O documento discute radares meteorológicos, incluindo seus princípios de funcionamento, aplicações e tecnologias. Radares meteorológicos medem parâmetros atmosféricos como precipitação e vento para aplicações como previsão do tempo e defesa civil.

1. Engenharia
EThICS Tecnologia, Inteligência
ENGINEERING Consultoria & Sistemas
EThICS 907.024.01
METEOROLOGIA RADAR
- Noções sobre Radares Meteorológicos -
Antonio Sallum Librelato
Diretor – EThICS Engineering
V. 01 - Fevereiro - 2013
6/2/2013 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 1

2. EThICS METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS
ENGINEERING
NOÇÕES SOBRE RADARES METEOROLÓGICOS
EThICS 907.024.01 CONCEITOS
O Que é Radar?
 Sigla:
RADAR = RAdio Detection And Ranging
Detecção e Medida de Distância, por Rádio
 Princípio de Funcionamento:
 Emissão (transmissão) de sinais eletromagnéticos (rádio).
 Recepção de sinais (ecos) de objetos de interesse (alvos).
 Detecção, medição e visualização dentro de seu espaço de cobertura.
 Motivações:
 Verificar a existência ou não de objetos de interesse em uma região no
entorno do radar.
 Medir a que distância eles se encontram.
 Na verdade, serve para muito mais que isso, como, por exemplo:
 Localização dos alvos em distância, elevação e azimute.
 Distribuição espaço-temporal dos alvos.
 Velocidade de deslocamento dos alvos.
 Natureza dos alvos.
6/2/2013 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 2

3. EThICS METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS
ENGINEERING
NOÇÕES SOBRE RADARES METEOROLÓGICOS
EThICS 907.024.01 CONCEITOS
O Que é um Radar Meteorológico?
 Finalidade:
 É um radar usado para o sensoriamento remoto de alvos meteorológicos,
isto é, que terá os fenômenos atmosféricos como objetos principais de
interesse.
 Principais Fenômenos Meteorológicos de Interesse:
 Precipitações: Chuvas, Granizo, Neve.
 Ventos.
 Turbulências de Ar Claro.
 Parâmetros de Medição:
 Refletividade radar, velocidade radial média e variância da velocidade.
 Polarimetria radar dos alvos meteorológicos.
 Posicionamento espacial e variação temporal.
6/2/2013 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 3

4. EThICS METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS
ENGINEERING
NOÇÕES SOBRE RADARES METEOROLÓGICOS
EThICS 907.024.01 CONCEITOS
Vantagens de Uso de Radares Meteorológicos
 Executar observações de forma volumétrica, dentro de ampla área no
entorno do radar, a qualquer hora do dia ou da noite, com quaisquer
níveis de visibilidade ou de cobertura de nuvens.
 O volume a ser sondado pode ser selecionado com grande precisão,
agilidade e de forma objetiva.
 As observações podem ser feitas com resolução e continuidade
espaço-temporais satisfatórias para as numerosas aplicações, sem
perturbação do meio no qual são feitas.
 Os dados sobre cada elemento do volume abrangido ficam
disponíveis imediatamente (em tempo “quase-real”),
simultaneamente e concentrados num único ponto, de forma
síncrona com as medições. Podem ser processados de forma digital.
 O período de renovação dos dados e das imagens é menor que o ciclo de
vida da maioria dos fenômenos de interesse.
 Múltiplos radares podem ser integrados em rede.
6/2/2013 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 4

5. EThICS METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS
ENGINEERING
NOÇÕES SOBRE RADARES METEOROLÓGICOS
EThICS 907.024.01 CONCEITOS
Desvantagens e Restrições do Uso de Radares em Meteorologia
 Erros inerentes ao sistema.
 Ambigüidade de algumas medidas.
 Limites de resolução.
 Custo dos equipamentos e da infraestrutura.
 Influência da curvatura terrestre.
 Efeitos inconvenientes da interação entre os sinais de radiofrequência
e a atmosfera, durante a sua propagação no meio ambiente.
 Contaminação do sinal por ecos indesejáveis (“clutter”).
 Limitações do conhecimento ora disponível para a interpretação dos
dados e correlação dos mesmos com os fenômenos e estruturas que
os originaram.
6/2/2013 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 5

6. EThICS METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS
ENGINEERING
NOÇÕES SOBRE RADARES METEOROLÓGICOS
EThICS 907.024.01 USOS E APLICAÇÕES
Algumas Aplicações de Radares Meteorológicos
 Aplicações Operacionais em Meteorologia:
 Boletins de Tempo Presente e de Previsão do Tempo.
 Defesa Civil.
 Planejamento Agrícola.
 Combate ao Granizo.
 Monitoração da Poluição do Ar.
 Segurança do Tráfego Aéreo.
 Aplicações Operacionais em Hidrologia:
 Defesa Civil.
 Controle de Recursos Hídricos.
 Semeadura Dinâmica das Nuvens.
 Previsão Hidrológica.
 Aplicações Científicas:
 Pesquisa da Atmosfera e Climatologia.
 Desenvolvimento de Modelos.
 Desenvolvimento de Tecnologias de Radares.
 Pesquisas sobre Propagação.
6/2/2013 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 6

