Z decibel

A dBZ , rövidítve decibelre Z , a radar célpontok reflektivitásának (Z) logaritmikus egysége a meteorológiában . Ez a tényleges csapadék visszatérésének és a kibocsátott jel aránya decibelben kifejezve . Z(dBZ)=10.log(Ze"méns/Zretour){\ displaystyle \ scriptstyle {Z (dBZ) = 10 \, log \, \ left (Z _ {{\ akut {e}} put} / Z_ {return} \ jobb)}}

Z meghatározása

A meteorológiai célok által visszavert visszhang visszahatását intenzitással elemezzük annak érdekében, hogy megállapítsuk a radar által leadott térfogat csapadéksebességét. Radar hullámhosszt 1 és 10 cm között használunk  , hogy a visszatérés Rayleigh törvénye szerint működjön , vagyis a visszatérési intenzitás arányos legyen a célpontok átmérőjének erejével, feltéve, hogy ci (eső, pelyhek stb.) kisebb, mint a radarsugár hullámhossza. Ezt nevezzük reflektivitásnak (Z). Ez az intenzitás változik valójában, mint a 6 -én  erejét az átmérője a megcélzott D átmérőjű (hatodik időt ) szorozva az eloszlása esőcseppek (N [D] Marshall-Palmer ), ami egy gamma-függvény csonkolt:

Z=∫0Dmnál nélxNEM0e-ΛDD6.dD{\ displaystyle Z = \ int _ {0} ^ {Dmax} N_ {0} e ^ {- \ Lambda D} D ^ {6} dD}

Transzformáció dBZ-ben

Mivel az esőcseppek átmérője 1 milliméter nagyságrendű , ez a Z benne van ( μm 3 ), ami meglehetősen szokatlan egységeket ad. Normalizáló a megfelelője, amit egy 1 mm-es cél visszatér  egy köbméter méter levegő ( ), megkapjuk: mm6.m-3{\ displaystyle mm ^ {6} m ^ {- 3}}Z0{\ displaystyle Z_ {0}}

dBZ∝10.logZZ0{\ displaystyle dBZ \ propto 10 \, napló {\ frac {Z} {Z_ {0}}}}

A Z változása nagyon nagy a gyenge visszhangok és a hidrometeorokból visszatérő erősek között . Ezért használjuk a Z logaritmusát az értéktartomány korlátozására. 10-gyel is megszorozzuk, hogy az egységnél nagyobb értékek legyenek.

Értelmezés

A Z matematikai meghatározása szerint a szondázott térfogat összes cseppjének összegével megkapjuk, szorozva azok átmérőjével. Tehát csak a radarkijelzőt nézve nem lehet megmondani, hogy Z néhány nagy cseppből vagy nagyon kicsi sokból származik-e. Ezenkívül bizonyos tényezők, mint például a csapadék típusa és a fénysáv , megváltoztatják a Z értékét. A meteorológusnak ezért ismernie kell az időjárási helyzetet ahhoz, hogy helyesen értelmezze a radarról származó információkat.

Meleg eső esetén:> 40 dBZ heves esőt, 24-39 mérsékelt esőt és 8-23 gyenge esőt jelent. Az alacsonyabb fényvisszaverő képesség a nagyon finom részecskék tiszta levegőben történő mozgásával vagy a biológiai célpontoktól, például madaraktól és rovaroktól való visszatéréssel függ össze. A 60 dBZ-nél nagyobb értékeket leggyakrabban jégesővel társítják zivatar esetén.

Hóban a Z küszöbértékei sokkal alacsonyabbak, mert a jég dielektromos állandója (K) sokkal kisebb, mint a vízé. Ennek a hatásnak a korrigálásához megszorozzuk Z-t az eső K és a hó arányának arányával, hogy ekvivalens Z ( ) értéket kapjunk a pelyhekkel azonos tömegű vízcseppekhez. És gyakran ez jelenik meg, mint a jobb oldali ábrán. Ze{\ displaystyle Z_ {e}}Ze{\ displaystyle Z_ {e}}

Néhány meteorológiai szolgálat közvetlenül használja a dBZ értékeket a reflektivitási adatok megjelenítésében. Ez a helyzet az Egyesült Államok Nemzeti Meteorológiai Szolgálatával . Ezzel szemben, mások egy egységet átváltási kapcsolat közötti csapadék arány és DBZ, hogy a képeket mm / h vagy cm / óra . Ez utóbbi csoportba tartozik a kanadai Meteorológiai Szolgálat és a Météo-France .

Az R csapadékmennyiséghez viszonyított konverziós viszony :

Ze=nál nélRb{\ displaystyle \, Z_ {e} = aR ^ {b}} {{\ displaystyle \ qquad {\ elején {esetek} \ vég {esetek}}}Ahol a és b a csapadék típusától függ (eső, hó, konvektív vagy réteges )

A legismertebb a Marshall-Palmer ZR reláció, amely a = 200 és b = 1,6 értéket ad. Még mindig az egyik leggyakrabban használt, mert a középső szélességi fokú szinoptikus esőre érvényes , ez nagyon gyakori eset. Más összefüggéseket találtak hó, eső zivatar , trópusi eső stb.

Megjegyzések és hivatkozások

1. (en) Országos Meteorológiai Szolgálat , "  Decibel (dB)  " , JetStream - Időjárás , Nemzeti Óceáni és Légköri Adminisztráció Online Iskolája ,2007. augusztus 29(megtekintve : 2009. március 12. )
2. (in) MK Yau és RR Rogers Hort Course in Cloud fizika, Third Edition , Butterworth-Heinemann,1989, 304  p. ( ISBN  0750632151 )
3. (en) Nemzeti Meteorológiai Szolgálat , "  Nemzeti radarvisszaverő mozaik  " , GYIK , NOAA (hozzáférés: 2009. február 12. )
4. (en) Meteorológiai Szolgálat Kanada , „  Mit látok ezen a képen?”  » , Weather Radar - Felhasználói útmutató , Environment Environment (hozzáférés : 2011. július 21. )
5. (fr) Euromet , "  meteorológiai radar  " , Understanding meteorology , Météo-France (hozzáférés : 2009. február 12. )
6. (en) Nemzeti Meteorológiai Szolgálat , "  Reflectivity Factor Z  " , NOAA (hozzáférés: 2011. július 21. )
7. (en) Nemzeti Meteorológiai Szolgálat , "  Háttérinformáció a WSR-88D csapadékalgoritmusról  " , NOAA (hozzáférés: 2011. július 21. )