International audienceGround-based continuous observation of non-precipitating clouds and fo

Bertrand, Fabrice

Brett, Williams

Caudoux, Christophe

Delanoë, Julien

Dupont, Jean-­‐charles

Haeffelin, Martial

Parent Du Châtelet, Jacques

Protat, Alain

Vinson, Jean-Paul

HAL-Ecole des Ponts ParisTech

BASTA : a 95GHz FM-­‐CW Cloud radar

HAL UVSQ

HAL-INSU

BASTA : a 95GHz FM--CW Cloud radarJulien Delanoe¨, Jean-Paul Vinson, Williams Brett, Fabrice Bertrand,Christophe Caudoux, Alain Protat, Martial Haeffelin, Jean--charles Dupont,Jacques Parent Du ChaˆteletTo cite this version:Julien Delanoe¨, Jean-Paul Vinson, Williams Brett, Fabrice Bertrand, Christophe Caudoux, etal.. BASTA : a 95GHz FM--CW Cloud radar. Journe´e Scientifique SIRTA 2014, Jun 2014,Palaiseau, France. 2014. <hal-01108926>HAL Id: hal-01108926https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01108926Submitted on 23 Jan 2015HAL is a multi-disciplinary open accessarchive for the deposit and dissemination of sci-entific research documents, whether they are pub-lished or not. The documents may come fromteaching and research institutions in France orabroad, or from public or private research centers.L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, estdestine´e au de´poˆt et a` la diffusion de documentsscientifiques de niveau recherche, publie´s ou non,e´manant des e´tablissements d’enseignement et derecherche franc¸ais ou e´trangers, des laboratoirespublics ou prive´s.BASTA : a 95GHz FM‐CW Cloud radar   J. Delanoë*, J.‐P. Vinson*, W. BreC*, F. Bertrand*, C. Caudoux*, A. Protat+, M. Haeﬀelin%, J.‐C. Dupont%, J. Parent du Chatelet& *LATMOS, +CAWR, %IPSL, &Météo‐France                           Low level clouds/fog Cirrus/stratus & precipitaWon  Snow event at SIRTA Blower: Remove water remaining on the radome ALS: LIDAR [ ]referencereceived ChirpChirpFFTR ×=*11011+−==∑−=nniinRRnPPPImpulse Response (R) for each chirp (Radial) Once you have R you are back to a pulse radar: We use PPP (Pulse Pair Processing) to derive Doppler velocity (phase) and reﬂecWvity (module) for n radar gates Pulses ConWnuous and frequency modulated ConWnuous Weight:  Around 70kg L x w x h :  154 x 94 x 62 cm  Instead of emifng high energy for a short period, we emit conWnuously less energy. => At the end the same amount of energy is sent! A  chirp modulates the frequency of the wave in order to code the informaWon  Modes  Range (km) Doppler max (m/s) Sensi7vity dBZ@1km (3s) Targets 12.5 m  6  ±10  ~‐38  Fog, low level clouds and drizzle  25 m  12  ±5  ~‐44  Fog, low level clouds and drizzle and ice clouds 100 m  12  ±5  ~‐50  Cirrus 200 m  12  ±5  ~‐53  High cirrus  Examples Objec7ves Ground‐based conWnuous observaWon of non‐precipitaWng clouds and fog (SIRTA).  ! Scien7ﬁc aims :  –  Improve representaWon of clouds and associated processes in climate and forecast models. –  InformaWon at diﬀerent Wme scales on dynamical cloud processes, microphysics and radiaWve processes.  –  BeCer understanding of fog processes –  RefracWvity studies ! Opera7onal aims :  –  ContribuWon to the development of cloud observaWon staWons for a future assimilaWon of cloud products. –  ValidaWon of spaceborne acWve remote sensing instruments, cloud radars and lidars (A‐Train : CALIPSO/CloudSat, EarthCARE in 2016). !  Industrial aim : development of a low cost radar for large scale deployment. MulW‐layer clouds Signal processing‐synop7c Speciﬁca7ons ! Cost                                                    < 100 k€ ! Antenna diameter                                 60 cm ! Power                                                    ~1 W ! VerWcally poinWng, bistaWc, no polarisaWon. What does FM‐CW stand for?  FM‐CW (Frequency Modulated ‐ ConWnuous Wave)  ! Principle: Compensate the lack of power by emifng conWnuous signal.  As we do not have pulse, the frequency is modulated to be able to determine the echo distance.  Low power ampliﬁer (1W vs 1‐2kW for pulsed radar) => cheaper! 

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https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01108926

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