7. EThICS METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS
ENGINEERING
NOÇÕES SOBRE RADARES METEOROLÓGICOS
EThICS 907.024.01 USOS E APLICAÇÕES
Sistema Integrado de Sensoriamento, Análise, Previsão e Alerta
SISTEMA DE SENSORIAMENTO REMOTO: COLETA, PRÉ-TRATAMENTO E CONTROLE
RADAR SATÉLITE PERFILADOR MET SUPERF HID SUPERF
SISTEMA DE PREVISÃO: INTEGRAÇÃO, MODELAMENTO, ANÁLISE E PREVISÃO
• Tratamento de Dados Básicos e Análise por Sensor e por Integração de Sensores
• Visualização, Modelamento e Simulação
• Análise do Tempo Presente e Previsão a Curto e Médio Prazos (Tendências)
SISTEMA DE DIFUSÃO
BASES DE REFERÊNCIA • Tempo Presente e Previsões
• Alertas Avaliações e
• Informações Geográficas, Melhorias
Geomorfológicas, Tipologia e Ocupação do
Solo, Hipsométricas e Clinográficas, etc SISTEMA DE AÇÃO
• Modelos
• Critérios e Mapas de Riscos • Planos e Decisões
• Monitoração e Atualização • Alarmes
• Ações Táticas e Logísticas
6/2/2013 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 7

8. EThICS METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS
ENGINEERING
NOÇÕES SOBRE RADARES METEOROLÓGICOS
EThICS 907.024.01 PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO www.meted.ucar.edu
©The COMET Program
Radar Meteorológico Pulsado Doppler
6/2/2013 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 8

9. EThICS METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS
ENGINEERING
NOÇÕES SOBRE RADARES METEOROLÓGICOS
EThICS 907.024.01 PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO
Radar Meteorológico Pulsado Doppler
 Na Transmissão:
 São emitidos pulsos de energia de alta potência de pico (da ordem de
centenas de kW) e em alta frequência (centenas de MHz) , de curta
duração (microssegundos), em ciclos de repetição da ordem de
milissegundos.
 Tais pulsos se propagam na atmosfera como frentes de ondas, ao longo
das direções de apontamento da antena do radar, na velocidade da luz.
 Os alvos existentes na atmosfera são atingidos pelas frentes de
propagação, absorvem parte dessa energia e retrodifundem parte da
energia em todas as direções.
 Na Recepção:
 No intervalo de tempo entre dois pulsos de transmissão, a energia
retrodifundida dos alvos e que retornam ao radar são recebidas e
processadas como ecos desses alvos.
 Os sinais resultantes dessa recepção são processados, de forma
analógica e digital, gerando os dados sobre os ecos e os alvos.
6/2/2013 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 9

10. EThICS METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS
ENGINEERING
NOÇÕES SOBRE RADARES METEOROLÓGICOS
EThICS 907.024.01 PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO
O Radar como Instrumento de Medida
distância “R” entre a formação meteorológica volume de resolução do radar
antena do radar e o (alvos distribuídos)
volume de resolução,
no instante t
direção de apontamento
do radar, no instante t
(azimute e elevação)
precipitação
nível do solo
nível do sinal ecos distribuídos
recebido
eixo do tempo
instante t
R = c.t/2
6/2/2013 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 10

11. EThICS METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS
ENGINEERING
NOÇÕES SOBRE RADARES METEOROLÓGICOS
EThICS 907.024.01 PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO
Exemplo de Imagens Geradas por Radar Meteorológico
Radar: IACIT. Aplicativo: GAMIC
6/2/2013 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 11

12. EThICS METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS
ENGINEERING
NOÇÕES SOBRE RADARES METEOROLÓGICOS
EThICS 907.024.01 TECNOLOGIAS
Bandas de Operação de Radares Meteorológicos
 As bandas de frequências de operação alocadas para as
aplicações de radares meteorológicos estão na tabela a
seguir.
BANDAS DE OPERAÇÃO DE RADARES METEOROLÓGICOS
COMPRIMENTO DE ONDA
DESIGNAÇÃO FREQÜÊNCIA NOMINAL
NOMINAL
S 2,7 a 2,9 GHz 11,1 a 10,3 cm
C 5,1 a 5,65 GHz 5,9 a 5,3 cm
X 9,3 a 9,7 GHz 3,2 a 3,1 cm
Ku 13 a 14 GHz 2,3 a 2,1 cm
K 17 GHz 1,765 cm
Ka 35 GHz 0,857 cm
mm 94 GHz 3,19 mm
Mais usadas em operações hidrometeorológicas
6/2/2013 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 12

