ITU-R M 1849 SPANISH-2009 Technical and operational aspects of ground-based meteorological radars《地面气象雷达的技术和操作方面》.pdf

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1、 Recomendacin UIT-R M.1849(06/2009)Aspectos tcnicos y operacionales de los radares meteorolgicos en tierraSerie MServicios mviles, de radiodeterminacin,de aficionados y otros servicios por satlite conexosii Rec. UIT-R M.1849 Prlogo El Sector de Radiocomunicaciones tiene como cometido garantizar la u

2、tilizacin racional, equitativa, eficaz y econmica del espectro de frecuencias radioelctricas por todos los servicios de radiocomunicaciones, incluidos los servicios por satlite, y realizar, sin limitacin de gamas de frecuencias, estudios que sirvan de base para la adopcin de las Recomendaciones UIT-

3、R. Las Conferencias Mundiales y Regionales de Radiocomunicaciones y las Asambleas de Radiocomunicaciones, con la colaboracin de las Comisiones de Estudio, cumplen las funciones reglamentarias y polticas del Sector de Radiocomunicaciones. Poltica sobre Derechos de Propiedad Intelectual (IPR) La polti

4、ca del UIT-R sobre Derechos de Propiedad Intelectual se describe en la Poltica Comn de Patentes UIT-T/UIT-R/ISO/CEI a la que se hace referencia en el Anexo 1 a la Resolucin UIT-R 1. Los formularios que deben utilizarse en la declaracin sobre patentes y utilizacin de patentes por los titulares de las

5、 mismas figuran en la direccin web http:/www.itu.int/ITU-R/go/patents/es, donde tambin aparecen las Directrices para la implementacin de la Poltica Comn de Patentes UIT-T/UIT-R/ISO/CEI y la base de datos sobre informacin de patentes del UIT-R sobre este asunto. Series de las Recomendaciones UIT-R (T

6、ambin disponible en lnea en http:/www.itu.int/publ/R-REC/es) Series Ttulo BO Distribucin por satlite BR Registro para produccin, archivo y reproduccin; pelculas en televisin BS Servicio de radiodifusin sonora BT Servicio de radiodifusin (televisin) F Servicio fijo M Servicios mviles, de radiodetermi

7、nacin, de aficionados y otros servicios por satlite conexos P Propagacin de las ondas radioelctricas RA Radio astronoma RS Sistemas de deteccin a distancia S Servicio fijo por satlite SA Aplicaciones espaciales y meteorologa SF Comparticin de frecuencias y coordinacin entre los sistemas del servicio

8、 fijo por satlite y del servicio fijo SM Gestin del espectro SNG Periodismo electrnico por satlite TF Emisiones de frecuencias patrn y seales horarias V Vocabulario y cuestiones afines Nota: Esta Recomendacin UIT-R fue aprobada en ingls conforme al procedimiento detallado en la Resolucin UIT-R 1. Pu

9、blicacin electrnica Ginebra, 2009 UIT 2009 Reservados todos los derechos. Ninguna parte de esta publicacin puede reproducirse por ningn procedimiento sin previa autorizacin escrita por parte de la UIT. Rec. UIT-R M.1849 1RECOMENDACIN UIT-R M.1849*Aspectos tcnicos y operacionales de los radares meteo

10、rolgicos en tierra (2009) Cometido Esta Recomendacin aborda las caractersticas tcnicas y de funcionamiento ms importantes de los radares meteorolgicos, describe los productos conexos proporcionados, destaca sus principales especificidades, discute los efectos de la interferencia sobre los radares me

11、teorolgicos y desarrolla los correspondientes criterios de proteccin contra la interferencia. El texto se limita a los radares meteorolgicos en tierra y no incluye los radares de perfil del viento, que tambin se utilizan a efectos meteorolgicos y que quedan cubiertos en otra Recomendacin del UIT-R.

