DBZ (метеорология)
Масштаб значений dBZ можно увидеть в нижней части изображения.
dBZ означает bel относительно Это логарифмическая бездымянная техническая единица, используемая в радаре, в основном в погодном радаре, для сравнения эквивалентного коэффициента отражательной способности (Z) удаленного объекта (в мм6 на м3) с возвратом капли дождя с диаметером 1 мм (1 мм6 на м3). Он пропорционален количеству капель на единицу объема и шестой мощности диаметра капель и, таким образом, используется для интенсивности дождя или снега. С помощью других переменных, анализируемых с помощью радара, он помогает определить тип предварительной обработки. Как коэффициент отражательной способности радара, так и его логарифмический вариант обычно называют отражательной способностью, когда контекст ясен. Короче говоря, чем выше значение дБЗ, тем больше вероятность возникновения суровой погоды в виде предварительной обработки.
Значения выше 20 дБЗ обычно указывают на падение предварительной подготовки.
Принцип
Коэффициент отражательной способности радара (Z) предварительной обработки зависит от числа (N0) и размера (D) отражателей (гидрометров), которые включают дождь, снег, граупель и град. Очень чувствительные радары также могут измерять отражательную способность капель облаков и льда. Для экспоненциального распределения отражателей Z выражается следующим образом:
Поскольку капли дождя имеют диаметр порядка 1 м, Z находится в mm6m − 3 (мкм3). При Z с эквивалентным возвратом 1 мм падения в объёме метра c (Z0) и использовании логарифма результата (потому что значения великодушны от дрожи к граду) получают логарифмическую отражательную способность LZ, в дБЗ:
Значения dBZ могут быть преобразованы в скорости падения (R) в метрах в час по формуле Маршалла-Палмера:
Шкала NOAA дБЗ для радиолокатора погоды
Прочие количества
Приведенное выше определение Z показывает, что большое количество малых гидрометров будет отражать как один большой гидрометр. Сигнал, возвращаемый на радар, будет эквивалентен в обеих ситуациях, поэтому группа малых гидрометров виртуально индицируется от одного большого гидрометра на получившемся изображении радара. Отражательное изображение представляет собой только один тип изображения, создаваемого радаром. Используя его в одиночку, метеоролог не смог с уверенностью определить тип предварительной подготовки и различить любые артефакты, влияющие на отдачу радара.
В сочетании с другой информацией, собираемой радаром во время того же сканирования (продукты дуальной поляризации и фазы из-за эффекта Допплера), метеорологи могут различать град, дождь, снег, биологические вещества (птицы, насекомые) и другие атмосферные феномены.
Z децибел
DBZ , короткий для децибел Z , является логарифмическая единица в отражательной (Z) от радиолокационных целей в области метеорологии . Это отношение отдачи от фактических осадков к испускаемому сигналу, выраженное в децибелах . Z ( d B Z ) знак равно 10 л о грамм ( Z е ´ м я s / Z р е т о ты р ) <\ displaystyle \ scriptstyle
Резюме
Определение Z
Ответное эхо, отраженное метеорологическими целями , анализируется на предмет его интенсивности, чтобы установить количество осадков в объеме, измеренном радаром. Мы используем длину волны радара от 1 до 10 см, чтобы отражение действовало в соответствии с законом Рэлея , т. Е. Интенсивность отраженного сигнала пропорциональна мощности диаметра целей при условии, что они являются значительными (дождь, хлопья и т. Д.). меньше длины волны луча радара. Это называется отражательной способностью (Z). Фактически эта интенсивность изменяется как 6- я степень диаметра диаметра цели D (шестой раз ), умноженная на распределение капель дождя (N [D] Маршалла-Палмера ), что дает усеченную гамма-функцию :
Преобразование в dBZ
Поскольку капли дождя имеют диаметр порядка 1 миллиметра , Z выражается в ( мкм 3 ), что дает довольно необычные единицы измерения. Нормализуя эквивалент того, что 1-миллиметровая цель вернется в кубический метр воздуха ( ), мы получим: м м 6 м — 3 <\ displaystyle мм ^ <6>м ^ <- 3>> Z 0 <\ displaystyle Z_ <0>>
Вариация Z очень велика между слабыми эхосигналами и сильными, возвращающимися от гидрометеоров . По этой причине мы используем логарифм Z для ограничения диапазона значений. Мы также умножаем на 10, чтобы получить значения больше единицы.
Интерпретация
Согласно математическому определению Z, он получается как сумма всех капель в исследуемом объеме, умноженная на их диаметр. Таким образом, вы не можете определить, является ли Z несколькими крупными каплями или множеством очень маленьких, просто взглянув на дисплей радара. Кроме того, определенные факторы, такие как тип осадков и яркая полоса , изменяют значение Z. Следовательно, метеоролог должен знать погодную ситуацию, чтобы правильно интерпретировать информацию с радара.
