標籤: 暫無標籤

氣象雷達所屬現代詞,指的是專門用於大氣探測的雷達。探測氣象要素、現象等的雷達的總稱。主要包括天氣雷達、測風雷達、風廓線雷達等

1 氣象雷達 -簡介

氣象雷達是專門用於大氣探測的雷達。屬於主動式微波大氣

氣象雷達氣象雷達
遙感設備。與無線電探空儀配套使用的高空風測風雷達,只是一種對位移氣球定位的專門設備,一般不算作此類雷達。氣象雷達是用於警戒和預報中、小尺度天氣系統(如颱風和暴雨雲系)的主要探測工具之一。常規雷達裝置大體上由定向天線、發射機、接收機、天線控制器、顯示器和照相裝置、電子計算機和圖象傳輸等部分組成。

2 氣象雷達 -波長範圍

氣象雷達使用的無線電波長範圍很寬,從1厘米到1000厘米。它們常被劃分成不同的波段,以表示雷達的主要功能。氣象雷達常用的1、3、5、10和 20厘米波長各對應於K波段(波長0.75~2.4厘米)、X波段(波長 2.4~3.75厘米)、C波段(波長3.75~7.5厘米)、S波段(波長7.5~15厘米)和 L波段(波長15~30厘米),超高頻和甚高頻雷達的波長範圍分別為10~100厘米和100~1000厘米。雷達探測大氣目標的性能和其工作波長密切有關。把雲雨粒子對無線電波的散射和吸收結合起來考慮,各種波段只有一定的適用範圍。常用K波段雷達探測各種不產生降水的雲,用X、C和S波段雷達探測降水,其中S波段最適用於探測暴雨和冰雹,用高靈敏度的超高頻和甚高頻雷達可以探測對流層-平流層-中層的晴空流場。

3 氣象雷達 -發展簡史

第二次世界大戰前雷達用于軍事目的。當時雲、雨等氣象目標的回波被作為干擾看待。1941年在英國最早使用雷達探測風暴。1942~1943年,美國麻省理工學院專門設計了為氣象目的使用的雷達。在氣象雷達發展初期,一般都靠手工操作,回波資料只能作定性分析。60年代採用了多普勒技術,氣象多普勒雷達具有對大氣流場結構的定量探測能力;常規雷達的數字顯示和彩色顯示也相繼出現。

70年代,除聯合使用多部多普勒雷達外,又相繼發展了大功率高靈敏度的甚高頻和超高頻多普勒雷達和具有多普勒性能的高解析度調頻連續波雷達;在雷達結構上,廣泛採用了集成電路,配備有小型或微型電子計算機,使氣象雷達能對探測資料進行實時數字處理和數字化遠距離傳輸;有的天氣雷達已能按照預先編好的程序,由電子計算機操縱觀測,並逐步向自動化觀測網的方向發展。

4 氣象雷達 -工作原理

氣象雷達通過方向性很強的天線向空間發射脈衝無線電波,它在傳播過程中和大氣發生各種相互作用。如大氣中水汽凝結物(雲、霧和降水)對雷達發射波的散射和吸收;非球形粒子對圓極化波散射產生的退極化作用,無線電波的空天氣折射率不均勻結構和閃電放電形成的電離介質對入射波的散射,穩定層結大氣對入射波的部分反射;以及散射體積內散射目標的運動對入射波產生的多普勒效應等。

氣象雷達回波不僅可以確定探測目標的空間位置、形狀、尺度、移動和發展變化等宏觀特性,還可以根據回波信號的振幅、相位、頻率和偏振度等確定目標物的各種物理特性,例如雲中含水量、降水強度、風場、鉛直氣流速度、大氣湍流、降水粒子譜、雲和降水粒子相態以及閃電等。此外,還可利用對流層大氣溫度和濕度隨高度的變化而引起的折射率隨高度變化的規律,由探測得到的對流層中溫度和濕度的鉛直分佈求出折射率的鉛直梯度,並通過分析無線電波傳播的條件,預報雷達的探測距離,也可根據雷達探測距離的異常現象(如超折射現象)推斷大氣溫度和濕度的層結。

