Desarrollo de técnicas de predicción de la atenuación atmosférica en ondas milimétricas a partir de teledetección radar de fenómenos meteorológicos

Abstract

La propagación de ondas milimétricas en la troposfera se ve afectada por la atenuación provocada por los fenómenos meteorológicos, especialmente la lluvia, pero también por las nubes y otros parámetros como la temperatura y la humedad. En los sistemas de radiocomunicaciones, es necesario tener en cuenta esta atenuación en su diseño y operación. De manera complementaria, es posible implementar sistemas de teledetección de los fenómenos meteorológicos operando en estas bandas de frecuencias.
El objetivo de este Trabajo de Fin de Máster (TFM) es la caracterización y evaluación del uso de radares de ondas milimétricas (24 GHz) para la teledetección y caracterización de fenómenos atmosféricos y la predicción de la atenuación provocada por estos fenómenos. El presente TFM ha sido realizado dentro del proyecto SPADERadar financiado por la Comunidad de Madrid y desarrollado en el Grupo de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (GTIC) de la ETSI de Telecomunicaciones de la Universidad Politécnica de Madrid, haciendo uso de los datos recogidos por los instrumentos de teledetección disponibles en el Grupo, en particular el radar Doppler de apuntamiento vertical modelo METEK MRR-2 y el disdrómetro láser Thies.
Además de un estudio teórico de los instrumentos de teledetección usados, se ha realizado un análisis profundo de los datos recogidos por los mismos durante los años 2007-2017 en la azotea del edificio C de la ETSIT UPM donde se encuentran instalados. Se ha llevado a cabo el procesado de los datos del radar y de otros datos meteorológicos recogidos en el último año disponible y se han cotejado con los resultados previamente obtenidos en el Grupo para otros años. Para ello, ha sido necesario realizar una validación de los datos, de manera que se han desechado aquellos que no resultan útiles para el análisis y completar la base de datos de intensidad de lluvia y DSD (densidad espectral de partículas) del periodo total.
Ya que los eventos de lluvia son fenómenos atmosféricos con un considerable impacto en la propagación a medida que se aumenta la frecuencia de la señal transmitida, se ha llevado a cabo el cálculo de la atenuación causada por estos en las bandas de estudio. Se ha dimensionado su impacto, el cual puede ser muy variable dependiendo de las características del evento y de la frecuencia, por lo cual se utiliza un software de clasificación de eventos ya disponible, para poder parametrizar de forma más adecuada los efectos causados. Se han comparado las predicciones de atenuación obtenidas con el radar y otros instrumentos con las medidas disponibles en el Grupo de atenuación en enlaces terrenales y por satélite, así como con los modelos del UIT-R. A partir de la comparación de los resultados obtenidos, se extraen las conclusiones oportunas sobre la aplicación de este tipo de información meteorológica y de teledetección en la predicción de atenuación en enlaces radioeléctricos en ondas milimétricas.