Características do radar Doppler da precipitação em incidência vertical

Uma revisão abrangente e a extensão das bases teóricas para a medição das características da chuva e da neve com radar Doppler apontando verticalmente são apresentadas. A distribuição do tamanho das gotas na chuva pode ser calculada a partir do espectro Doppler, desde que a corrente ascendente possa ser estimada, mas surgem dificuldades no caso da neve. Espectros Doppler e seus momentos são calculados para a chuva usando várias relações de potência entre a velocidade de queda υ e o diâmetro da partícula D, além de um ajuste exponencial aos dados reais de velocidade de queda. No primeiro caso, não há um limite superior definido para os espectros e todos os momentos espectrais aumentam com a taxa de precipitação R sem limite; no último caso, há um limite superior nítido para os espectros correspondente à velocidade terminal limite das gotas de chuva, e os momentos espectrais se aproximam de uma assintota. Assim, as leis de potência são aproximações úteis apenas em intervalos limitados de taxa de precipitação. Uma comparação da velocidade Doppler média teórica e experimental 〈υ〉 como função do fator de refletividade do radar Z mostra que a relação empírica 〈υ〉 = 2,6 Z 0,107 de J. Joss e A. Waldvogel parece ser a única relação prática; mesmo assim, a variação em 〈υ〉 é de cerca de ±1 m sec −1. Esse também é o tipo de erro esperado na medição das velocidades de corrente ascendente pelos métodos atuais. Esses erros de corrente ascendente resultam em erros inaceitavelmente grandes na concentração estimada do número de gotas a partir dos espectros Doppler. Na ausência de correntes ascendentes, a velocidade Doppler média 〈υ〉 está unicamente relacionada a Λ, a inclinação da distribuição exponencial do tamanho das gotas. Medições simultâneas de Z e 〈υ〉 podem então ser usadas para estimar N 0, Λ, D 0, M e R, onde N 0 é a interseção da distribuição exponencial do tamanho das gotas em D = 0, D 0 é o diâmetro de volume mediano, e M é o conteúdo de água líquida.