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Telerilevamento da radar ad apertura sintetica : modelli elettromagnetici e metodo statistico di inversione

Informazioni tesi

  Autore: Gabriele Poccia
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2006-07
  Università: Università degli Studi dell'Aquila
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria delle telecomunicazioni
  Relatore: frank Silvio Marzano
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 149

Starting from a brief overview about X-band SAR radar systems, we introduce a direct electromagnetic model that is able to simulate (Matlab environment) X-SAR responses corresponding to known input 2-D precipitation structures, where we previously provide a reference geometry in the cross-track plane. Then, an inverse statistical model is provided,to retrieve the precipitation values (especially at the ground) from X-SAR simulated or real data (coming from satellitar images of DLR archive about SIR-C/X-SAR mission). It’s thus possible to retrieve the entire 2-D precipitation structure corresponding to an input measure signal.
The results are quite good after having validated them with an accurate numerical error analysis,when we’re inverting the simulated data; on the other hand,when we proceed to invert the real data,a comparison with an alternative model (based upon Volterra Integral Equations) is provided, with a good according between both of them.

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Introduzione Introduzione La precipitazione è uno dei più importanti fenomeni atmosferici dato che ha un forte impatto sulla circolazione atmosferica su scala globale e su scala locale. Circa il 70-85% del calore che l’atmosfera globale riceve (e che, d’altro lato, bilancia le perdite nette di radiazione) viene rilasciato come calore latente nella genesi della precipitazione [Simpson et al., 1996; Barry and Chorley, 1987; Salby, 1996]. Le celle temporalesche possono essere di tipo stratiforme o convettivo. Le prime si trovano frequentemente nelle aree ad elevata latitudine, mentre le seconde caratterizzano soprattutto le zone tropicali e subtropicali (nei Tropici, il 50-80% della precipitazione è di carattere convettivo) [Houze, 1997]. Esse hanno tipicamente diametri compresi tra 4 e 12 km, durata temporale che va da 10 a 30 minuti e possono presentarsi singolarmente o in cluster. Occasionalmente vengono osservate le cosiddette supercelle con diametri che superano i 70 km. La pioggia stratiforme è generalmente molto meno intensa ma dura più a lungo di quella convettiva [1]. Numerosi studi [2] condotti durante la missione TRMM (Tropical Rainfall Measurement Mission) hanno dimostrato la possibilità di raggiungere, attraverso misure di precipitazione da satellite, una migliore comprensione del ciclo idrologico globale. Il Precipitation Radar (PR) del TRMM ha fornito ottimi profili di precipitazione lungo i tropici. Una descrizione del TRMM e alcuni risultati scientifici che sono stati ottenuti da esso possono essere reperiti in Kummerow et al. (2000) [3]. La missione GPM (Global Precipitation Measurement) della NASA (National Aeronautics and Space Administration) nasce come evoluzione del TRMM; essa migliorerà le misure di precipitazione e le estenderà a latitudini maggiori. Il satellite principale impiegato nella missione GPM avrà a bordo un imager a microonde accoppiato ad un radar a doppia frequenza operante nelle bande Ku e Ka. Il GPM acquisirà anche dati da una costellazione di satelliti che espanderà la copertura fornita da quello principale. Le misure di precipitazione di questa costellazione possono essere complementate da informazioni addizionali acquisite da radar ad apertura sintetica operanti in banda X (X-SAR). Quest’ultima non è troppo distante da quella Ku impiegata dai radar del TRMM e del GPM. Atlas e Moore (1987) [4] hanno dimostrato che il SAR può ricavare dati sulla precipitazione a partire dalla NRCS (Normalized Radar Cross Section) usando l’equazione dei radar ad apertura reale. Le intensità medie di pioggia sono già state determinate, a partire da misure X-SAR, da Jameson et al. (1997) [5], Moore et al. (1997) [6] e Melsheimer et al. (1998) [7]. Sulla Terra, dove i radiometri a microonde hanno un successo limitato, le misure di precipitazione X-SAR possono portare significativi benefici. Sebbene, infatti, la radiometria a microonde fornisca stime abbastanza robuste dell’intensità di pioggia su sfondo oceanico, la sua determinazione su terra dipende pesantemente dallo scattering da idrometeore ghiacciate nella parte superiore delle nuvole, ma le relazioni fra il ghiaccio nella porzione superiore e la pioggia in quella inferiore sono problematiche. Le stime di precipitazione X-SAR possono essere importanti specialmente su sfondo montuoso dove la capacità di osservazione dei radar a terra e del PR è limitata. La comunità idrometereologica può inoltre trarre vantaggio dalle missioni satellitari già pianificate da due agenzie spaziali europee. Il TSX (Terra SAR-X) è 3

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Parole chiave

apertura sintetica radar
inverse model
radar systems
telerilevamento ambientale
x-band sar radar systems
x-sar

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