Transcript Radar Parametreleri
Bölüm 3:
RADAR DEĞİŞKENLERİ
Dr. Kurtuluş ÖZTÜRK
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
Başlıklar
• Reflektivite • Hız • Spektral Genişlik • Yağış Oranı • Z-R İlişkisi
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
Reflektivite, Z
HH
• En çok kullanılan radar değişkeni olan reflektivite, hedeften radara dönen gücün miktarıdır. • “Eko” terimi uçak, kuş, böcek, kar, dolu ya da yağmur gibi hedeflerden geri dönen sinyali ifade eder.
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
• Birimi dBZ ’dir. Reflektivite değerinin artması hedeften daha fazla güç yansıtıldığını ifade eder. • Hafif kar, radyasyonu çok az yansıttığı için reflektivite değeri 5-20 dBZ arasındadır. O rta şiddetli yağmur 30-45 dBZ, büyük dolu 60-75 dBZ civarında reflektivite değerine sahiptir.
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
Target Non-precipitating clouds Clouds including ice cristals Drizzle Light rain Heavy rain – light shower Heavy shower Hail Snow Dust – Insect (upto 2 km height) Clutter Birds Reflectivity (dBZ) < 0 Upto 20 0-20 10-30 30-45 40-65 Above melting layer >45 Other heights >55 Upto 35 Upto 10 Upto 80 without filtering
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi
Upto 20
5
• Z HH hidrometeorun kesit alanına (cross section) bağlıdır. • Buzun reflektivitesi, dielektrik katsayısı nedeniyle sudan daha azdır. – –
Yüksek yoğunluktaki buz için dielektrik katsayısı suyun %20’si kadardır.
Düşük yoğunluktaki buz için dielektrik katsayısı suyun %5’i kadardır.
• Z HH C bant radarlarda önemli ölçüde atenüasyona maruz kalmaktadır.
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
C = 1024 ( ln 2 )λ 2 P t G 2 θ 2 HΠ 3 K 2 L
Z
=
P r
.
R²
. C Z P r R :
Reflektivite Faktörü
:
Alınan güç
:
Hedefin radara uzaklığı
C : Radar sabiti
10log( Z ) = 10log( P r . R ² . C) Reflectivity (dBZ) = 10 log(P r ) + 20 log(R) + 10 log(C)
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
Z (mm 6 m -3 ) 1000 100 10 1 0.1
0.01
0.001
log 10 Z 3 2 1 0 -1 -2 -3 dBZ 30 20 10 0 -10 -20 -30
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
9
• •
Hız, V
Radar tek başına bir vorteksi (bu bir tornado, mezosiklon veya hurricane olabilir) tespit edemez ancak radar doğrultusundaki rüzgarın vektörel bileşeni olan radyal hızını tespit edebilir. Rüzgarın vektörel bileşeni teğetse, çok düşük bir radyal hıza sahiptir.
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
Radyal Hız
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
Spektrum Genişliği
Spektrum genişliği, bir radar pikseli içindeki hız dağılımının standart sapması olarak tanımlanır.
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
• Bir radar pikseli, içinde milyonlarca hidrometeor olabilecek bir hacmi temsil eder. Her hidrometeorun kendi hızı ve hareket doğrultusu vardır.
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
• Radar, bir radar pikseli içinde tek bir ortalama radyal hız verebilmek için, örnek bir hacim alanı içindeki tüm radyal hızların ortalamasını alır. • Bir piksel içinde rüzgar sheari ve türbülansın küçük olduğu durumlarda, spektrum genişliği de küçüktür. Shear ve radyal hız büyükse spektrum genişliği de büyüktür.
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
Ortalama Spectral Width Değerleri (m/s) Türbülans Orta Şiddette 4 Şiddetli 7 Aşırı 8
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
•
Yağış Oranı, R
Radarlar yağış oranını direkt olarak ölçemezler. • Yağış oranı, ampirik bir bağıntıyla Reflektivite Faktörden hesaplanır. Çok uzaktaki hedefler, radar tarafından kaçırılabileceği ve geri dönen sinyalde zayıflama olabileceği için bu hedefler için hesaplanan yağış oranı, radara yakın bölgelerdeki hedeflere göre daha düşük olur.
• Radar reflektivite faktörüden yağış oranı hesaplayabilmek için uygun Z-R bağıntısı kullanmak gerekir.
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
Z R Bağıntısı
• Yağış Oranı R, ampirik olarak şu bağıntısıyla elde edilir:
Z
= A
.R
b • Literatürde yağış tipi ve karakteristiğine göre kullanılan pek çok çeşitli A ve b katsayıları bulunmaktadır.
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
Z ve R aras ındaki ampirik ba ğıntı
Z = 140R 1.5
Z = 250R 1.5
Z = 200R 1.6
Ya ğış Tipi
Çisenti Geni ş yayılımlı yağmur Stratiform tipi ya ğmur Z = 31R 1.71
Z = 500R 1.5
Z = 485R 1.37
Orografik ya F ğmur ırtınalı yağmur Fırtınalı yağmur
Referans
Joss (1970) Joss (1970) Marshall ve Palmer (1948) Blanchard (1953) Joss (1970) Jones (1956) Z = 2000R 2.0
Z = 1780R 2.21
Kar Kar Gunn ve Marshall (1958) Sekhon ve Srivastava (1970) (after Battan,1973)
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
• Z-R bağıntısı – – radar ve raingauge verisi Disdrometreler tarafından hesaplanan damla büyüklük dağılımı (DSD) kullanılarak elde edilebilir. • Radarlardan tutarlı yağış miktarı tespiti için uygun Z R bağıntısı kullanmak çok önemlidir.
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
• Radar dünyasında Marshall-Palmer Z-R bağıntısı orta enlemler için genel olarak kabul gören bağıntıdır. Marshall – Palmer Z-R Bağıntısı Z =
200
R
1.6
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
A ve b katsayıları, • Farklı radar sahaları • Farklı mevsimler • Farklı yağış karakterleri (konvektif/stratiform) • Farklı yağış tipleri (dolu, kar vs.) için belirlenmelidir.
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013
• Aynı hacim içerisindeki 729 adet 1 mm çaplı damla ile 1 adet 3 mm çaplı damlanın radar reflektiviteleri neredeyse birbirine eşittir!
Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013