Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 1 Bölüm 5: DUAL POLARİZASYON Dr. Kurtuluş ÖZTÜRK.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 1 Bölüm 5: DUAL POLARİZASYON Dr. Kurtuluş ÖZTÜRK."— Sunum transkripti:

1 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan Bölüm 5: DUAL POLARİZASYON Dr. Kurtuluş ÖZTÜRK

2 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Başlıklar Dual Polarizasyon Polarimetrik Değişkenler Hidrometeor Sınıflandırması

3 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Dual Polarize (Polarimetrik) Hava Radarları Dual polarize radarlar hem yatay hem dikey polarize olmuş darbe üretebilirler. Bu da hedef hakkında daha detaylı bilgi alınmasını sağlar. Polarimetrik radar değişkenlerinin sağladığı yatay ve dikey bilgiler sayesinde (ebat, yoğunluk vb.), yağış tipinin tekil polarize radarlara oranla daha tutarlı olarak belirlenmesi mümkün olmaktadır.

4 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

5 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 AVANTAJLAR: Şiddetli yağmurda, yağış şiddetini Z H ’dan daha iyi tespit eder. Yağmur/dolu karışımındaki sıvı su miktarının belirlenmesinde etkilidir. Melting layer indikatörüdür. Dolu tespitinde çok faydalıdır. Kalibrasyon problemleri ve atenüasyondan etkilenmez. Radar veri kalitesini için faydalı bilgiler sağlar.

6 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan

7 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Polarimetrik Parametreler Z HH – Z VV (Reflektivite) Z DR (Diferansiyel Reflektivite) LDR (Lineer Depolarizasyon Oranı) Ф DP (Diferansiyel Faz) KDP (Spesifik Diferansiyel Faz) ρ HV (Korelasyon Sabiti)

8 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Yatay Reflektivite, Z HH Z HH hidrometeorun kesit alanına bağlıdır. Dielektrik katsayısı nedeniyle buzun yatay reflektivitesi Z HH sıvıdan daha azdır. Z HH özellikle C-band radarlarda daha fazla zayıflamaya (atenüasyon) maruz kalır.

9 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Diferansiyel Reflektivite, Z DR Diferansiyel Reflektivite yatay darbenin yatay ekosunun, dikey darbenin dikey ekosuna oranıdır. Z DR = 10log 10 (Z HH /Z VV ) = Z HH (dBZ) – Z VV (dBZ) Z DR polarimetrik parametreler arasında hidrometeorun tipine en bağımlı olan parametredir.

10 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Yatay ve dikey reflektivitelerin birbirine yakın olması hedefin şeklinin küresel olması anlamına gelir. Bu durumda Z DR değeri sıfıra yakın olur. Z DR değerinin sıfıra yakın olması dolu veya küçük yağmur damlalarının varlığını ifade eder. Eğer Z HH /Z VV oranı 1’den büyükse Z DR 0’dan büyük demektir. Z DR değeri ne kadar büyükse taneciğin o kadar yassı olduğu anlaşılır. Yassı tanecikler yani 0’dan büyük ZDR değerleri, büyük tanecikli sağanak bir yağmuru işaret eder.

11 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Buz parçacıklarının dielektrik sabiti daha küçük olduğundan, yassı olsalar dahi diferansiyel reflektiviteleri düşük olacaktır. Parçacıkların ıslak olma durumunda da ZDR artar. C-bant radarlarda yassı yağmur damlaları için yataydaki atenüasyon düşeydekine oranla daha fazladır. Bu yüzden de diferansiyel atenüasyon negatif eğilimli olacaktır.

12 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

13 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Diferansiyel Reflektivite, Z DR

14 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Diferansiyel Feflektivite (Z DR ) Reflektivite (Z H ) Yakın reflektivite, farklı damla büyüklük dağılımı! Dolu !! Diferansiyel Reflektivite, Z DR

15 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Ф DP (ve K DP ) hariç diğer polarimetrik değişkenler güç ölçümlerinden hesaplanırken, Ф DP faz ölçümlerinden hesaplanır. Ф DP =Ф HH – Ф VV Diferansiyel Faz, Ф DP

16 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Radar dalgaları atenüasyon ve faz değişimi gibi yayılım etkilerine maruz kalırlar. Yağmur veya buz kristalleri gibi izotropik olmayan ortamlarda yayılım sabitleri yatay ve dikey polarize olmuş dalgalar için farklılık gösterir. Genel olarak, yatay polarize dalgalar daha büyük parçacık kesit alanı görür ve bu yüzden de dikey polarize dalgalardan daha yavaş yayılır. Geri dönen sinyal, hidrometeorun büyüklüğü, sayısı, şekli, doğrultusu, radardan olan mesafesi ve polarizasyon durumuna göre farklı faz değişimlerine sahiptir.

