Z decibel

dBZ , abreviatura de decibel Z , es una unidad logarítmica de la reflectividad (Z) de los objetivos de radar en meteorología . Esta es la relación entre el retorno de la precipitación real y la señal emitida expresada en decibelios . Z(DBZ)=10logramo(Zmi´metroIs/Zrmitotur){\ Displaystyle \ scriptstyle {Z (dBZ) = 10 \, log \, \ left (Z _ {{\ sharp {e}} put} / Z_ {return} \ right)}}

Definición de Z

El eco de retorno reflejado por los objetivos meteorológicos se analiza por su intensidad con el fin de establecer la tasa de precipitación en el volumen emitido por un radar. Utilizamos una longitud de onda de radar entre 1 y 10  cm para que el retorno actúe según la ley de Rayleigh , es decir, la intensidad del retorno sea proporcional a una potencia del diámetro de los objetivos siempre que sean ci (lluvia, copos, etc.) menor que la longitud de onda del rayo del radar. Esto se llama reflectividad (Z). Esta intensidad varía, de hecho, como el 6 º  potencia del diámetro del diámetro objetivo D (el sexto tiempo ) multiplicado por la distribución de las gotas de agua (N [D] Marshall-Palmer ), que da una función gamma truncado:

Z=∫0DmetroaXNO0mi-ΛDD6DD{\ Displaystyle Z = \ int _ {0} ^ {Dmax} N_ {0} e ^ {- \ Lambda D} D ^ {6} dD}

Transformación en dBZ

Como las gotas de lluvia tienen un diámetro del orden de 1 milímetro , esta Z está en ( μm 3 ), lo que da unidades bastante inusuales. Normalizando por el equivalente de lo que devolvería un objetivo de  1 mm en un metro cúbico de aire ( ), obtenemos: metrometro6metro-3{\ Displaystyle mm ^ {6} m ^ {- 3}}Z0{\ Displaystyle Z_ {0}}

DBZ∝10logramoZZ0{\ Displaystyle dBZ \ propto 10 \, log {\ frac {Z} {Z_ {0}}}}

La variación de Z es muy grande entre los ecos débiles y los fuertes que regresan de los hidrometeoros . Es por esta razón que usamos el logaritmo de Z para restringir el rango de valores. También multiplicamos por 10 para tener valores mayores que la unidad.

Interpretación

Según la definición matemática de Z, se obtiene por la suma de todas las gotas del volumen sondeado, multiplicadas por su diámetro. Por lo tanto, no puede saber si Z proviene de unas pocas gotas grandes o una multitud de gotas muy pequeñas con solo mirar la pantalla del radar. Además, ciertos factores, como el tipo de precipitación y la banda brillante , modifican el valor de Z. Por lo tanto, el meteorólogo debe conocer la situación meteorológica para interpretar correctamente la información del radar.

En una situación de lluvia cálida:> 40 dBZ representa lluvia intensa, 24 a 39 representa lluvia moderada y 8 a 23 representa lluvia ligera. Las reflectividades más bajas están relacionadas con el movimiento de partículas muy finas en el aire limpio o con el retorno de objetivos biológicos como aves e insectos. Los valores superiores a 60 dBZ se asocian con mayor frecuencia con granizo en una tormenta eléctrica.

En la nieve, los valores umbral de Z son mucho más bajos porque la constante dieléctrica (K) del hielo es mucho menor que la del agua. Para corregir este efecto, multiplicamos Z por la razón de K de la lluvia sobre la de la nieve para dar el equivalente Z ( ) a gotas de agua de la misma masa que los copos. Y esto es a menudo lo que se muestra, como en la figura de la derecha. Zmi{\ Displaystyle Z_ {e}}Zmi{\ Displaystyle Z_ {e}}

Algunos servicios meteorológicos utilizan valores dBZ directamente en la visualización de datos de reflectividad. Este es el caso del Servicio Meteorológico Nacional de EE . UU . En contraste, otros utilizan una unidad de conversión de relación entre la tasa de precipitación y dBZ para dar imágenes en mm / h o cm / h . El Servicio Meteorológico de Canadá y Météo-France están en el último grupo.

La relación de conversión con la tasa de precipitación R es:

Zmi=aRB{\ Displaystyle \, Z_ {e} = aR ^ {b}} {{\ Displaystyle \ qquad {\ begin {cases} \ end {cases}}}Donde ayb dependen del tipo de precipitación (lluvia, nieve, convectiva o estratiforme )

La más conocida es la relación ZR de Marshall-Palmer que da a = 200 yb = 1.6. Sigue siendo uno de los más utilizados porque es válido para lluvia sinóptica en latitudes medias, un caso muy frecuente. Se han encontrado otras relaciones para situaciones de nieve, lluvia bajo tormenta , lluvia tropical, etc.

Notas y referencias

1. (en) Servicio Meteorológico Nacional , "  decibelio (dB)  " , JetStream - La Escuela en Línea para Tiempo , National Oceanic and Atmospheric Administration ,29 de agosto de 2007(consultado el 12 de marzo de 2009 )
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