Fundamentos do radar meteorológico

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RADARES Meteorológicos
Área Educativa Instituto de Meteorologia

Radares Meteorológicos
Novos desenvolvimentos tecnológicos
Detecção Remota
Microondas
Insectos
Doppler
Polarização dupla
Parâmetros polarimétricos
http://www.meteo.pt/pt/areaeducativa/observar.o.tempo/radar/index.html
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Radar Meteorology
-> Lectures on Radar Applications in Mesoscale Meteorology
-> Precipitation Estimates, Part 1: Measurement
-> Precipitation Estimates, Part 2: Analysis
-> Radar Signatures for Severe Convective Weather
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RADAR METEOROLÓGICO


O princípio de funcionamento do radar meteorológico é análogo ao sistema de navegação de um morcego. O morcego emite sons de alta frequência que ao serem interceptados por obstáculos retornam ao ouvido do morcego. Quanto mais rápido o som retornar, mais perto estará o obstáculo e quanto mais distante este estiver, mais demorado será o retorno. Desta forma, o morcego é capaz de avaliar a distância ao obstáculo e se desviar do mesmo antes da colisão.

No radar meteorológico são empregues, ao invés de som, ondas electromagnéticas de alta energia para se alcançar grandes distâncias. As ondas electromagnéticas ao passarem por uma nuvem, causam em cada gota uma ressonância na frequência da onda incidente, de modo que cada gota produz ondas electromagnéticas, irradiando em todas as direcções. Parte desta energia gerada pelo volume total de gotas iluminado pelo feixe de onda do radar volta ao prato do radar e sabendo-se o momento em que o feixe de onda foi emitido pelo radar e quanto tempo depois o sinal retornou, determina-se a distância do alvo ao radar. A intensidade do sinal de retorno está ligada ao tamanho e distribuição das gotas no volume iluminado pelo radar.

Além disso, sabe-se qual é a elevação da antena e o azimute correspondente. Deste modo, pode-se determinar com precisão a região do espaço onde está a haver precipitação. Para uma mesma elevação e azimute são transmitidos cerca de 200 pulsos de alta energia e, assim sendo, a mesma região do espaço é amostrada 200 vezes. Em seguida é feita uma média do sinal de retorno. Este processo é bastante rápido já que as ondas electromagnéticas viajam à velocidade da luz (300.000 km/s). A duração de cada pulso determina a resolução dos dados de radar. O valor médio desta resolução, para diferentes radares, é da ordem de 500 metros.

O radar não mede directamente chuva. O radar recebe um determinado nível de retorno dos alvos de chuva denominado reflectividade. Esta reflectividade possui uma relação física com o espectro de gotas observado pode-se determinar a partir deste espectro uma relação entre a reflectividade do radar e a taxa de precipitação correspondente. Esta relação é conhecida como relação ZR. Para a maioria dos radares meteorológicos o limite inferior da taxa de precipitação é de 1mm/h, a uma distância de 190 km.

Uma característica importante dos radares meteorológicos modernos é o software para tratamento do grande volume de dados de reflectividade gerados. Esse software permite ter-se, em tempo real, o mapa de chuva a um nível de altura constante, denominado CAPPI, do inglês Constant Altitude Plan Position Indicator. Os dados de chuva na área do radar são interpolados num nível de altura constante entre 1,5 a 18,0 km de altura, numa área de 360x360 km, com uma resolução de 2x2 km. Esta resolução espacial equivale a ter-se 32400 postos pluviográficos numa área de 152.000 km2 aproximadamente.

A partir de dois CAPPIs distintos, separados por um intervalo de tempo variável entre 20 e 50 minutos, determina-se através de uma correlação espacial entre as taxas de precipitação observadas a velocidade do sistema. De posse da velocidade e da direcção de deslocamento da chuva é possível extrapolar os campos de precipitação, no tempo e no espaço e, desta forma, obter a previsão para até 3 horas antes da chegada do sistema, numa determinada área.

A qualidade dos dados do radar meteorológico é investigada constantemente pois o equipamento é sensível e pode ser descalibrado por diversos factores. Nesse sentido é importante manter telepluviómetros para aferição da relação ZR.

Quanto à interpretação dos dados fornecidos pelo radar, é necessário conhecer a orografia da área de trabalho do radar, porque apesar de haver correção de alvos fixos (montanhas) pelo software, existem dias em que surgem alvos com colorações que representam grande reflectividade. Estes alvos podem ser reconhecidos porque mantêm-se parados em relação aos sistemas de tempo.

