OSSERVAZIONE DELLA STRUTTURA DI NUBI OSSERVAZIONE DELLA STRUTTURA DI NUBI
IN PRESENZA DI OROGRAFIAIN PRESENZA DI OROGRAFIA
TRAMITE IL CLOUD PROFILING RADAR TRAMITE IL CLOUD PROFILING RADAR
E CONFRONTO CON RADAR IN BANDA C DEL SIMCE CONFRONTO CON RADAR IN BANDA C DEL SIMC
Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009
Argomenti trattatiArgomenti trattati Obiettivi dello studioObiettivi dello studio Radar e bande di frequenzaRadar e bande di frequenza La missione satellitare CloudSat:La missione satellitare CloudSat:
– il Cloud Profiling Radar (CPR)il Cloud Profiling Radar (CPR)
Profili verticali di nube:Profili verticali di nube:– caratteristiche medie in relazione all’orografia caratteristiche medie in relazione all’orografia – osservazione dallo spazio e da terraosservazione dallo spazio e da terra
Casi di studioCasi di studio ConclusioniConclusioni
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 22/37/37
Obiettivi dello studioObiettivi dello studio
Aspetti meteorologiciAspetti meteorologici::– Formazione della Formazione della
precipitazioneprecipitazione– Modelli di previsioneModelli di previsione– Tecniche di nowcastingTecniche di nowcasting
Aspetti climatologiciAspetti climatologici::– Modelli climaticiModelli climatici– Ciclo idrologicoCiclo idrologico
MIGLIORAREMIGLIORARE la la CONOSCENZACONOSCENZA sulla sulla FORMAZIONEFORMAZIONE e e SVILUPPOSVILUPPO
dei dei SISTEMI NUVOLOSISISTEMI NUVOLOSI
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 33/37/37
Componenti di un RadarComponenti di un Radar
Antenna RadarBersaglio
Onda elettromagnetica emessa
Segnale retro-diffuso
Trasmettitore Ricevitore
Indicatore
Switch automatico
PPI (Plane Position Indicator)
RHI (Range-Height Indicator)
CAPPI (Constant-Altitude PPI)
HARPI (Height-Azimuth-Range PI)
RTI (Range-Time Indicator)
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 44/37/37
Radar dallo spazioRadar dallo spazio
Potenza elevata (700 W)Potenza elevata (700 W) Dimensioni (antenna 1.85 m)Dimensioni (antenna 1.85 m) Movimento (7 km/s)Movimento (7 km/s) Diffusione multiplaDiffusione multipla
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 55/37/37
Bande di frequenza radarBande di frequenza radar
1-21-2 30-1530-15 LL
2-42-4 15-7.5015-7.50 SS
4-84-8 7.50-3.757.50-3.75 CC
8-128-12 3.75-2.403.75-2.40 XX
12-1812-18 2.40-1.672.40-1.67 KKUU
18-2718-27 1.67-1.131.67-1.13 KK
27-4027-40 1.13-0.751.13-0.75 KKAA
40-7540-75 0.75-0.400.75-0.40 VV
75-11075-110 0.40-0.270.40-0.27 WW
Frequenza (GHz) λ (cm) BandaAttenuazione minore Regioni tropicali, precipitazioni intenseProblemi legati alla dimensione antenna
Bande più utilizzate in meteorologia Forte backscatteringMiglior compromessoLa banda più utilizzata alle medie latitudini
Portata minore (50 km)Adatto per piccoli bacini (montani)
Particelle sempre più piccole
Nubi Diffusione RayleighDimensione antenna contenutaBassa potenza di alimentazione
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 66/37/37
La missione satellitare CloudSat e La missione satellitare CloudSat e la costellazione di EOSla costellazione di EOS
Missione satellitare della NASA
Aprile 2006
Primo satellite che misura direttamente e in maniera globale la struttura verticale dei sistemi nuvolosi.
Orbita attorno alla terra insieme ad altri satelliti su orbite eliosincrone: unico sistema osservante multi-satellitare per lo studio dell’atmosfera.