17 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Spesifik Diferansiyel Faz, K DP Spesifik Diferansiyel Faz Ø DP ’nin uzaklığa bağlı değişim oranıdır. K DP izotropik ve izotropik olmayan hidrometeorları birbirinden ayırt etmeye yarar. Ø DP ile kıyaslandığında, KDP kullanması ve ölçmesi daha kolay bir büyüklüktür.

18 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 K DP hidrometeorun basıklığı arttıkça artar. K DP hidrometeorun dielektrik sabiti arttıkça artar. Yağmur gibi yatay ebatı dikey ebatından büyük olan parçacıklarda yatay polarize dalganın faz farkı daha büyüktür. Bu yüzden de dikey polarize dalgadan daha yavaş yayılır. Sonuç olarak, büyük ve yassı parçacıkların yatay faz farkı dikey faz farkından büyüktür.

19 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 K DP damla büyüklüğünü hakkında bilgi verir. K DP, yağış miktarı R’ye reflektivite Z’den daha lineer bağlıdır. S-bant radarlardaki diferansiyel faz farkı C-bant radarlara göre daha azdır. Bu yüzden S-bant radarlarda K DP ’nin ölçümü oldukça zordur.

20 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Büyük yağmur tanecikleri için KDP büyüktür. Küresel ya da küreye yakın hidrometeorlar için (dolu gibi) KDP küçüktür. Bu özelliği sayesinde yağmur ve dolunun ayırt edilmesinde oldukça faydalıdır.

21 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Avantajlar: Radarın ölçtüğü güçten ve güç kalibrasyonundan bağımsızdır. Sinyalin zayıflama miktarından bağımsızdır. Parçacık boyutlarının farklılığına daha az hassastır. Sıvı su içeriği için iyi bir göstergedir. Kısmi ışın engeIlenmesinden etkilenmez. Dezavantajlar: Hidrometeor konsantrasyonundan etkilenir. Algılanabilecek miktarda bir faz kayması olmadıkça ölçülemez.

22 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 CSU-ICE Algoritması

23 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Spesifik Diferansiyel Faz, K DP Z HH K DP Yağmur ya da ıslak dolu

24 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Korelasyon Sabiti, ρ HV ρ HV (0) yatay darbenin yatay yansıması ile dikey darbenin dikey yansıması arasındaki korelasyondur. S sinyal gücü, S * S’in kompleks eşleniğidir

25 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 ρ HV erime seviyesinin iyi bir indikatörüdür. ρ HV ’nin karışık bir yağışta karışık olmayan homojen bir yağışa oranla daha düşük olması beklenir. Yatay ve dikey geri yansımalar mükemmel bir şekilde birbirine uyamayacağından ve elde edilme zamanları farklı olabileceğinden korelasyon sabiti doğal olarak 1’den düşük olacaktır.

26 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Korelasyon katsayısı; –Parçacıkların yönelimleri ve şekilleri farklılaştıkça, –Parçacıklar düzensiz şekillerde ve ıslak ise, –Farklı tipte parçacıklar karışık halde bulunuyorsa düşer. Radar kalibrasyonundan etkilenmez. Yayılma etkilerinden etkilenmez. Hidrometeor (parçacık) konsantrasyonundan bağımsızdır.

27 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 –Yağmur damlacıkları için korelasyon katsayısı en az 0.98 gibi değerler alır, özellikle küreye yakın şekilli yağmur damlaları için yüksektir. –Çok büyük dolu ve Parlak Bant durumunda farklı şekillerde hidrometeorların karışık halde bulunması korelasyon katsayısını 0.9 civarına düşürür. –Clutter ve anormal yayılım sonucu elde edilen ekolar düşük korelasyon değerine sahiptirler. Bu tip durumlarda yatay ve dikey polarizasyonlu yansımalar birbirine göre neredeyse rastgele bir dağılım gösterirler.