12、La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que las caractersticas del radar relativas a la antena, a la propagacin de la seal, a la deteccin del blanco y a la gran anchura de banda necesaria para realizar sus funciones son ptimas en ciertas bandas de frecuencias; b) que se necesit

13、an unas determinadas caractersticas tcnicas y de funcionamiento representativas de los radares meteorolgicos para determinar la posibilidad de introducir nuevos tipos de sistemas en bandas de frecuencias en los que funcionan los radares meteorolgicos; c) que se necesitan procedimientos y metodologas

14、 para analizar la compatibilidad entre los radares meteorolgicos y los sistemas de otros servicios; d) que las caractersticas tcnicas y de funcionamiento de los radares meteorolgicos son especficas comparadas con otros tipos de radar y justifican una Recomendacin UIT-R separada; e) que los radares m

15、eteorolgicos funcionan principalmente en las bandas 2 700-2 900 MHz, 5 250-5 725 MHz y 9 300-9 500 MHz; f) que los radares meteorolgicos son estaciones de observacin fundamentales utilizadas para realizar predicciones meteorolgicas y supervisar el medio ambiente; g) que los radares meteorolgicos des

16、empean un papel fundamental a la hora de proporcionar avisos de condiciones climatolgicas severas inminentes, tales como inundaciones, ciclones, tifones y huracanes, que pueden poner en peligro a la poblacin y daar infraestructuras econmicas estratgicas; h) que la aplicacin de criterios de proteccin

17、 exige considerar la inclusin del carcter estadstico de los criterios y otros elementos de la metodologa para llevar a cabo los estudios de compatibilidad (por ejemplo, sistema de exploracin de la antena y prdidas en el trayecto de propagacin). En futuras revisiones de esta Recomendacin pueden inclu

18、irse nuevos desarrollos de estas consideraciones estadsticas, segn el caso, *Esta Recomendacin debe sealarse a la atencin de la Organizacin Meteorolgica Mundial (OMM). Rec. UIT-R M.1849 2 reconociendo a) que el nmero 5.423 del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR) seala que los radares meteorolgico

19、s instalados en tierra en la banda 2 700-2 900 MHz estn autorizados a funcionar sobre una base de igualdad con las estaciones del servicio de radionavegacin aeronutica; b) que el nmero 5.452 del RR seala que los radares meteorolgicos instalados en tierra en la banda 5 600-5 650 MHz estn autorizados

20、a funcionar sobre una base de igualdad con las estaciones del servicio de radionavegacin martima; c) que el nmero 5.475B del RR seala que los radares meteorolgicos instalados en tierra en la banda 9 300-9 500 MHz tienen prioridad sobre cualquier otro uso de radiolocalizacin, observando a) que la Rec

21、omendacin UIT-R M.1461 tambin se utiliza como orientacin para analizar la compatibilidad entre los radares y los sistemas de otros servicios; b) que los criterios de proteccin del radar dependen de los tipos especficos de seales interferentes, tales como las descritas en el Anexo 1, recomienda 1 que

22、 al realizar estudios de comparticin se consideren los aspectos tcnicos y operacionales de los radares meteorolgicos descritos en el Anexo 1 y las caractersticas que figuran en el Anexo 2; 2 que para evaluar la compatibilidad con los tipos de seales interferentes procedentes de otros servicios y apl

23、icaciones se utilicen los criterios de proteccin para los radares meteorolgicos basados en el Anexo 1, en particular el 8.5. Estos criterios de proteccin representan el nivel de proteccin contra la interferencia combinada si estn presentes mltiples fuentes de interferencia. Anexo 1 Aspectos tcnicos

24、y operacionales de los radares meteorolgicos en tierra 1 Introduccin Los radares meteorolgicos en tierra se utilizan para la meteorologa operacional y la prediccin del tiempo, la investigacin atmosfrica y la navegacin martima y aeronutica y desempean un papel fundamental en los procesos de alerta de