CO2
Ciclo dell’acqua
Nubi
Aerosol
Gas serrae sostanze inquinanti
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 77/37/37
Le caratteristiche del CPRLe caratteristiche del CPR
CaratteristicaCaratteristica QuantitàQuantità
Frequenza nominaleFrequenza nominale 94 GHz94 GHz
PRFPRF 4.3 MHz4.3 MHz
Lunghezza ImpulsoLunghezza Impulso 3.3 3.3 µµss
Minima riflettività Minima riflettività individuabileindividuabile
-29 dBZ-29 dBZ
Range dinamicoRange dinamico 70 dB70 dB
Finestra datiFinestra dati 30 Km30 Km
CaratteristicaCaratteristica QuantitàQuantità
Largh. traccia suoloLargh. traccia suolo 1.3 Km1.3 Km
Lungh. traccia suoloLungh. traccia suolo 1.7 Km1.7 Km
N. bin per profiloN. bin per profilo 125125
Spessore binSpessore bin 240 m.240 m.
Dimensioni AntennaDimensioni Antenna 1.85 m.1.85 m.
Angolo inclinazioneAngolo inclinazione 89°89°
Altezza nominaleAltezza nominale 705 Km705 Km
Velocità tangenzialeVelocità tangenziale 7 Km/s7 Km/s
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 88/37/37
Flusso dei dati acquisiti e Flusso dei dati acquisiti e prodotti CloudSatprodotti CloudSat
ProdottoProdotto DescrizioneDescrizione
1B-CPR1B-CPR Livello 1B CPRLivello 1B CPR
2B-GEOPROF2B-GEOPROF Profilo geometricoProfilo geometrico
2B-CLDCLASS2B-CLDCLASS Classificazione nubiClassificazione nubi
2B-TAU2B-TAU Spessore ottico nubiSpessore ottico nubi
2B-LWC2B-LWC Contenuto di acqua liquida nelle nubiContenuto di acqua liquida nelle nubi
2B-IWC2B-IWC Contenuto di acqua ghiacciata nelle nubiContenuto di acqua ghiacciata nelle nubi
2B-FLXHR2B-FLXHR Flussi radiativi ed energetici in atmosferaFlussi radiativi ed energetici in atmosfera
2B-GEOPROF-LIDAR2B-GEOPROF-LIDAR Profilo geometrico (CPR + Lidar)Profilo geometrico (CPR + Lidar)
2B-CLDCLASS-LIDAR2B-CLDCLASS-LIDAR Classificazione nubi (CPR + Lidar)Classificazione nubi (CPR + Lidar)
3B-PRODUCTS3B-PRODUCTS Prodotti del livello 3BProdotti del livello 3B
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 99/37/37
Struttura microfisica delle nubi Struttura microfisica delle nubi convettiveconvettive
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 1010/37/37
Struttura microfisica delle nubi Struttura microfisica delle nubi stratiformistratiformi
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 1111/37/37
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009
CloudSat tracksCloudSat tracks
Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 1212/37/37
AnalisiAnalisi
2 diverse analisi dei profili verticali di 2 diverse analisi dei profili verticali di nube del CPR:nube del CPR:
2.2. Impatto dell’orografia sulla struttura Impatto dell’orografia sulla struttura della nube;della nube;
3.3. Relazione tra l’osservazione da radar Relazione tra l’osservazione da radar satellitare in banda W e radar da terra in satellitare in banda W e radar da terra in banda C.banda C.
