Gemensamt polariseringsexperiment
 En WSR-88D, ämnet för JPOLE
| |
| Ursprungsland | USA |
|---|---|
| Introducerad | 1988 |
| Nej byggd | 160 |
| Typ | Väderradar |
| Frekvens | 2900 MHz (S-band) |
| PRF | 300 - 1200 Hz |
| Strålbredd | 0,95° |
| Räckvidd | 460 km |
| Diameter | 8,51 m |
| Azimut | 0-360° |
| Elevation | -1°— 20° |
| Kraft | 750 kW |
Joint Polarization Experiment ( JPOLE ) var ett test för att utvärdera prestandan hos WSR-88D för att modifiera den till att inkludera dubbel polarisation . Detta program var ett gemensamt projekt av National Weather Service (NWS), Federal Aviation Administration (FAA) och US Air Force Meteorological Agency (AFWA), som ägde rum 2000-2004. Det har resulterat i en uppgradering av hela det meteorologiska radarnätverket i USA genom att lägga till dubbel polarisering för att bättre bestämma typen av hydrometeor och mängder som har fallit.
Historia
Under åren före JPOLE var National Center for Atmospheric Research (NCAR) bland de första centren på området att använda dubbel polarisering för en väderradar, med personalen Dusan S. Zrnic och Alexander V. Ryzhkov. I juli 2000 hölls det första planeringsmötet för JPOLE på National Severe Storms Laboratory (NSSL), och det fastställdes att projektet skulle ske i två steg:
- Flersäsongsdatainsamlingen med dubbelpolarisering med hjälp av en speciellt modifierad NEXRAD från våren 2002;
- en andra, mer intensiv observationskampanj som startade våren 2003 med flera instrument (andra radar, väderstationer , observatörer och in-situ flygningar i gränsskiktet för att jämföra med data från den JPOLE-utrustade radarn. Alla dessa data analyserades sedan att bestämma genomförbarheten av konceptet med dubbelpolarisering operativt och att demonstrera kostnaden/nyttan av modifieringen av NEXRAD-nätverket. Dessutom har den andra fasen gjort vetenskapliga framsteg på området.
Beskrivning
JPOLE introducerades med en testbädd NEXRAD monterad i Norman, Oklahoma , på grund av NSSL. Signalen från dess sändare delades i två för att erhålla en konventionell horisontell polarisation och en vertikal polarisation. Signalerna sändes till antennen av två vågledare och kunde samtidigt sända de två signalerna och dessutom ta emot ekon som returnerades av nederbörden i de emitterade eller ortogonala planen.
I allmänhet har de flesta hydrometeorer en större axel i horisontalen (till exempel blir regndroppar oblaterade när de faller på grund av luftmotståndet). På grund av detta tenderar vattenmolekylernas dipolära axel därför att riktas in i horisontalen och som sådan kommer radarstrålen i allmänhet att vara horisontellt polariserad för att dra fördel av maximala returegenskaper. Om vi samtidigt skickar en puls med vertikal polarisation och en annan med horisontell polarisation , kan vi notera en skillnad på flera egenskaper mellan dessa returer:
Differentiell reflektivitet ( )
- Om målen har en tillplattad form, genom att sampla med två vågor [varav den ena är av vertikal polarisation (V) och den andra horisontell (H)], får vi starkare intensiteter som returnerar den horisontella axeln. Å andra sidan, om de ortogonala avkastningarna är lika, indikerar detta ett avrundat mål. Detta kallas differentiell reflektivitet, eller ( ).
Korrelationskoefficient ( )
- Radarstrålen sonderar en större eller mindre volym beroende på sändarantennens egenskaper. Det som kommer tillbaka är medelvärdet av vågorna som reflekteras av de individuella målen inom volymen. Eftersom målen kan ändra position i tid i förhållande till varandra, förblir intensiteten hos V- och H-vågorna konstanta endast om målen bibehåller homogenitet . Intensitetsförhållandet mellan H- och V-kanalerna som återvänder från successiva sampel kallas korrelationskoefficienten ( ) och ger därför en uppfattning om homogeniteten, eller bristen därav, hos målen i den undersökta volymen.
Differentialfasförskjutning ( )
- Vågens fas ändras när den passerar genom media med olika densiteter. Genom att jämföra returvågens fasförändringshastighet med avståndet kan den specifika differentialfasen hjälpa till att ta prov på mängden material som passeras Till skillnad från den differentiella reflektiviteten, korrelationskoefficienten, som båda är beroende av reflekterad effekt, är differentialfasen en "utbredningseffekt". Områdesderivatan av differentialfas, specifik differentialfas, kan användas för att lokalisera områden med kraftig nederbörd/dämpning.