等效雷達反射率因子

在雷達氣象學中,對於不滿足瑞利散射條件的降水粒子,根據雷達氣象方程求得的 Z 值不能與代表降水的實際譜分布情況對應,只是一個等效的 Z 值Ze。

等效雷達反射率因子

在雷達氣象學中,對於不滿足瑞利散射條件的降水粒子,根據雷達氣象方程求得的 Z 值不能與代表降水的實際譜分布情況對應,只是一個等效的 Z 值Ze。

熱帶降雨測量

熱帶降雨測量衛星所攜帶的測雨雷達是世界上第一顆星載測雨雷達,對其反演算法展開研究在算法開發及數據套用等方面具有重要意義。在介紹NASA與JAXA反演雷達反射率因子的標準算法的基礎上,對反射率因子反演算法進行了改進。改進算法根據星載測雨雷達每個觀測單元上的降雨率計算出等效雨滴直徑,對不服從瑞利散射的觀測單元的反射率因子值進行修訂,然後再執行衰減訂正。本文採用了更合理的5km×5km×1.5km三維格線,將處理結果與地基雷達數據進行了點對點的定性與定量比較。結果表明,改進算法以較小的計算量增加為代價,獲得了反演精度的提高通過模擬及取樣導出了小旋轉橢球粒子群旋轉軸呈 3種不同取向 ,而入射電磁波分別為水平發射水平偏振波及水平發射垂直偏振波時的衰減係數與雷達反射率因子之間的關係 ,獲得 3種波長的具體表達式 ,並對結果作了物理分析。所得結果可直接用於雷達定量測量降水時的衰減訂正.

微波衰減係數與雷達反射率因子之間的關係

天氣雷達是探測大氣中氣象變化的千里眼、順風耳。天氣雷達通過間歇性地向空中發射電磁波(脈衝),然後接收被氣象目標散射回來的電磁波(回波),探測400多千米半徑範圍內氣象目標的空間位置和特性,在災害性天氣,尤其是突發性的中小尺度災害性天氣的監測預警中發揮著重要的作用。
天氣雷達主要由天線、饋線、伺服、發射機、接收機、信號處理、產品生成、顯示終端等組成。
天線:發射/接收電磁波
饋線:傳導電磁波
伺服:天線等的運轉
發射機:產生電磁波
接收機:接收處理電磁波
信號處理:處理回波信息
產品生成:根據算法,生成套用產品/控制雷達
顯示終端:顯示產品、控制雷達
目標距離的測定:由電磁波的傳播速度(近似v=c)和探測脈衝與回波信號之間的時間間隔Δt來確定。
r=c Δt /2 (1.1)
通常,時間間隔以μs為單位.

故上式可寫成:

r=0.15Δt(km)或r=150Δt (m) (1.2)
目標方位角和仰角的測定:目標的方位角和仰角的測定是依靠天線的方向性來實現的。天氣雷達的天線具有很強的方向性,它能將探測脈衝的能量集中地向某一方向發射。同樣,它也只能接收沿同一方向來的回波信號。所以,只有當天線對準目標時,才能接收到目標的回波信號。根據這一原理,當發現目標時,天線所在的方位角和仰角就是目標相對於雷達的方位角和仰角。
目標特性的測定:氣象目標對雷達電磁波的散射是雷達探測大氣的基礎。
降水回波:雲、降水粒子的散射。隨相態、幾何形狀不同而異,雷達回波功率是由有效照射體積內所有氣象目標產生的。
晴空回波:在大氣中的無雲區或很小粒子所組成的雲區探測到回波。氣象條件兩種:一是大氣中存在折射指數不均勻的區域,即湍流大氣造成了對雷達波的散射;二是分層大氣中存在折射指數垂直梯度很大的區域,即大氣對雷達波造成了鏡式反射。
都卜勒速度探測:都卜勒雷達發射出的電磁波,遇到運動的目標物後,返回信號產生頻率漂移,從而可導出目標物相對於雷達運動的徑向速度。
假設目標物的徑向速度為υ,脈衝重複周期為T,則在後一個發射脈衝的時刻,目標物和雷達之間的距離將比前一個發射脈衝發射時變化了υT的距離,這個脈衝發射回來時在空中的傳播距離將有2υT的變化。由於目標物的徑向運動而引起的信號的頻率變化,目標物的徑向運動速度υ稱為都卜勒速度。

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