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 1313/37/37
Dati utilizzatiDati utilizzati
Tipo di prodottoTipo di prodotto 2B-GEOPROF (Riflettività Radar)2B-GEOPROF (Riflettività Radar)
Intervallo temporaleIntervallo temporale Dal 1/1/2007 al 31/12/2007Dal 1/1/2007 al 31/12/2007
Area geograficaArea geografica Alpi, Appennino settentrionale, Alpi, Appennino settentrionale,
Pianura PadanaPianura Padana
Totale passaggi scaricati Totale passaggi scaricati 237237
Tutti i prodotti CloudSat sono stati prelevati dal sito internet del CIRA Tutti i prodotti CloudSat sono stati prelevati dal sito internet del CIRA (Cooperative Institute for Research in the Atmosphere(Cooperative Institute for Research in the Atmosphere ):):http://cloudsat.cira.colostate.edu/data_dist/OrderData.phphttp://cloudsat.cira.colostate.edu/data_dist/OrderData.php
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 1414/37/37
Estrazione datiEstrazione datiProdotti CloudSat
in formato HDF-EOS
Hierarchical Data Format Earth Observing SystemTutti i dati geo-referenziati
ed associati ai rispettivi istanti di tempo
File in formato ASCII
43.5° - 47.5° Nord 6.3° - 13.3° Est
• Latitudine, Longitudine e Altezza del suolo
• Quota di ciascun bin• Riflettività radar di ciascun bin
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 1515/37/37
Selezione dei passaggiSelezione dei passaggi
Criteri basati sulla presenza di sistemi nuvolosi all’interno di ciascuna scansione
Selezionati: 96 su 237 (campione statistico rappresentativo delle distribuzioni diurne ed annuali)
BIN LUMINOSI: bin con Riflettività radar Z > -22 dB
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 1616/37/37
Distribuzione della riflettività Distribuzione della riflettività in base all’altezza del suoloin base all’altezza del suolo
PianuraCollina Montagna
< 100 m.100-1000 m.
> 1000 m.
1. Riflettività minori quote più basse2. Catene montuose Z maggiore
<Z> = -17dB% maggiore di alti valori per Z sulle montagne
Pianura <σ>= 1.94 dBMontagna <σ>= 2.41 dB
Spinta orografica causata dalle montagne Calcolo eseguito
solo per profili con almeno
4 bin luminosi continui a partire dall’alto
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 1717/37/37
Profili verticali di nube:Profili verticali di nube:convettivi e stratiformiconvettivi e stratiformi
Dist. Stag.Dist. Stag. ConvettiviConvettivi StratiformiStratiformi
GFMGFM 24482448 40104010
AMGAMG 26392639 21292129
LASLAS 20502050 22142214
ONDOND 19131913 21862186
Dist. OrariaDist. Oraria ConvettiviConvettivi StratiformiStratiformi
01:3001:30 42164216 46394639
12:3012:30 48344834 59005900
TOTALETOTALE 90509050 1053910539
ConvettivoConvettivo PianuraPianura CollinaCollina MontagnaMontagna
<Z><Z>
+-<+-<σσ ΖΖ>>
[dB][dB]
-11.74-11.74
4.324.32
-11.59-11.59
4.354.35
-11.32-11.32
4.454.45
PROFILO CONVETTIVO= Profilo con almeno 8 bin luminosi continui cheraggiungono la quota di 600 m. dal suolo
PROFILO STRATIFORME= Profilo i cui bin luminosi continui non raggiungono la quota di 600 m. dal suolo
PROFILO: Profilo verticale di nubecon almeno 4 bin luminosi continui
StratiformeStratiforme PianuraPianura CollinaCollina MontagnaMontagna
<Z><Z>
+-<+-<σσ ΖΖ>>
[dB][dB]
-14.77-14.77
3.053.05
-14.95-14.95
2.952.95
-14.96-14.96
2.932.93
Nessun legame dinamico col terrenoValori crescenti Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 1818/37/37
Profili convettivi mediProfili convettivi medi
Spessore nubi marittime
Crescita limitata in montagna
Massimo Z alla basedelle nubi
Attenuazione
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 1919/37/37
Profili stratiformi mediProfili stratiformi medi
Quota superiore
Riflettività minori
Strato-cumuli sul mare
Cirri e cirrostrati sul terreno
Nuclei di condensazione
Attenuazione
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 2020/37/37
Relazione tra l’osservazione dei profili di nube Relazione tra l’osservazione dei profili di nube dal radar satellitare e dal radar da terradal radar satellitare e dal radar da terra
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 2121/37/37
Radar da terraRadar da terra
Gattatico
San Pietro Capofiume
λ λ (cm)(cm) 5.55.5
Frequenza (GHz)Frequenza (GHz) 5.55.5
PRF (Hz)PRF (Hz) 12001200
Larghezza fascio (°)Larghezza fascio (°) 0.90.9
Lunghezza impulso (Lunghezza impulso (µµs)s) 0.50.5
Diametro antenna (m)Diametro antenna (m) 55
Risoluzione radiale (m)Risoluzione radiale (m) 250250
Numero elevazioniNumero elevazioni 1515
Distanza massima (km)Distanza massima (km) 122.5122.5
Risoluzione temporale (min)Risoluzione temporale (min) 1515
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 2222/37/37
Riduzione dei due dataset alla Riduzione dei due dataset alla stessa grigliastessa griglia
Profilo CloudSat
Nuova griglia
Volume scansionato dal radar al suolo
Direzione di spostamento del CloudSatRadar a terra
Bin
Celle
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 2323/37/37
Risoluzioni spaziali di acquisizioneRisoluzioni spaziali di acquisizione
RADARDA TERRA
CPR
•Risoluzione verticale 240 metri•Lunghezza traccia al suolo 1.7 km•Larghezza traccia al suolo 1.3 km
•Risoluzione radiale 250 metri•Diametro fascio a 100 km 1.6 km
Volumi delle celle radar e dei bin CloudSat equivalenti ma con diversa disposizione nello spazio!!!