25、 fenmenos meteorolgicos e hidrolgicos inmediatos. Estos radares tambin funcionan de manera continua las 24 horas al da. Las redes de radares meteorolgicos representan la ltima lnea de deteccin de eventos climticos que pueden provocar prdidas de vida y propiedad a causa de inundaciones repentinas o i

26、ntensas tormentas. La teora de funcionamiento y los productos generados por los radares meteorolgicos son muy distintos a los de otros radares. Es importante entender estas diferencias a la hora de evaluar la compatibilidad entre los radares meteorolgicos y otros servicios de radiocomunicaciones. La

27、s caractersticas tcnicas y operacionales de los radares meteorolgicos dan lugar a distintos efectos relativos a la interferencia admisible en comparacin con otros sistemas de radar. Rec. UIT-R M.1849 32 Resumen Los radares meteorolgicos se utilizan para determinar las condiciones de la atmsfera a fi

28、n de efectuar previsiones meteorolgicas rutinarias, detectar condiciones climatolgicas extremas, detectar vientos y precipitaciones, estimar las precipitaciones, detectar condiciones de congelamiento en aeronaves y prevenir contra situaciones climatolgicas extremas en la navegacin. Los radares meteo

29、rolgicos transmiten impulsos con polarizacin horizontal que miden la dimensin horizontal de una nube (agua de la nube y hielo de la nube) y la precipitacin (nieve, granizo y partculas de hielo y lluvia). Los radares polarimtricos, tambin llamados radares de doble polarizacin, transmiten impulsos con

30、 polarizacin tanto horizontal como vertical. Estos radares proporcionan una mejora significativa en la estimacin de la intensidad de lluvia, la clasificacin de las precipitaciones, la calidad de los datos y la deteccin de peligros meteorolgicos con respecto a los sistemas no polarimtricos. Los radar

31、es meteorolgicos no constituyen un servicio de radiocomunicaciones individual en el UIT-R sino que forman parte del servicio de radiolocalizacin y/o radionavegacin en el RR. La determinacin de si se refiere a radiolocalizacin y/o radionavegacin depende de la forma en que se utilice el radar correspo

32、ndiente. Un radar meteorolgico en tierra utilizado para investigacin de la atmsfera o previsiones meteorolgicas funcionar en el servicio de radiolocalizacin. Un radar meteorolgico a bordo de aeronaves comerciales funcionar bajo el servicio de radionavegacin. Un radar meteorolgico en tierra tambin pu

33、ede explotarse en el servicio de radionavegacin si, por ejemplo, se emplea por el control de trfico areo para encaminar las aeronaves en caso de condiciones climatolgicas adversas. En consecuencia, los radares meteorolgicos pueden funcionar en una gran variedad de bandas atribuidas a los servicios d

34、e radiolocalizacin y radionavegacin siempre que su utilizacin sea coherente con la definicin del servicio de radiocomunicaciones. El RR contiene tres referencias especficas a los radares meteorolgicos en el Cuadro de atribucin de bandas de frecuencias. Las tres referencias figuran en notas asociadas

35、 a las bandas 2 700-2 900 MHz (nmero 5.423 del RR), 5 600-5 650 MHz (nmero 5.452 del RR) y 9 300-9 500 MHz (nmero 5.475 del RR). 2.1 Ecuacin del radar para un solo blanco1Los radares meteorolgicos no realizan seguimientos de blancos puntuales. No obstante, la ecuacin del radar puede adaptarse para s

36、u utilizacin por estos radares meteorolgicos. La cantidad de potencia devuelta tras una exploracin de volumen llevada a cabo por un radar meteorolgico determina si los fenmenos climatolgicos sern detectables. La ecuacin de alcance del radar expresa la relacin entre la potencia devuelta por un blanco

