Data processing of a polarimetric X-Band phased array weather radar

Abstract

Weather forecast estimation has been a matter of analysis for many years. The arrival of dual polarization radars meant an improvement due to the incorporation of new variables. This project illustrates how to obtain the standard and new meteorological variables (Reflectivity, Doppler Velocity, Spectrum Width, Differential Reflectivity, Co-Polar Correlation Coefficient and Differential Propagation Phase). Reflectivity and Doppler velocity appear to be more advantageous because they are more consistent since the Spectrum Width is easily corrupted. Variables retrieved from the dual polarization radars happen to be even more reliable than the standard ones because most of them are independent from miscalibrations and attenuations. It also analyzes two different noise identification methods in order to estimate the noise floor. One of them based on the Co-Polar Correlation Coefficient characteristics that, for most of the cases, show a better performance than the other method based on three different features that threshold the noise.

El estudio de eventos meteorológicos es un campo de interés des de hace años. La llegada de radares de doble polarización ha causado una mejora importante en la estimación del tiempo gracias a la incorporación de las nuevas variables meteorológicas. Este proyecto ilustra la forma de obtener las variables estándar y las de doble polarización para el análisis del tiempo. La reflectividad y la velocidad doppler tienen unos resultados más consistentes que el ancho de espectro, ya que son más difíciles de corromper. Las variables calculadas a partir de la doble polarización son incluso más fiables ya que la mayoría de ellas no dependen de errores de calibración ni atenuaciones. En el proyecto, también se estudian dos métodos diferentes de identificación de ruido. Uno de los métodos está basado en las características propias del coeficiente de correlación co-polar que, en la mayoría de casos, resulta tener mejores resultado que el otro método, basado en el cálculo de tres variables que analizan el ruido.

L'estudi d'esdeveniments meteorològics és un camp d'interès des de fa anys. L'arribada de radars de doble polarització ha causat una millora significativa en l'estimació del temps gràcies a la incorporació de les noves variables meteorològiques. Aquest projecte il·lustra com obtenir les variables estàndards i de doble polarització de l'anàlisi meteorològic. La reflectivitat i la velocitat doppler tenen uns resultats més consistents que l'ample d'espectre, ja que és més difícil corrompre-les. Les variables calculades a partir de la doble polarització són molt més fiables ja que la majoria d'elles, són independents dels errors de calibrat i d'atenuacions. En el projecte, també s'estudien dos mètodes d'identificació del soroll per a poder fer l'estimació d'aquest. Un dels mètodes està basat en les característiques pròpies del coeficient de correlació co-polar que, per la majoria de situacions, té un comportament millor que l'altre mètode, basat en el càlcul de tres variables que analitzen el soroll.