13. EThICS METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS
ENGINEERING
NOÇÕES SOBRE RADARES METEOROLÓGICOS
EThICS 907.024.01 TECNOLOGIAS
Rede de Estações de Radares Meteorológicos
ERM #01
ESTAÇÃO RADAR
METEOROLÓGICO
......
ANTENA/POSICIONADOR ERM #n
CHAVE TX/RX SERVO-CONTROLE
TRANSMISSOR RECEPTOR WAN/LAN
PROCESSADOR
CENTRO DE
OPERAÇÃO
COMPUTADOR REMOTA
6/2/2013 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 13

14. EThICS METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS
ENGINEERING
NOÇÕES SOBRE RADARES METEOROLÓGICOS
EThICS 907.024.01 TECNOLOGIAS
Sistemas de Radares Meteorológicos
 Antena, Posicionador e Servo-Controle:
 Parabólica: feixe de formato “cônico”, pequena abertura.
 Movimento e apontamento em elevação e em azimute.
 Varredura volumétrica.
 Modulação dos sinais transmitidos:
 Pulsada: é a mais comum.
 Potência de pico e potência média.
 Tipos de transmissores:
 Magnetron: oscilador, coerência de fase a cada pulso, na recepção.
 Klystron: linear, coerente na transmissão.
 Estado sólido: linear, potências reduzidas.
 Geração e processamento de sinais:
 Doppler: medida de velocidade e eliminação de ecos fixos.
 Mono polarização: sem distinção microfísica dos alvos.
 Dupla polarização: para distinguir as diferenças microfísicas dos alvos.
6/2/2013 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 14

15. EThICS METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS
ENGINEERING
NOÇÕES SOBRE RADARES METEOROLÓGICOS
EThICS 907.024.01 TECNOLOGIAS
Sistemas de Radares Meteorológicos
SISTEMAS DE RADARES
BANDAS DE OPERAÇÃO
METEOROLÓGICOS
ELEMENTOS COMPARATIVOS S (~3 GHz) C (~5 GHz) X (~9 GHz)
Potências de pico ~600 kW ~250 kW ~50 kW
Polarização mono dupla dupla
Raio de cobertura operacional Até 400 km Até 250 km Até 50 km
Raio de cobertura para medições Até 200 km Até 100 km Até 50 km
Altas atenuações quando da Atenuações elevadas
Efeitos de atenuação atmosférica Reduzidos existência de formações quando da existência de
intensas. precipitações médias.
Vigilância e previsão
Vigilância e previsão meteorológica em áreas Análise e medição de
meteorológica em grandes regionais, para fenômenos de micro e
áreas, para acompanhamento e mesoescala. Adequado para
Aplicações mais frequentes acompanhamento de medição de fenômenos de medição e previsão
fenômenos de mesoescala. mesoescala. Adequado para hidrometeorológica em
Adequado para redes multi- medição e previsão microbacias e micro-regiões.
radares de cobertura ampla. hidrometeorológica em Sistemas transportáveis.
bacias regionais.
6/2/2013 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 15

16. EThICS METEOROLOGIA RADAR – FUNDAMENTOS GERAIS
ENGINEERING
NOÇÕES SOBRE RADARES METEOROLÓGICOS
EThICS 907.024.01 TECNOLOGIAS
Sistemas de Radares Meteorológicos
 Regime de operação:
 Operação local.
 Operação remota.
 Contínua, automática e programada.
 Arranjos de rede:
 Estação única.
 Rede de múltiplas estações, com controle, programação e operação
remotos.
 Multi-redes com radares de diferentes bandas e coberturas de espaços
diferenciados.
 Integração de dados de sensores de diferentes naturezas: satélites,
radares, perfiladores, pluviômetros, medidores de níveis e de vazão, e
outros.
 Integração com modelos computacionais.
 Difusão de dados, imagens, alertas e produtos específicos para redes de
centros de processamento e controle e de usuários.
6/2/2013 Propriedade Intelectual de EThICS Engineering 16

17. Engenharia
EThICS Tecnologia, Inteligência
ENGINEERING Consultoria & Sistemas
EThICS 907.024.01
SERVIÇOS
Consultoria
Assessoria
Estudo, Análise e Diagnóstico
Planejamento
Pesquisa & Desenvolvimento
Implementação
Treinamento
Mentoreação
ENGENHARIA ESTRATÉGIA
& TECNOLOGIA ÁREAS DE ATUAÇÃO ORGANIZACIONAL
Antonio Sallum Librelato – Diretor
(12) 3941 8277 – a.sallum@uol.com.br – skype: a_sallum1
Perfil: http://www.linkedin.com/in/sallum
17