Ecuaciones de radar para meteorología radar
Para un radar cuya potencia de transmisión es Pt, la longitud de onda es λ, la longitud espacial de la onda del pulso es H, la ganancia de la antena es G (que indica la capacidad de emisión direccional de la antena) y las distancias horizontal y vertical los anchos angulares del haz son θ y φ respectivamente, la ecuación básica del radar meteorológico es: donde R es la potencia de eco promedio recibida por el radar de las nubes distribuidas irregularmente y las partículas de agua de precipitación r es la distancia desde el radar al objetivo de detección; =∑σI es la reflectividad del radar, que es la suma de las secciones transversales de retrodispersión σ de las nubes y las partículas de precipitación en unidad de volumen, donde αg, αc y αp son los coeficientes de atenuación de la atmósfera, las nubes y la precipitación, respectivamente, dr es; el incremento de distancia es el pulso de detección considerando que las nubes y la precipitación pueden tener factores de corrección (factores de llenado) para diferentes condiciones de llenado en el volumen. Generalmente, cuando la distancia es pequeña, K2 = 1 a distancia, debido a la influencia de la esfericidad terrestre y la expansión del haz con la distancia, K2
Cuando las nubes y las partículas de precipitación son esféricas y el El diámetro es mucho más pequeño que la longitud de onda del radar. La sección transversal de retrodispersión se puede reemplazar por la fórmula de Rayleigh (consulte Dispersión por microondas de las nubes y partículas de precipitación). En este momento, la ecuación del radar meteorológico se puede escribir de la siguiente manera: donde es la constante que determina los parámetros del radar Z=∑d ∑ es la sexta potencia de la suma de los diámetros de las partículas esféricas en la unidad de volumen, la unidad es 6 mm; /m3, que se denomina factor de reflexión del radar, y d es el diámetro de las partículas esféricas; m es el índice de refracción complejo de las partículas de nubes y precipitaciones. En meteorología de radar, dBz se utiliza a menudo como unidad de intensidad del eco y el valor se obtiene mediante conversión, donde Z0 = 1 mm6/m3.
Cuando el diámetro de la partícula es tan grande que se acerca o es mayor que la longitud de onda del radar, no se puede aplicar la fórmula de Rayleigh. En este momento, la ecuación del radar meteorológico generalmente se puede escribir como:
donde está el coeficiente de reflexión equivalente del radar. En el trabajo meteorológico por radar, el valor Z o Zθ medido por el radar se utiliza a menudo para representar la intensidad del eco de las nubes y la precipitación, obteniendo así el contenido de humedad de las nubes y la intensidad de la precipitación (ver medición de precipitación por radar) para determinar tormentas severas. En las primeras ecuaciones del radar meteorológico, se suponía que la energía de emisión del radar se concentraba en el haz limitado por el punto de media potencia, y que la intensidad de la radiación en todas las direcciones dentro del haz era uniforme, por lo que la intensidad del eco calculada era mucho mayor que la intensidad del eco medida. Para mejorar la precisión, J.R. Probert-Jones utilizó una función gaussiana más realista para representar la distribución de la energía de la radiación en el haz principal y tuvo en cuenta los efectos de la radiación fuera del haz. Después de 1962, utilizó las tres ecuaciones de radar meteorológico mencionadas anteriormente que mejoró para reducir la diferencia entre la intensidad teórica del eco y la intensidad real del eco medida en el trabajo anterior de medición del eco de un promedio de 4,5 dB a 1,4 dB.