雷达气的象学.docVIP

Radar：通过无线电技术对目标物的探测和定位。测定目标位置的无线电技术范畴,称为“雷达”。 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。 我国雷达建设的原则 根据天气现象：沿海地区，暴雨台风多，S波段为主；内陆地区：一般性降水，C波段为主。电磁特性：暴雨，S波段穿透能力强，衰减小；一般性降水，S波段反射弱，C波段反射强 我国天气雷达的应用 强对流天气的监测与预警 主要灾害：灾害性大风、冰雹和暴洪。天气尺度和次天气尺度降水系统的监测。 应用：降水测量，风的测量，数据同化 多普勒雷达在预报中的应用 1确定不同高度处径向风速的大小和方向，获得有关垂直风切变，急流和风速最大值的详细信息，估算散度。2识别与低压槽和锋面系统相对应的明显的风切变，并测量其运动速度的大小和方向。3根据速度特征识别一些强风暴现象，包括：阵风锋，下击暴流，和龙卷。 天气雷达基本构成：RDA（雷达数据采集系统）、RPG（雷达产品生成子系统）、PUP（主用户处理系统） RDA主要结构： ①天线、 ② 发射机、 ③接收机、④信号处理器 功能：产生和发射射频脉冲，接收目标物对这些脉冲的散射能量，并通过数字化形成基数据。 仰角的变化范围从0到90o，天线仰角的设置取决于天线的扫描方式、体扫模式和天气模式。 雷达的体扫模式（VCP11）：VCP11：5分钟对14个仰角的扫描。 雷达的体扫模式（VCP21）：VCP11：6分钟对9个仰角的扫描。 雷达的体扫模式（VCP31）：VCP11：10分钟对5个仰角的扫描。 雷达的天气模式 晴空模式：VCP11或VCP21 降水模式：VCP31或VCP32(采样精度高，新一代雷达主要采用降水模式工作） RDA内的数据记录 基数据：反射率因子、平均径向速度、速度谱宽 RPG：指令中心。在体积扫描的基础上产生需要的产品：1、基本产品：从RDA接收到的数字化基数据，生成操作员指定仰角上的数据。2、导出产品：是由数字化的基数据经过使用特定的算法而得到的。 PUP功能：获取、存贮和显示雷达数据产品。预报员通过这一界面获取所需要的雷达产品，并将它们以适当的形式显示在监视器上。 雷达控制台（UCP） 功能1：应用终端。 功能2：系统控制台，对RDA、宽带通讯和RPG进行直接控制，并通过直接控制窄带通讯来间接控制用户。 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。 瑞利散射：d（小粒子半径）λ（入射波波长） P4 图1.3 米(Mie)散射：d≈λ 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，它所产生的回波信号也越强。 反射率因子Z（=∫n(D)D^6dD）：雷达的反射率因子，它的大小取决于云、雨滴谱的情况。雷达反射率因子和粒子直径的六次方成正比。少数大水滴将提供散射回波功率的绝大部分。数目不多的大雨滴对Z值贡献大，即大雨滴对观测到的回波功率起着主要作用。 云雨滴散射情况结论：雷达的波长越短，散射越强。若雷达的波长一定时，在满足瑞利散射的情况下，粒子半径越大，散射越强。 衰减：当电磁波投射到气体分子或液态固态的云和降水粒子上时，一部分能量被粒子吸收，另一部分能量将被粒子散射使能量减弱的现象，是散射和吸收两种作用的总和。 折射：光波或电磁波在大气中曲线传播的现象成为~ 折射指数随高度变化的几种方式（P104）图4.10 标准大气折射 2、临界折射 超折射（易出现超折射气象条件：（1）大陆上晴朗夜晚由于地面辐射使近地层降温强烈而形成辐射逆温（2）当暖而干的较干空气移到冷水面上时，使低层空气冷却，同时温度有所增加（3）雷暴消散期，底部下沉辐散气流造成逆温时）4、负折射 5、零折射 雷达回波：当雷达波束投射到云、降水粒子上时，云、降水粒子就会发生散射现象。其中向后方散射的一部分散射波重新返回到雷达天线处，并在雷达显示器上显示出各种图像，就是雷达回波。 雷达气象方程：雷达回波强度不仅取决于雷达系统各参数的特性，而且和被观测的云、降水粒子的性质有关，还与雷达和被测目标之间的距离以及其间的大气状态有关。雷达气象方程就是根据所测定的回波强度为推断云、降水的物理状况而建立的关系式。 讨论：雷达回波功率强度取决于①雷达机各参数、②气象因子、③目标物和雷达