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Extração de dados da direção do vento a partir de radar HF
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Authors
Abstract(s)
O elevado interesse nas condições ambientais e a necessidade de observar o estado do mar e da atmosfera proporciona a utilização de sistemas de radar de alta frequência (HF), capazes de monitorizar grandes áreas costeiras. Durante uma fase experimental em 2017/18, fizeram-se medições da superfície do oceano por duas estações de radar de alta frequência (13,5 MHz) da CODAR SeaSonde, pelo Projeto Observatório Oceânico da Madeira. O objetivo deste trabalho consiste em utilizar os dados obtidos por este sistema de radar HF para extrair a direção dos ventos de superfície na zona costeira da Madeira. Descreve-se o funcionamento destes sistemas e como estes respondem às ondas do mar, identificam-se as diferenças entre os vários sistemas operacionais e caracterizam-se mais detalhadamente os sistemas da CODAR. Efetua-se um estudo sobre como extrair a informação da direção do vento a partir de um radar HF, onde são analisadas diversas abordagens. Aplicam-se diferentes abordagens para obter a direção do vento, derivada da razão das linhas de Bragg do eco do mar, e comparam-se os resultados provenientes desses métodos com os dados de satélite e do modelo numérico Weather Research and Forecasting (WRF). Os algoritmos utilizados que são baseados na relação dos picos de Bragg não permitem determinar a velocidade do vento. Para isso, teríamos de ter dados de outros sistemas de radar, como por exemplo, os de multi-frequência (MCR) e recorrer a modelos mais complexos. Neste trabalho apresentam-se resultados do mapeamento da direção do vento em dois períodos de maior intensidade na costa sul da ilha da Madeira, numa distância até aproximadamente 57 km (35 milhas náuticas) da costa. É demonstrado que é possível extrair a informação dos ventos de superfície do oceano a partir dos sistemas de radar HF, numa vasta área, com possibilidade de adquirir informação em tempo real com registos horários.
The concern about environmental conditions and the need to observe the state of the sea and weather leads to the use of High Frequency (HF) radar system capable of monitoring large coastal areas. During an experimental phase in 2017/18, ocean surface measurements were taken by two CODAR SeaSonde high frequency (13,5 MHz) radar stations by the Madeira Ocean Observatory Project. The objective of this work is to extract the direction of sea surface winds with the use of the data obtained by this HF radar system. This work describes how HF radar systems work, how they respond to sea waves, identifies the differences between operating systems, and analyses the CODAR systems in more detail. Different approaches are used to obtain the wind direction derived from the Bragg line ratio of the sea echo, and compare the results with satellite data and the Weather Research and Forecasting (WRF) numerical model. The algorithms used, which are based on the ratio of Bragg peaks, cannot detect wind speed. This work presents results of the wind direction mapping in two periods of greater intensity on the south coast of Madeira, at a distance of approximately 57 km (35 nautic miles) from the coast. It is demonstrated that it is possible to extract information from ocean surface winds from HF radar systems over a wide area, with the possibility of acquiring real-time information with hourly records.
The concern about environmental conditions and the need to observe the state of the sea and weather leads to the use of High Frequency (HF) radar system capable of monitoring large coastal areas. During an experimental phase in 2017/18, ocean surface measurements were taken by two CODAR SeaSonde high frequency (13,5 MHz) radar stations by the Madeira Ocean Observatory Project. The objective of this work is to extract the direction of sea surface winds with the use of the data obtained by this HF radar system. This work describes how HF radar systems work, how they respond to sea waves, identifies the differences between operating systems, and analyses the CODAR systems in more detail. Different approaches are used to obtain the wind direction derived from the Bragg line ratio of the sea echo, and compare the results with satellite data and the Weather Research and Forecasting (WRF) numerical model. The algorithms used, which are based on the ratio of Bragg peaks, cannot detect wind speed. This work presents results of the wind direction mapping in two periods of greater intensity on the south coast of Madeira, at a distance of approximately 57 km (35 nautic miles) from the coast. It is demonstrated that it is possible to extract information from ocean surface winds from HF radar systems over a wide area, with the possibility of acquiring real-time information with hourly records.
Description
Keywords
Radar HF Medições da direção do vento CODAR SeaSonde Deteção remota HF radar Wind direction measurements CODE SeaSonde Remote sensing Engenharia Eletrotécnica - Telecomunicações . Faculdade de Ciências Exatas e da Engenharia