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天氣雷達,用來探測降水的空間分佈、鉛直結構以及警戒和跟蹤風暴的雷達,又稱測雨雷達(見彩圖)。天氣雷達工作在X、C和 S波段(見氣象雷達),其中S 波段雷達受衰減影響最小,用於探測暴雨、冰雹和測定降水量效果較好。

1 天氣雷達 -天氣雷達

  原理  天氣雷達多為脈衝雷達,它以一定的重複頻率發射出持續時間很短(0.25~4微秒)的脈衝波,然後接收被降水粒子散射回來的回波脈衝。降水對雷達發射波的散射和吸收同雨滴譜、雨強、降水粒子的相態、冰晶粒子的形狀和取向等特性有關(見雲和降水粒子的微波散射、雲和降水粒子的微波吸收)。因此,分析和判定降水回波,可以確定降水的各種宏觀特性和微物理特性。在降水回波功率和降水強度之間已建立有各種理論和經驗的關係式,利用這些關係,可以根據回波功率測定雷達探測範圍內的降水強度分佈和總降水量(見雷達測量降水)。
  結構  天氣雷達由以下幾個基本部分組成:發射機──產生高頻脈衝,定向天線──發射探測脈衝和接收回波脈衝,按收機──放大回波脈衝信號,顯示器──顯示氣象目標物(如降水區、風暴)相對於雷達的位置、回波強度和結構。天氣雷達常用的顯示器有 3種:①距離顯示器(A顯或A/R顯)。顯示不同距離上氣象目標物的回波強度的一種儀器。②平面位置顯示器 (PPI)。以雷達站為顯示中心,把氣象目標物的方位和距離的平視圖以極坐標形式顯示出來的一種指示儀器。它可反映降水區、風暴等的水平分佈。③距離高度顯示器 (RHI)。把在給定方位的鉛直平面內氣象目標物的距離和高度以直角坐標形式顯示出來的一種指示儀器。它可反映降水區、風暴等的鉛直結構。70年代以後,定量探測的天氣雷達還附有小型計算機的數字處理系統。
  天氣雷達的結構有以下一些特點:①採用對數中頻放大器。它可使輸出近似正比於輸入信號強度的對數,從而保證變化範圍比較大的雲和降水回波強度都能得到相應的顯示。②有距離訂正。由於接收功率Pr和距離R的平方成反比(見氣象雷達方程),經距離訂正後便可直接比較不同距離上的回波的強弱。③具有視頻積分處理器(VIP)。由於降水回波信號具有隨機起伏的性質,需要把探測範圍分成苦幹小區域,對每一個小區域的回波信號進行平均。然後,按回波強度,實現黑白、彩色和數字分層顯示。④定量測定降水的雷達已有實時監測雷達參數設備。⑤先進的天氣雷達已由電子計算機控制,並由電子計算機處理氣象資料,如降水量、氣流速度等。

2 天氣雷達 -配圖

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