Cella radar
Bin CloudSat
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 2424/37/37
Velocità di spostamento di sistemi Velocità di spostamento di sistemi stratiformi e convettivistratiformi e convettivi
∆t=15 min.
Per gli eventi analizzati: ∆t < 6minBologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 2525/37/37
BANDA C
Interazione radiazione-idrometeore Interazione radiazione-idrometeore per le bande radar esaminateper le bande radar esaminate
BANDA W
Scattering
Assorbimento
Totale Attenuazione
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 2626/37/37
Caso di studio - 30 marzo 2007:Caso di studio - 30 marzo 2007:complementarietàcomplementarietà
SCANSIONE CS 01:28
RICOSTRUZIONE 01:34
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 2727/37/37
Caso di studio (2) - 23 agosto 2007:Caso di studio (2) - 23 agosto 2007:attenuazioneattenuazione
SCANSIONE CS 12:24
RICOSTRUZIONE 12:19
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 2828/37/37
Caso di studio (3) - 31 ottobre 2007:Caso di studio (3) - 31 ottobre 2007:bright bandbright band
SCANSIONE CS 01:33
RICOSTRUZIONE 01:34
BRIGHT BAND
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 2929/37/37
Profili di RE e LWC: 30 marzo 2007Profili di RE e LWC: 30 marzo 2007
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 3030/37/37
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009
Profili di RE e LWC: 3 maggio 2007Profili di RE e LWC: 3 maggio 2007
Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 3131/37/37
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009
Profili di RE e LWC: 26 maggio 2007Profili di RE e LWC: 26 maggio 2007
Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 3232/37/37
In sintesiIn sintesiPer la prima volta sono stati studiati i profili verticali di Per la prima volta sono stati studiati i profili verticali di nube alle medie latitudini.nube alle medie latitudini.
Sono stati analizzati gli eventi dell’Sono stati analizzati gli eventi dell’anno 2007anno 2007 dell’ dell’area area alpinaalpina e della e della Pianura PadanaPianura Padana..
Questo studio è stato condotto secondo due diversi tipi di Questo studio è stato condotto secondo due diversi tipi di analisi:analisi:
4.4. Caratteristiche medie dei profili verticali di nube in Caratteristiche medie dei profili verticali di nube in relazione alle proprietà morfologiche del terreno;relazione alle proprietà morfologiche del terreno;