В ситуации теплого дождя:> 40 дБZ соответствует сильному дождю, от 24 до 39 соответствует умеренному дождю и от 8 до 23 соответствует легкому дождю. Более низкая отражательная способность связана с движением очень мелких частиц в чистом воздухе или с отражением от биологических целей, таких как птицы и насекомые. Значения выше 60 дБZ чаще всего связаны с градом во время грозы.
В снегу пороговые значения Z намного ниже, потому что диэлектрическая проницаемость (K) льда намного меньше, чем у воды. Чтобы исправить этот эффект, мы умножаем Z на отношение K дождя к снегу, чтобы получить эквивалент Z ( ) для водяных капель той же массы, что и хлопья. И это часто то, что отображается, как на рисунке справа. Z е <\ displaystyle Z_
Некоторые метеорологические службы используют значения dBZ непосредственно при отображении данных отражательной способности. Так обстоит дело с Национальной метеорологической службой США . Напротив, другие используют соотношение преобразования единиц между интенсивностью осадков и дБZ для получения изображений в мм / ч или см / ч . К последней группе относятся Метеорологическая служба Канады и Метео-Франс .
Конверсионное отношение к скорости выпадения осадков R :
Наиболее известным является соотношение ZR Маршалла-Палмера, которое дает a = 200 и b = 1,6. Он по-прежнему является одним из наиболее широко используемых, поскольку он применим для синоптических дождей в средних широтах, что является очень частым случаем. Другие зависимости были обнаружены для ситуаций снега, дождя под грозой , тропического дождя и т. Д.
dBZ (метеорология)
DBZ обозначает децибелах по отношению к Z . Это логарифмическая безразмерная техническая единица, используемая в радарах , в основном в метеорологических радарах , для сравнения эквивалентного коэффициента отражения (Z) удаленного объекта (в 6 мм на м 3 ) с отражением капли дождя диаметром 1 мм (1 мм 6 на м 3 ). [1] Он пропорционален количеству капель на единицу объема и шестой степени диаметра капель и, таким образом, используется для оценки интенсивности дождя или снега. [2] С другими переменными, анализируемыми по сигналам радара, это помогает определить тип осадков. Как коэффициент отражательной способности радара, так и его логарифмическая версия обычно называют отражательной способностью, если контекст ясен. Короче говоря, чем выше значение dBZ, тем больше вероятность возникновения суровой погоды в виде осадков.
Значения выше 20 дБз обычно указывают на выпадающие осадки. [3]
Принцип [ править ]
Коэффициент отражательной способности ( Z ) осадков зависит от количества ( N 0 ) и размера ( D ) отражателей ( гидрометеоров ), включая дождь , снег , крупу и град . Очень чувствительные радары также могут измерять отражательную способность от облачных капель и льда. Для экспоненциального распределения отражателей Z выражается следующим образом: [2]
Поскольку капли дождя имеют диаметр порядка 1 миллиметра , Z выражается в мм 6 м -3 ( мкм 3 ). Разделив Z на эквивалентную отдачу капли 1 мм в объеме метрового куба (Z 0 ) и используя логарифм результата (поскольку значения сильно различаются от мороси до града), можно получить логарифмическую отражательную способность L Z , в дБз:
Значения dBZ можно преобразовать в интенсивность дождя (R) в миллиметрах в час, используя формулу Маршалла-Палмера: [4]
| L Z (дБZ) | R (мм / ч) | R (дюйм / ч) | Интенсивность |
|---|---|---|---|
| 5 | 0,07 | <0,01 | Малозаметный |
| 10 | 0,15 | <0,01 | Легкий туман |
| 15 | 0,3 | 0,01 | Туман |
| 20 | 0,6 | 0,02 | Очень легкий |
| 25 | 1.3 | 0,05 | Свет |
| 30 | 2,7 | 0,10 | От легкой до умеренной |
| 35 год | 5,6 | 0,22 | Умеренный дождь |
| 40 | 11,53 | 0,45 | Умеренный дождь |
| 45 | 23,7 | 0,92 | От умеренного до тяжелого |
| 50 | 48,6 | 1,90 | Тяжелый |
| 55 | 100 | 4 | Очень сильный / небольшой град |
| 60 | 205 | 8 | Сильный / умеренный град |
| 65 | 421 | 16,6 | Экстремальный / крупный град |
Другие количества [ править ]
Приведенное выше определение Z показывает, что большое количество маленьких гидрометеоров будет отражаться как один большой гидрометеор. Сигнал, возвращаемый на радар, будет эквивалентен в обеих ситуациях, поэтому группа небольших гидрометеоров практически неотличима от одного большого гидрометеора на полученном радиолокационном изображении. Изображение отражательной способности — это всего лишь один из типов изображений, создаваемых радаром. Используя только его, метеоролог не мог с уверенностью сказать тип осадков и различить любые артефакты, влияющие на отражение радара.
В сочетании с другой информацией, собранной радаром во время того же сканирования ( продукты двойной поляризации и сдвиг фазы из-за эффекта Доплера ), метеорологи могут различать град , дождь , снег , биологические (птицы, насекомые) и другие атмосферные явления.