É de crucial importância a ligação da imagem de radar com as imagens da banda do visível VIS e do infravermelho IR

Nos radares meteorológicos apresentados nesta página, pode observar-se a relação entre a reflectividade e a quantidade de precipitação em litros por hora
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http://www.fpcolumbofilia.pt/meteo/main0616.htm
 
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FUNDAMENTOS DO RADAR

OSWALDO MASSAMBANI, Ph.D.
Professor Titular
Departamento de Ciências Atmosféricas
Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas
Universidade de São Paulo
São Paulo – Brasil


Texto básico para a disciplina Meteorologia com Radar

Uma visão geral histórica
Sistemas de radar
Parâmetros do radar
diagrama de bloco, antena, comprimento do pulso, espectro EM,PRF
Propagação do feixe
Estratégias de varredura
A equação do radar
Sinal Mínimo Detectável
Conversão ZR
Atenuação
Velocidade radial
Ambiguidade velocidade-alcance
Efeitos no Espectro Doppler
Técnicas de rejeição do clutter de superfície
Radar de dupla polarização
Radar de dupla frequência
Alvos de ar limpo
Controle de qualidade da refletividade do radar – dados de precipitação

-> Capitulo 1
-> Capitulo 2
-> Capitulo 3
-> Capitulo 4
-> Capitulo 6
 
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Um dos problemas que existem com a tecnologia de radar são os parques eólicos amplamente massificados pelas serras do norte do país, que podem interferir bastante com os radares meteorológicos. Esse problema talvez também se coloque na Madeira. A interferência pode verificar-se mesmo a grandes distâncias, como 150km. Parques muito próximos, alguns quilómetros, podem ter efeitos muito problemáticos.

Mais sobre o assunto:

Operating wind farms can be “seen” by the
WSR-88D at varying distances, depending on
atmospheric conditions, the intervening terrain,
and the height of turbines relative to the height of
the WSR-88D antenna. When atmospheric conditions
cause super-refraction of the radar beam,
wind farms can sometimes be seen over 150 km
from the radar. The reflectivity patterns from
these wind farms can occasionally look just like
showers or thunderstorms. Typically, they disappear
in the second or third elevation scan. In most
of these situations, forecasters can “work around”
the influences without impacting severe weather
forecast/warning operations, just as they do for
other clutter issues, such as those caused by
anomalous propagation, terrain blockage, migratory
birds, etc.
Wind farms that are much closer to the radar,
approximately 18 to 30km, are frequently in the
radar’s line of sight (assuming standard atmospheric
conditions) and “visible” in the radar data.

Wind farms sited within 18km may begin to cause
additional impacts, including contamination of
data in multiple elevation scans, and contamination
of data beyond the wind farm area due to
multi-path scattering of the radar beam. Within
3km more serious impacts can occur that affect the
radar data through its entire range. For example,
the ROC and other published work have estimated
that the large hubs of turbines, which can be as
large as 12 meters across, can significantly block
(25%) the radar beam if sited within 3km of the
radar antenna, and completely block it within 1km
of the radar. Figure 3 is a generalized graph
depicting these impacts versus distance. One can
think of the yellow, orange, and red areas as signifying
low, moderate, and high impact. The distances
of impacts in this graph assume level
terrain and a utility-scale turbine (blade tips that
commonly reach at least 130 meters high). The
actual distance in which impacts occur varies with
terrain.

Lately, the ROC has been placing greater
emphasis on working with developers proposing
wind farms with the potential for high and moderate
impacts (i.e., within 3km and within 18km of a
WSR-88D). Those developers proposing wind
farms within 3km - and there have been a handful
of them - get serious attention. The ROC has
stopped proactively working with developers
whose wind farms would “only” cause clutter in
the first elevation scan and are beyond approximately
18km, since the impacts are not as significant
and work-arounds are available.
Currently, the closest wind farm to a WSR-88D
is 4km from the Ft Drum, NY WSR-88D. That
wind farm causes significant clutter from multipath
scattering out to 50km from the radar over
approximately 120 degrees of azimuth and impacts
the 3 lowest elevation scans (through 1.5 degrees).
The ROC has received and evaluated several proposals
for wind farms closer than 3km from a
WSR-88D, but none have been built yet. When
the ROC receives a proposal that would be very
close to a WSR-88D, we make an effort to engage
the developer to ensure they understand the potential
impacts on the radar and operations. Since the
federal government has no land-use authority over
private land, changes to the siting plan is voluntary.
Thus, ensuring early contact with developers
when their investment in project planning is relatively
low is very desirable.
In the past year there has been increasing attention
paid by congress to the wind farm-radar issue,
as some large wind farm projects have run into
objections from federal agencies. In the long run,
this is good news because additional resources will
be needed to study and develop solutions to wind
turbine interference on radars. Visibility of the
problem at the congressional level may help
obtain the necessary resources and early wind farm
planning notification from developers.

47843505.gif
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http://www.roc.noaa.gov/WSR88D/PublicDocs/NNOW/NNDec2010/18-22.pdf
 
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TiagoLC

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15 Jul 2015
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camrov8 disse:
alguem sabe o que esta a criar ecos tão fortes na zona norte
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Duarte Sousa disse:
Poeira não é, que hoje já nos livrámos dela.

Pode interessar - https://www.tiempo.com/ram/17989/in...adares-meteorologicos-por-redes-inalambricas/ Embora não seja o caso que está a ocorrer.
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Encontrei isto:
"Sea Clutter

When winds are very strong, causing the sea surface to be very rough, the rough surface can reflect the radar beam back towards the radar. This can sometimes show as circular echoes around the centre of the radar. Similarly to ground clutter, there are algorithms that can remove a lot of this sea clutter, but again they are not perfect."
Fonte
 
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