Radar
Il radar meteorologico è uno strumento di rilevamento e di monitoraggio delle precipitazioni. Il principio di funzionamento consiste nell'emissione di un'onda elettromagnetica di data lunghezza d'onda λ, la quale, investendo un oggetto ("bersaglio") posto ad una certa distanza r, viene riflessa in tutte le direzioni, inclusa quella di origine. Una volta ricevuta dal radar, l'eco viene elaborata per estrarre informazioni sul tipo di bersaglio, sulla sua distanza, sulla sua velocità radiale e sulla tipologia di particella precipitante.

Un sistema radar è costituito dalle seguenti parti fondamentali: trasmettitore, ricevitore, antenna, processore del segnale radar (RSP = Radar Signal Processor) e unità di presentazione ed elaborazione prodotti radar (RDP = Radar Data Processor).

Il trasmettitore è il cuore dello strumento, l'apparato che genera ed emette il segnale. L'antenna, generalmente una parabola, ha il duplice scopo di irradiare il segnale radar nell'ambiente e di captare gli echi riflessi dai bersagli meteorologici, convogliandoli verso il ricevitore che li amplifica e li elabora. Essa è in grado di ruotare verticalmente (elevazione) ed orizzontalmente (azimuth). Un giro completo (360°) in azimuth ad elevazione fissata permette così di effettuare rapidamente un monitoraggio dell'area circostante, entro la portata dello strumento.

Il RSP è un calcolatore dedicato che campiona e media nello spazio il segnale ricevuto, 'ripulendolo' da eventuali echi spuri; infine il RDP consente l'elaborazione e la visualizzazione in forma grafica dei diversi prodotti radar.

Un'ulteriore caratteristica comune a molti radar meteorologici è la possibilità di stimare la velocità V del bersaglio, facendo uso dell'effetto doppler. Un secondo aspetto utile della modalità doppler è la capacità di discriminare tutti gli oggetti fermi, o che si muovono a basse velocità: in tal modo è possibile identificare gli echi provenienti dal terreno (ground clutter), eliminandoli a priori, prima della visualizzazione sullo schermo.

Inoltre i radar dotati di doppia polarizzazione sono in grado di emettere e di ricevere le onde elettromagnetiche sia rispetto alla polarizzazione orizzontale che a quella verticale. Questo permette, tra l'altro, di distinguere la tipologia delle particelle precipitanti, ovvero la fase, le dimensioni ed altre informazioni attinenti alle idrometeore in questione.

Nei radar meteorologici l'intensità dell'eco (o riflettività) Z, misurata in dB, è legata all'intensità della precipitazione R (mm/h). La trasformazione da Z ad R rappresenta uno dei nodi cruciali della teoria del radar meteorologico. La relazione che lega le due grandezze, infatti, è semi-empirica, e dipende fortemente dal tipo di precipitazione (stratiforme, convettiva), oltre a variare all'interno e nell'arco di vita della stessa. Tra le relazioni più usate, è degna di nota la Marshall-Palmer (1948): Z = 200 R^1.6; in base a tale relazione si può stimare che 23dBZ corrispondano a circa 1 mm/h di intensità di precipitazione, mentre al di sopra di questo valore l'intensità raddoppi per ogni incremento di 5 dBZ.

Alcune delle grandezze fondamentali misurate dal radar, ad esempio la riflettività Z e la velocità radiale V (m/s), possono essere monitorate e poi visualizzate utilizzando diverse geometrie di scansione. I formati di scansione, e visualizzazione, più comunemente utilizzati includono:

• PPI (Plan Position Indicator): rotazione di 360° in azimuth ad elevazione costante. L'immagine bidimensionale ottenuta ha la peculiarità di mostrare quote crescenti con la distanza r dal radar.
• CAPPI (Constant Altitude Plan Position Indicator): ottenuto da più PPI ad elevazioni diverse, mostra una sezione orizzontale dell'atmosfera, a quota costante.
• RHI (Range Height Indication): sezione verticale dell'atmosfera, ottenuta con movimento in elevazione, ad azimuth costante.
• VMI (Maximum Vertical Intensity): il valore massimo della riflettività presente sulla colonna verticale di ogni punto geografico.

I radar meteorologici permettono di ottenere ulteriori informazioni sulla precipitazione, utilizzando diversi "prodotti radar". Tra questi, i più usati sono la già citata intensità di pioggia al suolo R, in mm/h, ed il cumulato di pioggia al suolo, in mm, ambedue visualizzati su un piano.

Il radar meteorologico dell'ARPAS è installato sulla cima del Monte Rasu (1259 m, catena del Goceano). Lo strumento, che ha sostituito il precedente GPM-250C installato dal 1998, è un METEOR 735CDP10-RoEl di fabbricazione Leonardo Germany Gmbh, operante in banda C (λ=5.5 cm), dotato di trasmettitore a magnetron, antenna a paraboloide con diametro 4.3 m, doppia polarizzazione, ricevitore digitale, funzionamento in modalità doppler, portata massima sino a 500 Km.