37、 y las caractersticas del blanco en particular y el radar de transmisin. El blanco puntual tpico tendr las siguientes variables de la ecuacin del radar: PR: potencia recibida por el radar PT: potencia de cresta transmitida por el radar AT: rea del blanco 1La informacin sobre estas ecuaciones y la ob

38、tencin de las mismas aparece en YAU, M. K. y ROGERS, R. R. 1 de enero de 1989 A Short Course in Cloud Physics, Captulo 11. Rec. UIT-R M.1849 4 R: distancia del banco al radar G: ganancia de la antena de transmisin. Estas variables se combinan para establecer la ecuacin general del radar para un blan

39、co puntual ()TTRArGPP =43224La anterior ecuacin supone radiacin istropa y dispersin istropa. Sin embargo, la mayora de los blancos no dispersan la radiacin incidente de manera istropa y, por consiguiente, es necesario contar con la seccin transversal de la retrodispersin, , del blanco: ()=43224 rGPP

40、TR2.2 Ecuacin del radar meteorolgico Una vez obtenida la ecuacin para un solo blanco puntual, el siguiente paso es editar la ecuacin anterior para incluir los blancos de los radares meteorolgicos. Las gotas de lluvia, los copos de nieve y las partculas de nube son ejemplos de una importante clase de

41、 blancos de radar, conocidos como blancos distribuidos. Los impulsos de radar incidentes crean el volumen de resolucin transmitido del radar meteorolgico iluminando simultneamente el volumen que contiene las partculas de precipitacin. La potencia media recibida de los blancos de precipitacin da luga

42、r a la siguiente ecuacin, donde es la suma de las secciones transversales de retrodispersin de todas las partculas que se encuentran en el interior del volumen de resolucin. ()=nTRrGPP43224Como el volumen del haz del radar contina aumentando al incrementarse la distancia, el haz del radar incluye ca

43、da vez ms blancos. El volumen definido del haz del radar es equivalente a: 222hrV = donde h = c es la longitud del impulso y es la anchura de haz de la antena. Combinando la ecuacin general del radar con el volumen del haz del radar, se obtiene como sigue la potencia media devuelta: ()=22424322hrrGP

44、PTRRec. UIT-R M.1849 5siendo la reflectividad del radar por unidad de volumen. Sin embargo, en la anterior ecuacin se ha supuesto que la ganancia de antena es uniforme en sus lmites de 3 dB, lo cual no es cierto. Suponiendo un diagrama de haz Gaussiano, el volumen efectivo se define de forma ms adec

45、uada mediante el diagrama del haz del radar en vez de en el interior de los lmites de 3 dB. Utilizando un diagrama de haz Gaussiano, la potencia media devuelta pasa a ser: 22222)2(1n0241 rhGPPTR= Considerando una sola partcula esfrica de pequeo tamao comparada con la longitud de onda del radar, pued

46、e representarse la seccin transversal de retrodispersin mediante la frmula 224/64orK= , siendo K el ndice de refraccin complejo y roel radio de la esfera. Las partculas de precipitacin que son lo suficientemente pequeas como para poder aplicar la ley de dispersin de Rayleigh se conocen con el nombre

47、 de dispersores de Rayleigh. Las gotas de lluvia y los copos de nieve se consideran dispersores de Rayleigh medidos con aproximacin precisa cuando la longitud de onda del radar se encuentra entre 5 cm y 10 cm, que es la longitud de onda de funcionamiento comn de la mayora de los radares meteorolgico

48、s. Para una longitud de onda de 3 cm, puede seguir siendo til la dispersin aproximada, pero es menos precisa. Para un grupo de gotas esfricas, pequeas en comparacin con la longitud de onda del radar, la potencia media devuelta pasa a ser: ()()=noTRrKrGPP62454322644donde es un sumatorio del radio esfrico para cada uno de los dispersores de precipitacin. Haciendo (D/2)6igual 6or , la potencia media devuelta puede reflejarse en trminos de dimetros de gota para dispersores e