Principiile Radiolocaţiei

Radarul cu dublă polarizare

Reflectivitatea diferenţială

O altă metodă pentru detecţia grindinei o reprezintă folosirea dublei polarizări. Radarul emite şi recepţionează unde polarizate liniar, comutând rapid de pe polarizarea orizontală pe cea verticală şi înapoi, de la impuls la impuls sau de la salvă la salvă de impulsuri.

Radarele polarimetrice moderne, cum este sistemul METEOR 1500  produs de Gematronik, emit simultan pe ambele polarizări. Semnalele recepţionate pe fiecare tip de polarizare sunt numite Z_H şi Z_V, iar cu ajutorul lor se calculează reflectivitatea diferenţială Z_DR. În cazul precipitaţiilor moderate până la torenţiale picăturile de ploaie sunt mari, şi în cădere se aplatizează având forma de sferă turtită. Din această cauză semnalul reflectat de la picături va fi mai puternic pe polarizarea orizontală decât pe cea verticală.

Constanta dielectrică a gheţii este de aproximativ 20% din cea a apei şi de aceea forma particulelor de gheaţă are un efect mult mai mic asupra reflectivităţii. De asemenea, particulele de gheaţă se rostogolesc în cădere, iar Z_DR va avea o valoare redusă. Grindina este caracterizată de o valoare mare a Z_H, respectiv mică a Z_DR. În cazul în care valoarea Z_DR este subunitară (sau negativă dacă este exprimată în decibeli), rezultă clar că semnalele recepţionate provin de la particule de grindină. (Doar acestea pot cădea orientate vertical – „pe muchie”!)

Cu ajutorul radarului polarimetric poate fi determinată într-o anumită măsură şi mărimea picăturilor de ploaie. Raportul dintre lăţimea şi înălţimea picăturilor depinde puţin de mărimea acestora. Mai importantă este valoarea reflectivităţii. Peste o anumită valoare a ratei precipitaţiilor, picăturile de ploaie vor avea o anumită mărime. Măsurând reflectivitatea diferenţială se obţine un rezultat acceptabil.

Ilustrație 2: Cu cât este mai mare picătura de ploaie, cu atât este mai deformată şi creşte valoarea Z_DR

Ilustrație 2: Cu cât este mai mare picătura de ploaie, cu atât este mai deformată şi creşte valoarea Z_DR

Rata de depolarizare liniară

În cazul în care se emite doar pe polarizare orizontală, dar se recepţionează pe ambele polarizări, pe canalul de recepţie corespunzător polarizării verticale se recepţionează o anumită cantitate de energie, rezultată ca urmare a schimbării polarizării (depolarizării) undei în urma reflexiei. Raportul dintre puterea recepţionată pe canalul cu polarizare verticală şi puterea recepţionată pe cel cu polarizare orizontală în situaţia emisiei doar pe polarizare orizontală poartă numele de rată de depolarizare liniară (LDR –Linear Depolarization Ratio). LDR se exprimă de obicei în decibeli.

Până în prezent nu au fost realizate sisteme radar polarimetrice care să măsoare direct mărimea particulelor de grindină. Acestea determină doar reflectivitatea diferenţială Z_DR şi din diferenţele de fază dintre semnalele polarizate vertical şi orizontal rezultă detecţia grindinei. Intensitatea precipitaţiilor se determină relativ uşor, însă radarul nu poate stabili dacă este vorba de o cantitate mare de particule de dimensiuni mici sau doar de câteva dar de dimensiuni mari.