domenica 18 ottobre 2020

#Step05 - Il principio fisico di funzionamento del radar meteorologico.

Il principio di funzionamento del radar meteorologico si basa sulla propagazione di brevi impulsi di onde elettromagnetiche attraverso l’antenna nell’atmosfera circostante. Il segnale interagisce con le idrometeore, generando una retrodiffusione verso il punto di emissione. Dalla posizione dell’antenna, di cui si conosce l’elevazione ed il puntamento, si risale alla localizzazione del target nello spazio tramite:

- i dati d’azimuth, ovvero l’angolo formato dalla retta che congiunge il radar al bersaglio ed il radar con la direzione nord;

- il dato della quota.

La frequenza di ripetizione dell’impulso, denominata PRF (Pulse Repetition Frequency), definisce la massima distanza teorica entro cui il sistema radar può rilevare un target; mentre la scelta della lunghezza d’onda deve essere strettamente correlata alla dimensione dell’oggetto che si vuole monitorare; più piccolo è il target, più piccola dovrà essere la lunghezza d’onda adottata.




L'analisi del segnale di ritorno, che prende il nome di riflettività, è effettuata nel sistema di ricezione del RADAR e permette di ottenere l'intensità della precipitazione, mentre la direzione di puntamento dell'antenna e il tempo impiegato dal segnale nel percorso andata-ritorno consentono di localizzare le idrometeore in termini di direzione e distanza. Inoltre piccole variazioni nella frequenza dell'eco di ritorno permettono, attraverso l'effetto Doppler, di misurare la velocità radiale e di stimare la direzione di spostamento dell'evento meteorologico.




Il valore di riflettività può essere convertito in quantità di pioggia tramite la relazione:

Z = a R^(b)

dove R è la precipitazione in mm/h, Z la riflettività, a e b sono costanti il cui valore dipende dal tipo di precipitazione.



Tale relazione è soggetta ad incertezze dipendenti soprattutto dalla distribuzione delle dimensioni delle gocce nel volume in esame e dalla durata temporale della misura. Per migliorare il grado di precisione vengono usati i cosiddetti sistemi a doppia polarizzazione (https://it.wikipedia.org/wiki/Interferometria_a_doppia_polarizzazione) dove la riflettività viene valutata su due piani tra loro ortogonali.



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