5.5. Osservazione combinata dal CPR e dal radar da terra.Osservazione combinata dal CPR e dal radar da terra.
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 3333/37/37
Conclusioni 1Conclusioni 1
La riflettività e la rispettiva deviazione standard assumono i La riflettività e la rispettiva deviazione standard assumono i massimi valori al top delle nubi che sovrastano le catene massimi valori al top delle nubi che sovrastano le catene montuose montuose ENHANCEMENT OROGRAFICOENHANCEMENT OROGRAFICO
Maggiore riflettività delle nubi convettive rispetto a quelle Maggiore riflettività delle nubi convettive rispetto a quelle stratiformistratiformi
Forte sviluppo verticale delle nubi convettive soprattutto sul Forte sviluppo verticale delle nubi convettive soprattutto sul mare (umidità convezione)mare (umidità convezione)
Massimo di riflettività alla base delle nubi stratiformi Massimo di riflettività alla base delle nubi stratiformi marittime (nuclei di condensazione)marittime (nuclei di condensazione)
Diminuzione del segnale sotto ai rispettivi massimi di Diminuzione del segnale sotto ai rispettivi massimi di riflettività (spessore ottico nubi attenuazione; riflettività (spessore ottico nubi attenuazione; zone asciutte)zone asciutte)
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 3434/37/37
Conclusioni 2Conclusioni 2
Sistema di OSSERVAZIONE COMBINATA Sistema di OSSERVAZIONE COMBINATA da radar da terra e dallo spazioda radar da terra e dallo spazio
COMPLEMENTARIETÀ tra le due COMPLEMENTARIETÀ tra le due metodologie di osservazionemetodologie di osservazione
Entrambi distinguono la presenza della Entrambi distinguono la presenza della BRIGHT BANDBRIGHT BAND
Il CPR può osservare bene la precipitazione Il CPR può osservare bene la precipitazione deboledebole
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 3535/37/37
Possibili sviluppi futuriPossibili sviluppi futuri
Dinamica (Intensità e direzione dei flussi)Dinamica (Intensità e direzione dei flussi) Aerosol (Nuclei di condensazione marittima)Aerosol (Nuclei di condensazione marittima) Prodotti CloudSatProdotti CloudSat
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 3636/37/37
RingraziamentiRingraziamenti
Dott.ssa Miria CelanoDott.ssa Miria Celano Dott. Pier Paolo AlberoniDott. Pier Paolo Alberoni
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 3737/37/37
Concetti di Radar-Meteorologia: Concetti di Radar-Meteorologia: misure di precipitazione da radarmisure di precipitazione da radar
1-21-2 30-1530-15 LL
2-42-4 15-7.5015-7.50 SS
4-84-8 7.50-3.757.50-3.75 CC
8-128-12 3.75-2.403.75-2.40 XX
12-1812-18 2.40-1.672.40-1.67 KKUU
18-2718-27 1.67-1.131.67-1.13 KK
27-4027-40 1.13-0.751.13-0.75 KKAA
40-7540-75 0.75-0.400.75-0.40 VV
75-11075-110 0.40-0.270.40-0.27 WW
2r
ZPr ∝
bARZ =Frequenza (GHz) λ (cm) Banda
Fattore di riflettività radar
Intensità della precipitazione
Stima della precipitazioneda radar
Tipo di Tipo di precipitazioneprecipitazione
EquazioneEquazione
StratiformeStratiforme Z=200RZ=200R1.61.6
OrograficaOrografica Z=31RZ=31R1.711.71
ConvettivaConvettiva Z=486RZ=486R1.371.37
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 3838/37/37
Distribuzione della riflettività Distribuzione della riflettività in base alla pendenza del suoloin base alla pendenza del suolo
ParametroParametro BassaBassa MediaMedia AltaAlta
ZZ
ss
PP CC MM
AA
MM
BB
Segnale debole.
