Introdução à tecnologia de radar HF

As frequências do espectro radioeléctrico entre os 3 e os 30 MHz (com comprimentos de onda entre 10 e 100m) formam a banda HF (High Frequency). Para os radares oceanográficos, o limite superior estende-se aos 50 MHz. Um sinal HF polarizado verticalmente propaga-se num meio condutor (superfície do oceano), atingindo distâncias para além do horizonte, muito para além do ponto em que os comuns radares de micro-ondas perdem alcance, sendo que nem a chuva nem o nevoeiro afecta a propagação destes sinais.

O oceano é uma superfície rugosa, com ondas de diferentes períodos. Quando um sinal de radar colide com ondas com comprimentos de onda entre 3-50 m, o sinal é reflectido em diversas direcções. No entanto, o sinal apenas é devolvido para a sua fonte apenas quando a onda oceânica possui metade do comprimento de onda do sinal electromagnético E a onda oceânica propaga-se numa trajectória radial ao radar, em qualquer direcção (aproximando-se ou afastando-se deste). Este eco soma-se de forma coerente (construtiva), resultando-se num sinal mensurável com um comprimento de onda específico. Isto é conhecido como o Princípio de Bragg. No caso das frequências HF/VHF utilizadas (4-50 MHz), as ondas oceânicas que reflectem estes sinais possuem entre 1.5 e 5 s de período.

O que torna o radar HF particularmente útil para mapeamento de correntes é que as ondas oceânicas associadas aos sinais HF estão sempre presentes. Em seguida apresentam-se 3 frequências HF típicas e as correspondentes ondas oceânicas que produzem o eco de Bragg:

Frequência de emissão: 25 MHz > onda electromagnética: 12 m > onda oceânica: 6 m

Frequência de emissão: 12 MHz > onda electromagnética: 25 m > onda oceânica: 12.5 m

Frequência de emissão: 5 MHz > onda electromagnética: 60 m > onda oceânica: 30 m

Até agora, são conhecidos três factos acerca da onda de Bragg: o seu comprimento, período e velocidade de propagação (obtido através da relação de dispersão que relaciona o comprimento de onda e a velocidade de propagação em águas profundas). O eco recebido apresenta, no espectro Doppler, um desvio em frequência. No caso de não existirem correntes oceânicas, esta frequência está relacionada com a velocidade de propagação da onda. No entanto, os desvios observados não coincidem exactamente com a velocidade teórica, dado que incluem não só a velocidade teórica da onda mas também a influência da corrente, na sua componente radial ao radar.

A profundidade da corrente que influencia a velocidade das ondas depende do período e comprimento destas. A corrente que influencia as ondas de Bragg encontra-se no primeiro metro de da coluna de água (ou nos primeiros 2.5 metros, quando a transmissão encontra-se entre 4-6 MHz.

Desta forma, ao se subtrair a velocidade teórica da onda à informação Doppler, é possível determinar a componente radial da velocidade da corrente superficial.

Quando dois ou mais radares cobrem a mesma área do oceano, com distintos pontos de medição, é possível combinar as diferentes componentes radiais de forma a se obter um vector de corrente superficial total.

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