#Step19 - L'abbecedario del radar meteorologico.

Azimuth, angolo formato dalla retta che congiunge il radar al bersaglio ed il radar con la direzione nord;

BAMS, rivista che pubblica articoli di interesse e significato per la comunità meteorologica, nonché anche articoli su radar meteorologia;

Clara, il nome dell’uragano che si stava avvicinando allo stato del Texas e per il quale fu usato per la prima volta il radar WSR – 57 per avere un’idea della tempesta;

David Atlas, il primo a quantizzare e quantificare le informazioni sulla riflettività del radar meteorologico sui tubi catodici;

Effetto Doppler, slittamento in frequenza del segnale ricevuto rispetto a quello emesso, principio su cui si basa il funzionamento del radar doppler;

Florida, a Tampa laddove nel 1969 è stato installato il primo radar più avanzato progettato dalla Enterprise Electronics Corporation;

GIS Meteotrigger è un database nazionale coordinato dei dati meteorologici certificati, ufficiali e a norma provenienti da radar meteo;

Herbert G. Mende, scrittore di “Radar. In natura, nella tecnica, nella scienza.” (1957);

Impulsi direzionali di radiazione a microonde inviati dal radar meteo;

Leonardo S.p.A, attuale azienda italiana che opera sul mercato per l’ingegnerizzazione di radar meteo;

Meteorologia, la scienza dello strumento;

NOAA, agenzia federale statunitense che si interessa di oceonografia, climatologia e meteorologia;

Onde elettromagnetiche, le quali vengono propagate con brevi impulsi nell’atmosfera circostante;

Pulse Repetition Frequency, ovvero la frequenza di ripetizione dell’impulso;

Quad pol, tipologia di radar meteo polarimetrico;

Radar meteorologico, il nome dello strumento;

Seconda Guerra Mondiale, durante la quale gli operatori di radar militari notarono rumore negli echi di ritorno per via di pioggia, neve, proseguirono poi il loro lavoro nello studio di questi echi;

Ted Fujita, meteorologo giapponese – americano che analizzò condizioni meteo tramite l’analisi dei dati radar meteo.

Università dell’Aquila che ha istituito un gruppo di radar meteorologia;

Vaisala, azienda leader che propone soluzioni radar meteo sia a singola che a doppia polarizzazione;

Z, lettera con cui si indica la riflettività.

#Step09 - Gli inventori del radar meteorologico.

Durante la Seconda Guerra Mondiale, gli operatori militari scoprirono che il rumore negli echi di ritorno era dovuto a pioggia, neve e turbolenze atmosferiche. Al termine del conflitto molti scienziati militari continuarono il loro studio relativo agli echi. Negli Stati Uniti, David Atlas, meteorologo, sviluppò i primi radar meteorologici e fu definito come "uno dei padri fondatori della radar meteorologia".

David Atlas entrò a far parte dell'Esercito Air Corps, facendo domanda per l'addestramento premeteorologico nel 1941. Diventò primo della classe e fu nominato sottotenente nel 1944. Operò poi per la Weather Instrument Training School e a partire dal 1955 come capo del "Weather Radar Branch" presso l' AFCRL /Air Force Cambridge Research Laboratory). Tra i suoi primi e significativi risultati c'è stata la sua invenzione del concetto di mappatura del  isoecho contour nel 1947. 

Tale metodo fu usato per garantire la sicurezza aerea, introducendo un dispositivo per il rilevamento di forti tempeste e basato sull'effetto doppler. Ciò permetteva inoltre il tracciamento automatico di velocità del vento e livello di altitudine. Successivamente il suo riconoscimento delle riflessioni radar ricevute dai chicchi di grandine, ha permesso ai piloti di rilevare in anticipo le condizioni di grandine, evitandole. Un brevetto è stato concesso nel 1953 relativamente al metodo isoecho contour per quantificare le informazioni sulla riflettività del radar meteorologico; tale concetto usato ampliamente su aerei commerciali, è stato poi applicato sui radar meteorologici operativi a terra.

David Atlas

#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.

( immagini: https://www.meteosvizzera.admin.ch/home/sistemi-di-rilevamento-e-previsione/atmosfera/la-rete-svizzera-di-radar-meteorologici/come-funziona-un-radar-meteorologico.html )

#Step03 - Glossario del radar meteorologico.

Radar meteorologico: radar utile alla rilevazione delle idrometeore e usato in meteorologia per calcolarne il moto, il tipo, la posizione e l’intensità. Il suo utilizzo si rivela fondamentale nelle previsioni nowcasting, ovvero a breve termine e scadenza.

Radar doppler: è un particolare radar meteorologico che, sfruttando l’effetto doppler, consente di calcolare la componente radiale della velocità del segnale e la varianza; stimando anche la direzione e la velocità delle aree di precipitazione.

Radar Doppler in Mid - Missouri.

( Radar doppler: https://it.wikipedia.org/wiki/Radar_Doppler; effetto doppler: https://doc.studenti.it/riassunto/fisica/effetto-dopler.html )

Radar polarimetrico: è uno strumento che essendo sensibile a diverse proprietà fisiche delle idrometeore, stima accuratamente l’intensità della precipitazione. Il suo funzionamento si basa sull’invio di onde elettromagnetiche polarizzate e sulla ricezione delle componenti retrodiffuse.

X - Band Polarimetric radar 

( Radar polarimetrico: https://iris.uniroma1.it/retrieve/handle/11573/918002/328251/Giovanni%20Botta%20Tesi%20di%20Dottorato.pdf )

Trasmettitore: componente del radar che produce una radiazione elettromagnetica con una certa potenza e frequenza stabile.

Antenna: componente che irradia la potenza generata ed intercetta i segnali riflessi.

Ricevitore: parte del radar che ha la funzione di rilevare, amplificare e trasformare i segnali ricevuti.

Sistema di elaborazione: costituente in grado di visualizzare gli echi radar (impulsi) e di assegnare un'intensità alle precipitazioni, tale che il meteorologo possa determinare l'aerea su cui si distribuisce la precipitazione.

( Approfondimenti componenti: https://www.meteotrecate.it/radar.html )