Productos primarios

Hay ocho productos primarios provenientes del radar:

• 1. Reflectividad horizontal

  $$ \mathbf{Z_{hh} \; [dBz] }$$

  Definición

  El factor de reflectividad es el parámetro más importante para interpretar los datos del radar. Se obtiene a partir de un modelo de dispersión de Rayleigh y se define teóricamente como la suma de los diámetros de las partículas (gotas) contenidas en el volumen de muestreo, elevados a la sexta potencia:

  $$ Z = \sum_{vol} N (D) D^6 $$

  donde $ Z $ se expresa se expresa en milímetros elevados a la sexta potencia entre metro cúbico. En muchos casos, el número, la composición y la forma de las partículas no se conocen y se define una reflectividad equivalente o efectiva $ Z_e $. Por ejemplo, para las partículas de nieve y de hielo hay que tomar una reflectividad equivalente $ Z_e $ que representa a $ Z $, suponiendo que todas las partículas retrodispersoras son gotas esféricas de densidad $ \rho $.

  Con el fin de abarcar el intervalo de valores, con frecuencia se trabaja en una escala logarítmica o con unidades de $ dBZ $ que se definen numéricamente como $ dBZ_e = 10log_{10}Z_e$.

  En el caso del radar polarimétrico, la cantidad $ Z_{hh} $ se refiere únicamente a la reflectividad equivalente en la dirección horizontal. Mientras que la cantidad $ Z_{vv} $ se refiere a la reflectividad en la dirección vertical.

  La escala empleada en las imágenes utiliza colores fríos (azules a verdes) para indicar zonas con intensidades débiles y colores cálidos (verdes a rojos) para zonas con intensidades fuertes.

  Uso

  Visualizar los objetivos dentro del volumen de análisis del radar.

• 2. Reflectividad diferencial

  $$ \mathbf{ZDR \; [dB] }$$

  Definición

  La reflectividad diferencial es la razón logarítmica de la reflectividad polarizada horizontalmente con la reflectividad polarizada verticalmente. Valores positivos de $ Z_{DR} $ indican que los hidrometeoros predominantes son más grandes en la dirección horizontal que en la vertical. Valores negativos indican que indican que los hidrometeoros predominantes son más grandes en la dirección vertical que en la horizontal. Valores cercanos a cero indican que los hidrometeoros son similares en tamaño en la dirección horizontal y en la vertical.

  $$ Z_{DR} = 10\log_{10}(\frac{Z_{hh}}{Z_{vv}}) $$

  Uso

  Es un buen indicador de la forma de los objetos. Los objetos esféricos tendrán un $ Z_{DR} $ casi igual a cero, mientras que los objetos elipsoidales tendrán un valor positivo o negativo dependiendo de si son más grandes en la dirección horizontal o en la vertical respectivamente.

• 3. Fase diferencial de la polarización cruzada

  $$ \mathbf{ \phi_{DP} } $$

  Definición

  Es la diferencia del cambio de fase entre las ondas polarizadas verticales y horizontales.

  $$ \phi_{DP} = \phi_{hh} - \phi_{vv} $$

  En el que $ \phi_{hh} $ y $ \phi_{vv} $ son el cambio de fase diferencial acumulado horizontal y vertical, respectivamente, en el trayecto de ida y vuelta entre el radar y el volumen de estudio.

  Uso

  La forma de los objetos afectan a $ \phi_{DP} $ igual que a $ Z_{DR} $. Los objetos esféricos tendrán una $ \phi_{DP} $ casi igual a cero, mientras que los objetos elipsoidales tendrán un valor positivo o negativo dependiendo de si son más grandes en la dirección horizontal o en la vertical respectivamente. Además, $ \phi_{DP} $ depende de la concentración de las partículas: mientras más partículas haya en el volumen del pulso, más grande será $ \phi_{DP} $.

• 4. Fase diferencial específica

  $$ \mathbf{ K_{DP} } $$

  Definición

  Es el gradiente de la fase diferencial con respecto a la distancia.

  $$ K_{DP} = \frac{\phi_{DP}(r_2)-\phi_{DP}(r_1)}{2(r_2 - r_1)} $$

  Uso

  Para caracterizar la cantidad de lluvia en el volumen de datos del radar, ya que el aumento en $ K_{DP} $ indica el aumento en el tamaño y concentración de gotas de lluvia y, por lo tanto, aumento en la tasa de precipitación.

• 5. Coeficiente de correlación copolar

  $$ \mathbf{ \rho_hv } $$

  Definición

  El coeficiente de correlación copolar $ \rho_{hv} $ o rho es una correlación estadística entre los ecos polarizados vertical y horizontalmente. Proporciona una medida de la consistencia de las formas y tamaños de los objetivos dentro del haz del radar. Un valor más alto indica una consistencia más alta en el tamaño y la forma de los objetivos, mientras que un valor menor indica una mayor variabilidad en formas y tamaños.

  $$ \rho_{hv} = \frac{\lt S_{vv}S^*_{hh}\gt}{\sqrt{\lt | S_{hh} |^2 \gt \cdot \lt | S_{vv} |^2 \gt }} $$

  donde $ S_{hh} $ y $ S_{vv} $ son las amplitudes dispersadas en la dirección horizontal y vertical respectivamente.

  Uso

  Se puede usar para ayudar a distinguir entre objetivos meteorológicos (agua, granizo) y no meteorológicos (aves, insectos, ceniza).

• 6. Intensidad de la lluvia

  $$ \mathbf{ R \; [mm/h] } $$

  Definición

  Es una cantidad calculada a partir de la reflectividad $ (dBz) $ con la ecuación de Marshall-Palmer:

  $$ R[\frac{mm}{h}] = (\frac{10(\frac{dBz}{10})}{200})^\frac{5}{8} $$

  Uso

  Para estimar la cantidad de lluvia en $ mm/h $ que puede caer en la región de análisis.

• 7. Velocidad Doppler

  $$ \mathbf{ V \; [m/s] } $$

  Definición

  Se calcula con la diferencia entre la frecuencia emitida y recibida por el radar debido a que la señal impacta con un objetivo móvil. Un número positivo indica que se está alejando del radar y un número positivo indica que va hacia el radar.

  Uso

  Para medir la velocidad de objetos dentro del volumen de observación.

• 8. Ancho del espectro de la velocidad Doppler

  $$ \mathbf{ W \; [m/s] } $$

  Definición

  Es la desviación estándar de la velocidad Doppler. Se extiende por perturbaciones y ruido.

  Uso

  Para eliminar el ruido de la velocidad Doppler.