On the characteristics of 150-km echoes observed in the Brazilian longitude sector by the 30 MHz São Luís radar
- 1. Atmospheric and Space Technology Research Associates (United States)
- 2. National Institute for Space Research
- 3. Instituto Geofísico del Perú
Description
Abstract. We present long-overdue details about the intensity and spectral characteristics of 150-km echoes observed by the São Luís radar in Brazil. The São Luís observations show that the echoes usually come from multiple scattering layers that descend in altitude before local noon, and ascend during afternoon hours, similar to what has been found in observations made in other longitude sectors. The layers are usually 3–5 km thick and located, mostly, between 130 and 170 km altitude. The measurements also show variations in echo intensity that are similar to observations made at other equatorial and off-equatorial sites. Analysis of observations made during 2008 shows significant (>37%) monthly occurrence rates for every month. Reduced occurrence rates were observed around March Equinox. We associate this reduction in occurrence rate, however, to a non-geophysical factor. An increase in the daytime sky noise in the months around March Equinox causes a decrease in the signal-to-noise ratio (SNR) of the echoes, which makes them less distinguishable in our analysis. A higher occurrence of weaker echoes around March Equinox was confirmed by an statistical analysis of the seasonal variation of echo intensities. Strong, long-lasting and, therefore, more noticeable echoing layers, however, were observed between June and early September compared to other months in 2008. Spectral analyses show that most of the echoes have negative mean Doppler shifts indicating upward velocities. The echoes also have narrow spectral widths of only a few m s−1. Finally, we also found that the mean Doppler shift of the observed echoes can vary noticeably with altitude at times. Using spaced antenna measurements we show that this is caused by the wide field-of-view of the radar and the spatial distribution of the scatterers within the radar beam.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الملخص. نقدم تفاصيل طال انتظارها حول الشدة والخصائص الطيفية لأصداء 150 كم التي لاحظها رادار ساو لويس في البرازيل. تُظهر ملاحظات ساو لويس أن الأصداء عادة ما تأتي من طبقات متناثرة متعددة تنحدر في الارتفاع قبل الظهر المحلي، وترتفع خلال ساعات ما بعد الظهر، على غرار ما تم العثور عليه في الملاحظات التي تم إجراؤها في قطاعات خطوط الطول الأخرى. عادة ما تكون الطبقات بسماكة 3–5 كم وتقع، في الغالب، على ارتفاع يتراوح بين 130 و 170 كم. تُظهر القياسات أيضًا اختلافات في شدة الصدى تشبه الملاحظات التي تم إجراؤها في المواقع الاستوائية وغير الاستوائية الأخرى. يُظهر تحليل الملاحظات التي تم إجراؤها خلال عام 2008 معدلات حدوث شهرية كبيرة (>37 ٪) لكل شهر. لوحظ انخفاض معدلات الحدوث في حوالي شهر مارس الاعتدال. ومع ذلك، فإننا نربط هذا الانخفاض في معدل الحدوث بعامل غير جيوفيزيائي. تؤدي الزيادة في ضوضاء السماء أثناء النهار في الأشهر المحيطة بشهر مارس الاعتدال إلى انخفاض في نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) للأصداء، مما يجعلها أقل تميزًا في تحليلنا. تم تأكيد ارتفاع حدوث أصداء أضعف حول اعتدال مارس من خلال تحليل إحصائي للتباين الموسمي لشدة الصدى. ومع ذلك، لوحظت طبقات صدى قوية وطويلة الأمد، وبالتالي أكثر وضوحًا، بين يونيو وأوائل سبتمبر مقارنة بالأشهر الأخرى في عام 2008. تظهر التحليلات الطيفية أن معظم الأصداء لها متوسط تحولات دوبلر سلبي يشير إلى سرعات صاعدة. تحتوي الأصداء أيضًا على عروض طيفية ضيقة لا تزيد عن بضع m s−1. أخيرًا، وجدنا أيضًا أن متوسط تحول دوبلر للأصداء المرصودة يمكن أن يختلف بشكل ملحوظ مع الارتفاع في بعض الأحيان. باستخدام قياسات الهوائي المتباعدة، نظهر أن هذا ناتج عن مجال الرؤية الواسع للرادار والتوزيع المكاني للمشتتات داخل شعاع الرادار.Translated Description (French)
Résumé. Nous présentons des détails attendus depuis longtemps sur l'intensité et les caractéristiques spectrales des échos de 150 km observés par le radar de São Luís au Brésil. Les observations de São Luís montrent que les échos proviennent généralement de multiples couches de dispersion qui descendent en altitude avant midi local et remontent pendant les heures de l'après-midi, comme cela a été trouvé dans les observations faites dans d'autres secteurs de longitude. Les couches ont généralement une épaisseur de 3 à 5 km et sont situées, pour la plupart, entre 130 et 170 km d'altitude. Les mesures montrent également des variations de l'intensité de l'écho qui sont similaires aux observations effectuées sur d'autres sites équatoriaux et hors équateur. L'analyse des observations faites au cours de 2008 montre des taux d'occurrence mensuels significatifs (>37%) pour chaque mois. Des taux d'occurrence réduits ont été observés autour de l'équinoxe de mars. Nous associons cependant cette réduction