Projekt:FE Beobachtung 1/Wetterradar/Doviak 1993
| Literatur Wetterradar |
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Artikel Bücher Dissertationen |
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Doviak, R.J., D.S. Zrnić (Lehrbuch)
[Bearbeiten]Doppler Radar and Weather Observation. Second Edition. Academic Press, Inc., Orlando, Florida, 1993.
In diesem Lehrbuch werden die Prinzipien und Funktionsweisen von Doppler-Wetterradar-Systemen erläutert und Radar-Parameter sowie die Signaleigenschaften der Radargeräte mit deren meteorologischen Eigenschaften und Anwendungsbereichen in Bezug gesetzt.
In Kapitel 2 werden grundlegende Informationen zu elektromagnetischen Wellen und deren Ausbreitung vermittelt. Der Fokus liegt dabei auf dem Einfluss der Atmosphäre beim Signaldurchgang (Brechungsindex der Luft, Brechungsvermögen und Einfluss der Erdkrümmung).
Kapitel 3 beinhaltet die Funktionsweise des Wetterradars. Darin werden zunächst die verschiedenen Bestandteile eines Doppler-Radargerätes beschrieben. Im Anschluss gehen die Autoren auf die damit verbundenen Gesetzmäßigkeiten - insbesondere die Radargleichung - ein und erklären diese entlang des Signalweges ausgehend vom Transmitter, über die Antenne bis hin zu einem festen reflektierenden Objekt und wieder zurück. Wolken bestehen jedoch aus vielen einzelnen reflektierenden Tropfen, die kontinuierlich Radarechoes, sogenannte scatter, erzeugen. Daher werden im nächsten Kapitel die Eigenschaften dieser Echoes (fluktuierende Amplitude und Phase) erläutert und die zuvor eingeführten Gesetze daran angepasst (Wetter-Radargleichung).
Kapitel 5 und 6 befassen sich mit dem Doppler Spektrum und der Signalverarbeitung. Dabei wird zunächst das Spektrum der Wetterechoes mit Hilfe der diskreten Fourier-Transformation (Faltung, Korrelation, Spektraldichte) analysiert. Im Anschluss wird das Doppler-Wetter-Spektrum und dessen Beziehung zu Reflektivität, Geschwindigkeitsspektrum, Scherung und Turbulenzen dargestellt. Bei der Signalverarbeitung wird der Schwerpunkt auf die Ableitung der drei Haupt-Momente des Doppler-Spektrums gelegt (Rückstrahlenergie, mittlere Doppler-Geschwindigkeit und Spektralweite).
Kapitel 7 behandelt die Reichweite von Radargeräten und etwaige Einschränkungen durch Wetterphänomene, Bodenecho oder Seitenkeulen sowie mögliche Abhilfen. Duch die Doppler-Verschiebung ist eine eindeutige Interpretation von Radarsignalen häufig erschwert. Auch hierfür werden Korrekturverfahren vorgestellt.
Im nächsten Kapitel werden verschieden Methoden zur Niederschlagsbestimmung beschrieben, wobei zwischen einparametrigen (Reflektivität) - und zweiparametrigen (z.B. Reflektivität und Dämpfungsrate) Messtechniken unterschieden wird. Auf den Niederschlag folgt die Wind- und Sturmbeobachtung. Am Beispiel von einzelnen Doppler-Radaren werden die Methoden zur Messungen von linearen und nichtlinearen Windfeldern detailliert aufgeführt. Es erfolgt eine kurze Einführung in den Aufbau von Sturmgebilden und eine Beschreibung spezieller Wind- und Sturmformen wie z.B Abwinden, Hurricanes.
In Kapitel 10 werden weitergehende Informationen über Luftturbulenzen vermittelt. Die Zusammenhänge zwischen Turbulenzen und Doppler-Messungen (v.a. in Bezug auf die Doppler-Geschwindigkeit sowie die Spektralbreite) werden erklärt. Doch auch wenn die Luft frei von Tropfen oder sonstigen Reflektoren ist, treten in der Atmosphäre Radarechoes auf. Zum Abschluss des Buches wird der Versuch unternommen, diese Echoes über Unregelmäßigkeiten im Brechungsvermögen der Atmosphäre zu beschreiben. Dies ermöglicht die Identifikation vieler, normalerweise unsichtbarer meteorologische Phänomene in klarer Atmosphäre wie z.B Windgeschwindigkeit.