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 3939/37/37
Registrazione sul sito del CIRA Registrazione sul sito del CIRA ((http://cloudsat.cira.colostate.edu/data_dist/OrderData.phphttp://cloudsat.cira.colostate.edu/data_dist/OrderData.php))
Scelta dei criteri per la selezione dei Scelta dei criteri per la selezione dei prodotti prodotti
Download dei prodottiDownload dei prodotti
Ordine e download dei prodotti CloudSatOrdine e download dei prodotti CloudSat
Selezione dell’intervallo temporale
Scelta dell’area geografica e dei criteri sui profili
Scelta del tipo di prodotto
Risultati della ricercaDati utilizzati per questo studio
Intervallo temporale Dal 1/1/2007 al 31/12/2007
Area geografica Alpi, Appennino settentrionale, Pianura Padana
Tipo di prodotto 2B-GEOPROF (Riflettività Radar)
Totale passaggi scaricati 237
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 4040/37/37
Distanza non ambiguaDistanza non ambigua
Dist non-amb= ½ PRI c = ½ c / PRF
Pulse Repetition Interval (PRI) = PRF-1
Distanza Ambigua
Rx1 è l’eco del segnale Tx1 per un bersaglio posto alla distanza Range A
Rx2 è l’eco del segnale Tx2 per un bersaglio posto alla distanza Range B
Rx2 è l’eco del segnale Tx1 per un bersaglio posto alla distanza Range C
oppure
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 4141/37/37
Selezione ed estrazione dei profili Selezione ed estrazione dei profili verticali di volume radarverticali di volume radar
RIDURRE I DUE DATASET ALLA STESSA GRIGLIA (CloudSat)• Per i dati CloudSat (CS):3. Trasformazione da coordinate geografiche a terrestri (WGS84) per tutti i profili CS4. Calcolo della distanza tra i profili CS e il radar al suolo5. Selezione delle traiettorie satellitari i cui profili sono distanti meno di 100 km dal
radar• Per i dati del radar al suolo (celle):7. Calcolo dell’altezza e della distanza sulla superficie raggiunta dal fascio radar8. Calcolo delle coordinate geografiche9. Trasformazione da coordinate geografiche a terrestri (WGS84) • Nuova griglia:11.Calcolo della distanza (3D) tra tutte le celle radar e tutti i bin dei profili CS
selezionati12.Selezione dei dati di riflettività (del radar al suolo) le cui celle sono distanti dal bin
(griglia CS) meno di 1 km
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 4242/37/37
Diffusione ed attenuazioneDiffusione ed attenuazione
2
12
2
))(12()1(∑∞
=
−+−=n
nnn ban
a
απσ62
5
4 ii DKλπσ =
λπα a2=
drPkPd rLr 2=
1≈α1<<α
Approssimazione di Rayleigh Approssimazione di Mie
Raggio sfera
Lunghezza d’onda
Diametro particelle
2
12
2
+−=
m
mK
Coefficienti per il campo d’onda diffusa (Bessel, Hankel)
Coefficiente di attenuazione (assorbimento + diffusione)Gas atmosfericiNubiPrecipitazioni
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 4343/37/37
Sviluppo di nubi orograficheSviluppo di nubi orografiche
EspansioneRaffreddamentoCondensazione(nuclei di condensazione)
Coalescenza Precipitazione
Forte spintaorografica fino al
top della nube
Risalita forzata
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 4444/37/37
Caso di studio - 30 marzo 2007:Caso di studio - 30 marzo 2007:complementarietàcomplementarietà
SCANSIONE CS 01:28
RICOSTRUZIONE 01:34
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 4545/37/37
L’equazione RadarL’equazione Radar24/ rPt π
24 r
GAPP tt
πσ =
( ) 424 r
AGAPP ettr π
=
Potenza trasmessa isotropicamente dall’antenna
Potenza retro-diffusa all’antenna
Potenza intercettata dal bersaglio
Sezione d’urto di retro-diffusione
**2 /4 σπσ PPr r=
Potenza retrodiffusa per un singolo bersaglio ( ) 43
22
4 r
GPP itr π
σλ=
Equazione Radar ∑=vol
it
r r
hGPP σ
πθφλ
22
22
)2ln2(12
Sezione d’urto del bersaglio
Guadagno antenna
Sezione d’urto effettiva dell’ antennape AA ρ=
Apertura ed efficienza dell’antenna
Riflettività Radar
Dimensione verticale ed orizzontale del fascio radar Lunghezza dell’impulso
tP alla distanza r:
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 4646/37/37
Sezione d’urtoSezione d’urto
2
12
2
))(12()1(∑∞
=
−+−=n
nnn ban
a
απσ62
5
4 ii DKλπσ =
λπα a2=
1≈α1<<α
Approssimazione di Rayleigh Approssimazione di Mie
Raggio sfera
Lunghezza d’onda
Diametro particelle
2
12
2
+−=
m
mK
Coefficienti per il campo d’onda diffusa (Funzioni di Bessel, Hankel)
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 4747/37/37
Bologna, 19 Novembre 2009Bologna, 19 Novembre 2009
Profili di RE e LWC: 8 aprile 2007Profili di RE e LWC: 8 aprile 2007
Seminario ARPA-SIMCSeminario ARPA-SIMC 4848/37/37