du taux d'occurrence à un facteur non géophysique. Une augmentation du bruit du ciel diurne dans les mois autour de l'équinoxe de mars provoque une diminution du rapport signal sur bruit (SNR) des échos, ce qui les rend moins discernables dans notre analyse. Une fréquence plus élevée d'échos plus faibles autour de l'équinoxe de mars a été confirmée par une analyse statistique de la variation saisonnière des intensités d'écho. Cependant, des couches d'écho fortes, durables et donc plus visibles ont été observées entre juin et début septembre par rapport aux autres mois de 2008. Les analyses spectrales montrent que la plupart des échos ont des décalages Doppler moyens négatifs indiquant des vitesses ascendantes. Les échos ont également des largeurs spectrales étroites de seulement quelques m s−1. Enfin, nous avons également constaté que le décalage Doppler moyen des échos observés peut varier sensiblement avec l'altitude à certains moments. En utilisant des mesures d'antennes espacées, nous montrons que cela est causé par le large champ de vision du radar et la distribution spatiale des diffuseurs dans le faisceau radar.Translated Description (Spanish)
Resumen. Presentamos detalles largamente atrasados sobre la intensidad y las características espectrales de los ecos de 150 km observados por el radar de São Luís en Brasil. Las constataciones de São Luís muestran que los ecos suelen provenir de múltiples capas de dispersión que descienden en altitud antes del mediodía local, y ascienden durante las horas de la tarde, similar a lo que se ha encontrado en las constataciones realizadas en otros sectores de longitud. Las capas suelen ser de 3–5 km de espesor y ubicadas, en su mayoría, entre 130 y 170 km de altitud. Las mediciones también muestran variaciones en la intensidad del eco que son similares a las observadas en otros sitios ecuatoriales y fuera del ecuador. El análisis de las observaciones realizadas durante 2008 muestra tasas de ocurrencia mensuales significativas (>37%) para cada mes. Se observaron tasas de ocurrencia reducidas alrededor del equinoccio de marzo. Sin embargo, asociamos esta reducción en la tasa de ocurrencia a un factor no geofísico. Un aumento en el ruido del cielo durante el día en los meses alrededor del equinoccio de marzo provoca una disminución en la relación señal-ruido (SNR) de los ecos, lo que los hace menos distinguibles en nuestro análisis. Un análisis estadístico de la variación estacional de las intensidades de eco confirmó una mayor aparición de ecos más débiles alrededor del equinoccio de marzo. Sin embargo, se observaron capas de eco fuertes, duraderas y, por lo tanto, más notables entre junio y principios de septiembre en comparación con otros meses de 2008. Los análisis espectrales muestran que la mayoría de los ecos tienen desplazamientos Doppler medios negativos que indican velocidades ascendentes. Los ecos también tienen anchuras espectrales estrechas de solo unos pocos m s−1. Finalmente, también encontramos que el desplazamiento Doppler medio de los ecos observados puede variar notablemente con la altitud a veces. Usando mediciones de antenas espaciadas, mostramos que esto es causado por el amplio campo de visión del radar y la distribución espacial de los dispersores dentro del haz del radar.Files
angeo-29-1905-2011.pdf.pdf
Files
(641.0 kB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:dc6c50aa0659ceabb85ba6c33d99cda8
|
641.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- حول خصائص أصداء 150 كم التي لوحظت في قطاع خطوط الطول البرازيلية بواسطة رادار ساو لويس 30 ميغاهيرتز
- Translated title (French)
- Sur les caractéristiques des échos de 150 km observés dans le secteur de longitude brésilien par le radar São Luís de 30 MHz
- Translated title (Spanish)
- Sobre las características de los ecos de 150 km observados en el sector de longitud brasileño por el radar São Luís de 30 MHz
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2094667693
- DOI
- 10.5194/angeo-29-1905-2011
References
- https://openalex.org/W1636400572
- https://openalex.org/W1658183566
- https://openalex.org/W1985938098
- https://openalex.org/W1993706128
- https://openalex.org/W2002746896
- https://openalex.org/W2025017615
- https://openalex.org/W2044079658
- https://openalex.org/W2058129598
- https://openalex.org/W2059903348
- https://openalex.org/W2062094288
- https://openalex.org/W2071000925
- https://openalex.org/W2077731483
- https://openalex.org/W2079835197
- https://openalex.org/W2082003141
- https://openalex.org/W2084751083
- https://openalex.org/W2090680749
- https://openalex.org/W2110639414
- https://openalex.org/W2115400991
- https://openalex.org/W2115476323
- https://openalex.org/W2140469935
- https://openalex.org/W2157835900
- https://openalex.org/W2166976012