雷达气象学总结.pdf

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1、雷达气象学总结一、绪论雷达气象学：利用气象雷达，进行大气探测和研究雷达波与大气相互作用的学科，它是大气物理学、大气探测和天气学共同研究的一个分支。雷达气象学在突发性、灾害性天气的监测、预报和警报中具有极为重要的作用。雷达机的主要构成：RDA-雷达数据采集子系统RPG-雷达产品生成子系统PUP-主用户处理器子系统其次包括：通讯子系统、附属安装设备RDA的扫描方式：雷达在一次体积扫描中使用多少角度和时间。RDA的天气模式：1.晴空模式：VCP11或VCP212.降水模式：VCP31或VCP32新一代雷达：降水模式VCP：雷达天线体扫模式雷达的显示方式：PPI（平面位置显示PlainP

2、ositionIndicator)：固定仰角，天线做0－360°顺时针扫描，显示回波分布；实际上显示的是圆锥面上的回波分布。按测距公式，R越大，回波高度越高。RHI(RangeHeightIndicator距离高度显示）：固定方位角，天线做俯仰扫描，探测某方位上回波垂直结构。坐标：R－最低仰角的斜距；H－按测高公式计算（标准大气折射）。Note：纵坐标尺度放大，使回波形态变型；VCS:verticalcrosssectionCAPPI（等高平面位置显示）：雷达以多个仰角（仰角逐渐抬高）做0－360°扫描，得到三维空间回波资料（体扫描），利用内插技术获得某高度的平面分布一些雷达参数

3、的定义：如PRF，波长、雷达天线增益、脉冲宽度等二、散射散射：当电磁波束在大气中传播，遇到空气介质或云滴、雨滴等悬浮粒子时，入射电磁波会从这些介质或粒子上向四面八方传播开来，这种现象称为散射现象。主要物质：大气介质、云滴、水滴，气溶胶等。其它散射现象：光波、声波等散射的类型：瑞利散射：d<<λ；米(Mie)散射：d≈λ瑞利散射散射函数或方向函数：后向散射能量：雷达天线接收到的只是粒子散射中返回雷达方向（θ＝π）的那一部分能量，这部分能量称为后向散射能量。瑞利散射性质①粒子的散射能力与波长的四次方成反比。波长越短，散射越强。②粒子的散射能力与直径的6次方成正比。粒子半径越大，散射越

4、强。③粒子的前向散射和后向散射为最大，粒子无侧向散射。散射截面为纺锤形。瑞利散射和米散射的异同点？相同点：米散射包括了瑞利散射区别：1、α越大，前向散射的能量占全部散射能量的比重越大；2、米散射侧向散射能流密度不为0，瑞利散射侧向散射能流密度为0；3、米散射前后向散射不等，Ss前向>Ss后向，但后向散射仍大于瑞利散射的后向散射，所以雷达仍能接收到足够大的散射。雷达截面或后向散射截面定义：设有一个理想的散射体，其截面为σ，它能全部接收射到其上的电磁波能量，并全部均匀地向四周散射，该理想散射体散射回雷达天线处的电磁波能流密度，恰好等于同距离上实际散体返回雷达天线的电磁波能流密度，则该

5、理想散射体的截面σ就是实际散射体的后向散射截面。意义：用来表示粒子后向散射能力的强弱。后向散射截面越大，粒子的后向散射能力越强，在同样条件下，所产生的回波信号也越强。雷达截面（后向散射截面）和散射截面的区别？画图表示，见讲义。N∞反射率η：单位体积内全部降水粒子的雷达截面之和。η=∑σiησ=∫0nD()()DdDi=1∞6Zn=∫()DDdD反射率因子（Z）：0雷达反射率因子Z和粒子直径的六次方成正63比，说明少数大粒子提供散射回波功率的绝大部分，常以分贝表示Zmm/m11dBZ=×0lg631/mmmZ的不同取值，意味着不同天气状况。通常Z的取值从0dBz~70dBz，因此要

6、求天气雷达必需有非常大的检测范围。新一代天气多普勒雷达的接收机动态范围是90~100dBz以内。反射率因子与等效反射率因子的区别和联系：冰、水、以及冰水混合物散射特性的不同，冰、水折射指数的不同所造成的散射大小的不同。三、衰减衰减：入射和散射波通过大气时受到削弱的现象（衰减＝吸收＋散射）原因（1）吸收：入射（散射）波被质点吸收变成其它形式的能量；（2）散射：使入射方向的一部分能量向四面八方传播，使原方向的电磁波能量削弱衰减的一般规律和对雷达探测的影响：衰减系数kL：物理意义：由于衰减作用，单位接收功率在大气中往返单位距离时所衰减掉的能量（量纲为1/距离，1/m）分贝/距离衰减系数

7、k：（量纲为k=4.343kL,分贝/距离，dB/km）雨的衰减与雨强和波长的关系，以及测雨雷达波段的选择:V形缺口的认识及应用:四、折射折射的物理本质？折射、散射、吸收的异同点？不同点：折射：超短波在不同介质或不均匀介质中，由传播速度不同引起的传播方向改变的现象散射：仅改变电磁波传播方向，使电磁波向四面八方传播，没有使电磁波能量改变形式吸收：改变电磁波能量的形式相同点：同时发生等效地球半径，定义、公式？大气折射类型（画图以及产生条件）：标准大气折射、临界折射、超折射、零折射、负