Advances in polarimetric X-band weather radar
Abstract—In recent years, the deployment of X-band weather
radars for dedicated applications such as gap-filling radars
in complex terrain is considered by radar meteorologists and
hydrologists. However, X-band weather radar observations suffer
from the significantly higher attenuation in rain compared to
the S- or C-band radar observations used operationally by the
meteorological services.
One way to deal with the attenuation is the use of radar
polarimetry. This allows to measure the differential phase, i.e.
the phase difference between the co-polarised radar echoes
at horizontal and vertical polarisation. In the case of non-
Rayleigh scattering, which at X-band already occurs at moderate
rainfall rates, the differential phase is the superposition of a
propagation and a backward-scattering component. Recently, we
demonstrated that the differential phase can be decomposed in
its propagation and backward-scattering component, leading to
two weather radar observables that are independent of the radar
calibration and the attenuation.
In this contribution we show that once decomposed, the
differential phase can be applied for microphysical retrieval in
rain. We illustrate this technique with simulated weather radar
data based on data from TU Delft’s polarimetric X-band radar
IDRA, [1]
پیشرفت های انجام شده در رادار هواشناسی باند-Xپلاریمتری
چکیده
در سالهای گذشته،استفاده ازرادارهای هواشناسی باند-X برای کاربردهایخاص از جمله رادارهای شکاف-پرکن در زمینناهموار توسط هواشناسان رادار و آبشناسان در نظر گرفته شده است. با اینحال، مشاهدات رادار آب و هوایی باند-Xدارای مشکلتضعیفبسیار بالا در زمان بارش باران در مقایسه با مشاهدات راداریباند-S یا C است که بصورت عملیاتی توسطخدمات هواشناسی استفاده میشود. یکروش برایحل مسالهیتضعیف استفاده از پلاریمتری رادار است. اینرادار اندازهگیریاختلاف فاز را میسر میسازدیعنیاختلاف فاز بین پژواکهای رادار پلاریته-مشترک درپلاریزاسیونهای افقی و عمودی. در مورد پراکندگی رایلی، که در باند-X در حال حاضردر میزان بارش با حد متوسط رخمیدهد، اختلاف فاز تطبیق انتشار و مولفهی-بازگشتی است. بتازگی،نشان دادیم که میتوان اختلاف فازرا به مولفهی انتشار و پراکندگی بازگشتی تجزیه کرد،که منجر به دوحالت مشاهدهپذیر رادار آب و هوایی میشود که مستقل از کالیبراسیون و تضعیف رادار است. در اینمقاله نشان میدهیم که با تجزیهی اختلاف فاز میتوان آن را برای بازیابی میکروفیزیکی درباران بکار برد. این روش را با استفاده از دادههای رادار آب و هوایی شبیهسازیشدهبراساس دادههایی ازIDRA رادار باند-X پلاریمتری دانشگاه فنی دلفت نشان میدهیم [1].
.