雷达气象学复习总结

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1、雷达气象学复习总结1、Rayleigh和Mie的异同：2r定义无量纲单位：当a<0.13时：Rayleigh散射；当a>0.13时Mie散射；不同点：1、Mie：越大，向前散射所占比越大；2、Mie侧向散射不为零，Rayleigh散射的侧向散射为零；3、Rayleigh前、后向散射相等，而Mie散射前向>后向，但是Mie后向散射仍大于Rayleigh散射时后向散射。相同点：1、两者发生时，入射波波长都和散射波波长相等；2、两者都是雷达探测降水的原理；3、Rayleigh是Mie的一种特殊形式。2、方向函数：246216rm1222方向函数：(,)(coscoss

2、in)42m2[0,360]：方位角[90,90]：仰角意义：表示散射能量的空间分布，在数值上等于单位入射能流密度在单位距离上的散射能量，但是它的量纲是面积。三维：绕X轴旋转一圈3、总散射截面Qs1总散射功率：PS(,)dsi4总散射截面：Qd(,)s4PQSssi意义：凡射到这个截面上的入射能量都被散射掉了，入射波在原前进方向上的能量因粒子散射而减小，单位时间内减小的能量是QS。si描述粒子总散射能力的大小，量纲为面积。4、Rayleigh散射的假设条件（1）要小于0.13，粒子半径r要远小于电磁波波长；（2）散射粒子的电学特性是各项

3、同性的；（3）散射粒子不带电；（4）入射波是周期变化的平面偏振波；（5）散射粒子不是导体，负折射指数不大5、MIE散射的特点（1）散射波是以粒子为中心的球面发射波；（2）散射波是横波，而且是椭圆偏振波；（3）散射波和入射波同频率；（4）散射波能流密度各向异性，前向散射>后向散射，越大，前向散射所占比例越大；（5）散射波性质与入射波波长、粒子半径r、粒子及环境的物理特性有关。6、粒子群的散射（1）粒子群散射造成瞬间回波功率的脉动（相干波叠加）；（2）粒子群散射功率的平均值造成回波功率的稳定。7、雷达截面（后向散射截面）SSiiS(,)(,)，其中0,时，S()

4、()s2s2RR2SR()4s定义雷达截面：Si22246256256216rm164rm1Dm14()4424242m2m2m2以入射能流密度乘上雷达截面，即得到一个散射粒子的总散射功率PSdASQ，当散射粒子以这个功率做各项同性散射时，散射到天线处的功率ssis密度正好等于该离子在天线处造成的实际后向散射能流密度。所以，可以由雷达截面的大小判断它所造成的后向散射的大小。8、雷达反射率雷达反射率：单位体积内全部降水粒子的雷达截面之和。N23i量纲：1/,cm/mLi12：反映一个粒子后向散射在天线处产生的回波功率的大

5、小；i：反映的是单位体积内一群云、雨粒子在天线处产生的回波功率的大小。考虑到云、雨滴谱的分布情况，nD()：直径处于D~DdD的粒子数nD()()DdD09、雷达反射率因子Z663ZnDDdD()，量纲：mm/m，单位体积内所有粒子直径六次方之和。0意义：（1）Z只与探测目标物的性质有关，（与探测目标物的性质以及波长有关）（2）雷达反射率因子与直径的六次方成正比；6（3）Z的贡献主要源于少数的大雨滴（P12，图1.6），Z是D的叠加。C（4）雷达回波功率：PZ，可以方便的通过雷达回波功率了解云、雨情况。r2R63763（5）取值动态范围大（0.1mm/m～10mm/m

6、）10、雷达反射率因子Z的dBZ表示6363Zmm/m取Z1/mmm为标准值，NdBZ10lg0631/mmm11、等效反射率因子Ze对于不满足瑞利散射条件的降水粒子，根据雷达气象方程求得的Z值就不能代表降水的实际谱分布情况，只能是等效的Z值，记为Z，称为等效雷达反射率因子。eZ的意义：e6（1）能够产生同样回波功率Pr的、与小球形粒子的Di相当的Z的数值；（2）引入Z后，即使是较为复杂的Mie散射，仍然可以使雷达气象方程保持Rayleighe散射时较为简单的形式。12、球形干冰粒子的散射Rayleigh散射区：（1）冰粒满足Rayleigh散射条件的半径可以比水滴大；（2）同半径下

7、，5，故干球回波是水球回波的1/5；wi6（3）1，1，粒子雷达截面几何截面，D增大时，按D增大。bMie散射区（图1.8）：62Mie一区：曲线陡，D增长。（/r，标准化后向散射截面）bb3Mie一区：曲线抖动不稳定，随的增加，不稳定bMie一区：冰球标准化散射截面大于水球（大冰雹回波很强）13、正在融化的干冰粒子的散射外包水膜的融化冰球（冻雨）（1）Rayleigh散射区：同体