雷達測風

雷達測風

通過雷達追蹤裝有主動或被動探測器的自由氣球的移動,從而獲得高空風的估計值的過程。

描述

用雷達定位技術測定高空風的方法,分為一次雷達測風和二次雷達測風兩種。前者跟蹤氣球下面的反射靶定位,後者跟蹤探空儀的發射回答器定位。但是兩者測定的都是目標的仰角、方位角和斜距。通過這三個參數,目標的空間位置即可確定,因而可以獨立計算出高空風 。

方法

雷達對高空風的測量,需要氣象氣球的配合。通過釋放氣象氣球,追蹤其空中運行軌跡,可以計算出高空風的風向、風速。雷達的定位是根據仰角、方位角和斜距,相對於經緯儀通過仰角、方位角和高度對氣球定位的方法,雷達測風要簡單得多。雷達天線發射出電磁波,電磁波在空中傳播,遇到障礙物被反射回來,後被雷達天線接收。因為電磁波在空中的傳播速度是一定的,乘以雷達發射和接收電磁波的時間差,則可計算出雷達至目標物的斜距。再藉助雷達自身的測角系統,測定雷達與目標物之間的仰角和方位角,即可計算出風速和風向。

測風雷達的分類及優缺點

一次雷達

一次雷達追蹤目標是一個無源反射體,如飛機、艦船等,目標物反射電磁波,雷達將其吸收作為回波信號。但是一次雷達要求雷達發射機具有足夠大的發射頻率,耗電量大;探測距離較近;距離遠時回波信號弱,無法滿足工作需求,因此在此基礎上發展出了二次雷達。

風廓線雷達(如圖1)是利用大氣湍流對電磁波的散射作用對大氣風場進行探測的,是套用微波遙感探測原理實現自動化大氣探測的先進設備。風廓線雷達屬於一次雷達,主要對晴空大氣進行探測,因此又稱“晴空雷達”。風廓線雷達具有一次雷達的弊端,但是其可以同時探測多種氣象資料,如回波功率、徑向速度等,而且所提供的資料都具有很高的時間和空間解析度,並且精度很高,以廓線的形式給出,更直觀也更方便地套用於數值預報模式中 。

圖1  風廓線雷達 圖1 風廓線雷達

二次雷達

二次雷達配備“無線電回答器”,接收雷達發射的“詢問”脈衝後回以“回答”脈衝,這樣的問答方式解決了一次雷達耗能大、測距短的缺點,因此在目前業務中主要使用的是二次雷達。二次雷達追蹤的目標是有源的,即指目標物具有發射無線電波的能力,其測風就是通過追蹤氣象氣球攜帶的回答器來實現的。二次雷達具有探測精度高、採樣速率快、使用方便等特點,實現高空氣象探測儀器的數位化和自動化。

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