5 氣象雷達 -種類劃分

凡是不具有多普勒性能的雷達稱為非相干雷達或常規氣象雷達,具有多普勒性能的雷達稱為相干雷達或多普勒雷達。
主要的氣象雷達有:
測雲雷達。是用來探測未形成降水的雲層高度、厚度以及雲內物理特性的雷達。其常用的波長為1.25厘米或0.86厘米。工作原理和測雨雷達相同,主要用來探測雲頂、雲底的高度。如空中出現多層雲時,還能測出各層的高度。由於雲粒子比降水粒子小,測雲雷達的工作波長較短。測雲雷達只能探測雲比較少的高層雲和中層雲。對於含水量較大的低層雲,如積雨雲、冰雹等,測雲雷達的波束難以穿透,因而只能用測雨雷達探測。

測雨雷達。又稱天氣雷達,是利用雨滴、雲狀滴、冰晶、雪花等對電磁波的散射作用來探測大氣中的降水或雲中大滴的濃度、分佈、移動和演變,了解天氣系統的結構和特徵。測雨雷達能探測颱風、局部地區強風暴、冰雹、暴雨和強對流雲體等,並能監視天氣的變化。

測風雷達。用來探測高空不同大氣層的水平風向、風速以及氣壓、溫度、濕度等氣象要素。測風雷達的探測方式一般都是利用跟蹤掛在氣球上的反射靶或應答器,不斷對氣球進行定位。根據氣球單位時間內的位移,就能定出不同大氣層水平風向和風速。在氣球上同時掛有探空儀,遙測高空的氣壓、溫度和濕度。

圓極化雷達。一般的氣象雷達發射的是水平極化波或垂直極化波,而圓極化雷達發射的是圓極化波。雷達發射圓極化波時,球形雨滴的回波將是向相反方向旋轉的圓極化波,而非球形大粒子(如冰雹)對圓極化波會引起退極化作用,利用非球形冰雹的退極化性質的回波特徵,圓極化雷達可用來識別風暴中有無冰雹存在。

調頻連續波雷達。它是一種探測邊界層大氣的雷達。有極高的距離解析度和靈敏度,主要用來測定邊界層晴空大氣的波動、風和湍流(見大氣邊界層)。

氣象多普勒雷達。利用多普勒效應來測量雲和降水粒子相對於雷達的徑向運動速度的雷達。

甚高頻和超高頻多普勒雷達。利用對流層、平流層大氣折射率的不均勻結構和中層大氣自由電子的散射,探測1~100公里高度晴空大氣中的水平風廓線、鉛直氣流廓線、大氣湍流參數、大氣穩定層結和大氣波動等的雷達。

在研究試驗的雷達中還有雙波長雷達和機載多普勒雷達等。70年代以來,利用一個運動著的小天線來等效許多靜止的小天線所合成的一個大天線的合成孔徑雷達的新發展,必將加速機載多普勒雷達今後的發展進程。機載多普勒雷達的機動性很強,可以用來取得解析度很高的對流風暴的多普勒速度分布圖。

6 氣象雷達 -作用

探測氣象要素和各種天氣現象的雷達。氣象雷達可提供飛機前方氣象情況的準確和連續的圖像並以距離和方位的形式顯示出來,為飛機改變航道、避開顛簸區域和飛行安全提供保障;為天氣預報,火箭、導彈和航天器的發射與飛行提供必要的氣象資料;為機場氣象保障和氣象研究提供資料。氣象雷達可分為測雨雷達、測雲雷達和測風雷達等。
上一篇[青花玉壺春瓶]    下一篇 [黃斑變性]

相關評論

同義詞:暫無同義詞