciál-fázis φ DP és a specifikus differenciál-fázis K DP (fáziskülönbséget az visszavert jelek párhuzamos és merőleges), ha nincs fáziskülönbség mérhető, ez egy izotrop szóróközeg, azaz nagyon kis gömb alakú részecskék;
- az LDR lineáris depolarizációs arány (vagy körkörösen polarizált radarberendezések esetén a körkörös depolarizációs arány CDR ) a hidrometeor bukását írja le: ekkor csak jégből állhat;
- A ρ HV korrelációs együtthatót arra használják, hogy megkülönböztessék a gömb alakú szórókat (eső) a többi hidrometeortól.
Az első két paraméter méréséhez a radarnak csak mindkét polarizációs irányban kell továbbítania. A többi polarimetrikus radarváltozót úgy határozza meg, hogy a radar csak egy polarizációs irányban továbbít (a nagyobb tartomány miatt többnyire vízszintesen polarizált), de mindkét polarizációs irányban fogad.
Blokk diagramm
A nagy teljesítményű generátor átviteli energiája fel van osztva a teljesítményosztón. Az egyik része vezetett tölcsérantennával vízszintes polarizáció, a másik része, hogy a kürt antenna függőleges polarizáció.
A duplex egységek (itt: ferrit keringető szivattyúk ) az antennát az adóra kapcsolják, amikor azt továbbítják, és a vevőre, amikor azt kapják. Az átvitel pillanatában meg kell védenie az érzékeny vevőt a nagy átviteli teljesítménytől.
Az antenna átalakítja az adó magas frekvenciájú energiáját elektromágneses hullámokká, és azokat bizonyos irányokban elosztja. Ez a folyamat visszafordítható az echo jelek vételére. A kapott energia megközelítőleg ugyanolyan polarizációjú, mint a küldött energia.
Az antenna által befogadott energiát két külön vételi csatornában dolgozzák fel és időjárási képpé dolgozzák fel a radar jelfeldolgozójában.
A teljesítményosztók közötti átkapcsoló lehetővé teszi a két erőszak helyes fázisösszevonását, és így csak az egyik (itt látható: vízszintes) polarizációs síkon történő munkát. A vételi útvonalat ez nem befolyásolja. Az esetleges depolarizáció miatt a vevő továbbra is képes visszhangokat fogadni a nem továbbított polarizációs síkon.
irodalom
- Richard J. Doviak, Dusan S. Zrnic: Doppler radar és időjárási megfigyelések. Academic Press, 1993, ISBN 0122214226 .