Estimating Cloud and Rain Parameters from Doppler Radar Data

Abstract

Real-time mapping of the parameters of precipitating water clouds and rain making use of a vertically-directed Doppler radar is an important problem. In this paper, an algorithm based on an independent estimation of the droplet effective diameter and concentration is suggested. This approach differs from the Marshall-Palmer retrieval procedure that is based on a single estimated parameter, the radar reflectivity factor. It is shown that the Marshall-Palmer approach can provide good estimates of the averaged parameters, however is not suitable for producing the high resolution time-height maps of the parameters. The two-parameter retrieval algorithm under discussion was tested using the data obtained with the 36 GHz polarimetric Doppler cloud radar MIRA-36. The results of the measurements and their processing are presented. The algorithm suggested has appeared to be applicable for real-time measurements with the vertically-directed Doppler radars.

Построение изображений параметров водяных облаков, дающих осадки, и дождя с помощью вертикально направленного доплеровского радиолокатора является важной задачей. В статье предложен алгоритм, основанный на независимой оценке эффективного диаметра и концентрации капель. Этот подход отличается от подхода Маршалла-Пальмера, основанного на оценке одного параметра – радиолокационной отражаемости. Показано, что подход Маршалла-Пальмера обеспечивает хорошую оценку усредненных параметров, но не годится для построения изображений параметров с высоким разрешением в координатах время – высота. Рассматриваемый подход с двумя параметрами был испытан на поляриметрическом доплеровском радиолокаторе MIRA-36. В статье приведены результаты измерений и их обработки. Предложенный алгоритм оказался приемлемым для работы в реальном времени на вертикально направленных доплеровских радиолокаторах.

Побудова зображень параметрів водяних хмар, що дають опади, та дощу за допомогою вертикально орієнтованого доплерівського радіолокатора є важливою задачею. В статті запропоновано алгоритм, що базується на незалежній оцінці ефективного діаметра та концентрації крапель. Цей підхід відрізняється від підходу Маршала-Пальмера, що базується на оцінці одного параметра – коефіцієнта радіолокаційного відбиття. Показано, що підхід Маршала-Пальмера забезпечує добру оцінку усереднених параметрів, але не придатний для побудови зображень параметрів з високим розділенням в координатах час – висота. Розглянутий підхід з двома параметрами було випробувано на поляриметричному доплерівському радіолокаторі MIRA-36. В статті наведено результати вимірювань та їх обробки. Запропонований алгоритм виявився придатним для роботи у реальному часі на вертикально спрямованих доплерівських радіолокаторах.