28 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan SNOW ~ CLUTTER ~ CHAFF ~ Korelasyon Sabiti, ρHV

29 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Lineer Depolarizasyon Oranı, LDR LDR yatay darbenin dikey ekosunun, yatay darbenin yatay ekosuna ( ya da tam tersi) oranıdır. Alıcının ortogonal ve paralel polarizasyonlarda ölçtüğü güçlerin oranıdır. LDR VH =10log 10 (Z VH /Z HH ) ya da LDR HV =10log 10 (Z HV /Z VV )

30 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 LDR küresel olmayan parçacıkların düşüş açısına göre değişir ve 45  için maksimum değer alır. Bu yüzden LDR kar için çok büyük, su için ise oldukça küçüktür. Yağmur damlaları için pek faydalı bir parametre değildir. Konvektif fırtınalarda hidrometeorun fazını tespit etmekte kullanılır.

31 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 LDR, özellikle karışık yağış içinde hidrometeor tipi ayırımı için çok faydalıdır. LDR, parlak bant (bright band) tabakasındaki eriyen karı tespit emek ve yağmur-buz ayırımı yapmak için kullanılır. LDR sinyallerinde yer clutterları oldukça anormal gözükürler.

32 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 LDR düzensiz şekildeki hidrometeorlar için yüksektir. Ayrıca dielektrik sabiti büyüdükçe LDR de artar. Islak dolu için LDR oldukça iyi bir indikatördür. LDR, ZDR ile birlikte değerlendirildiğinde dolunun ebatları hakkında bilgi de verir.

33 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Polarimetrik veriler sayesinde hidrometeorlar sınıflandırılabilir. Karar ağacı (decision tree), klasik istatistik teori, bulanık mantık (fuzzy logic), sinir ağları teknikleri (neural network) vb. teknikler, otomatik hidrometeor sınıflandırılmasında kullanılan tekniklerdir. Bunların arasında bulanık mantık tekniği en uygun yöntemdir. Hidrometeor Sınıflandırması

34 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan

35 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Hidrometeor Sınıflandırması

36 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

37 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Hidrometeorlar, yağmur, dolu, graupel, kar vb. gibi meteorolojik, böcek, kuş, chaff, deniz clutter gibi meteorolojik olmayan saçıcı sınıflarına ayrılabilir. Bulanık mantık algoritmaları belirsizlik hesabı yapar. Polarimetik parametreler kullanılarak 0 -1 arası ihtimaller “bulanık” bölge içinde olarak tanımlanır.

38 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Örneğin, yağmur ve doluyu nasıl ayırt ederiz? Z DR tek başına bu ayırım için yeterli değildir. Sıfıra yakın Z DR değeri dolu ya da çisentiye ait olabilir. Çünkü her iki yağış tipi de yaklaşık küreseldir. Diferansiyel reflektivite Z DR ile Reflektivite faktörü Z birlikte değerlendirildiğinde, dolunun çisentiye göre daha fazla reflektivite verdiği görülür.

39 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Z= 53 dBZ ve Z DR = 1.5 dB Radar dünyasındaki çalışmalar bu kombinasyonun şiddetli yağmur, küçük dolu ya da her ikisinin karışımından elde edilebileceğini göstermiştir. Bu durum için bulanık mantık algoritmaları Z - Z DR kombinasyonuna düşük ağırlık vererek bunun yerine daha yararlı olabilecek, örneğin Z - K DP kombinasyonuna ağırlık verir.

40 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 JPOLE (NSSL) Algoritması (Chandrasekar et al. 1993; Petersen et al. 1999; Cifelli et al. 2002, 2003, 2005; Ryzhkov et al. 2005a,b;Giangrande and Ryzhkov 2008).

41 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan Z DR – Z HH

42 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan K DP – Z HH

43 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan LDR – Z HH

44 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 ρ HV – Z HH

45 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 LDR – Z DR

46 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 Polarimetik parametrelerin tüm olası kombinasyonları algoritma tarafından test edilerek ağırlık fonksiyonu elde edilir. En güvenilir kombinasyona en fazla ağırlık, en az güvenilir olanına da en az ağırlık verilir.

47 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

48 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013

49 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan

50 Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan


"Analiz ve Tahmin Teknikleri Eğitimi Antalya, Nisan 2013 1 Bölüm 5: DUAL POLARİZASYON Dr. Kurtuluş ÖZTÜRK." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları