雷达相关知识介绍

tom.hp

最近南方地区降水非常频繁和强烈，大家在追踪降水的同时，也一直在关注降水雷达回波图。下面简单介绍一下有关雷达回波的几个常见知识。

天气雷达通过测量从降水粒子反射回来的信号强弱，来探测大气中的降水。一般而言，降水粒子直径越大、密度越高，反射回来的信號便越强。产品上的单位为dBZ。
     
第一，基本反射率。
     
基本反射率：某一仰角下扫描的反射信号分布。
我国目前已有超过100台多普勒天气雷达，一次完整的扫描不只是一圈：
1.  最低仰角（如0.5°）扫一圈......
2.  稍抬高仰角（如1.5°）扫一圈......
3.  逐次抬高仰角，分别扫一圈......
复位，再从最低仰角开始一圈一圈的扫
     
基本反射率一般应用于探测降水强度、移动及发展趋势；识别显著的强风暴结构特征，如层状云降水、弓状回波等。
   
不过，我们经常会看到假回波
我们知道：一般情况下，电磁波是直线传播的。而在实际大气中，电磁波不可能沿直线传播。
光从空气斜射入水中时有折射现象，可见光 / 雷达的信号都属电磁波家族，雷达信号从发射到接收——是在不同“折射率”的空气中穿越，空气的“折射率”又与温度的垂直梯度等因素有关。
正是因为路径的拐弯，天气雷达偶尔会接收到来自雀鸟、山、海浪，甚至是陆地表面——并非来自降水粒子的反射信号。
   
所以，假回波≠雷达有问题
   
以下是今天07时36分开始扫描的宁波多普勒天气雷达的回波图
   
0.5°仰角

     
1.5°仰角

     
2.4°仰角

   
     
     
为什么回波区随着仰角的提高而“缩小”？？

tom.hp

第二，“组合反射率”

“组合反射率”，其实是“最大反射率”在国内的翻译。
     
用一个图说明到底怎么个“组合”法

假设：某地雷达，在SW方向上有一块云
分别用5个仰角对其扫描
其中，在225° / 距离100km处，5个仰角的反射信号强度如图

5个仰角之中，对该“点”的最强反射信号是38dBZ
——225° / 距离100km处的“组合反射率”就是38dBZ


组合反射率运用于小范围的短时天气预报系统，比如F1赛车场，机场和大型海洋船舶。但正是由于其范围比较小，存在一定的不足之处。

这种数据的不足在于：

1. 距雷达较远处，组合反射率因子只包含低仰角的基本反射率因子，其代表性不强；
2. 距离雷达站较近距离处，中、高层反射率因子平均值由于旁瓣假回波干扰而不可用；
3. 低层组合反射率产品往往是由非降水回波组成的，因此必须有现场观测数据的确认。
     

kitty8123

偶来补充下。。。
   
第三，一小时降水。
其实是“雷达估测降水 mm/h”的缩词。
雷达估测降水也不限于mm/h（一小时降水）一种，mm/3h（三小时降水）也有使用

首先：假设雷达接收的信号全部来自液态降水粒子
实际上的降水，是用雨量仪器对降落到地面上的液态/固态H₂O的实地测量
雷达是根据空中降水粒子的直径、数量进行（就是前面提到的“反射率”），通过一些经验公式，对降水强度的估算

因此，雷达估测降水≠地面录得的实际降水
     
前面讲过，雷达接收到的信号不一定来自降水粒子。
     

kitty8123

第四，垂直累积液态水。
又叫“垂直积分液态水”
假设所有的反射信号都来自液态水
跟估测降水相似——通过经验公式，将反射率转换成液态水的含量
   

     
因为反射回来的信号不一定都来自降水粒子
即使是降水粒子的信号，也不一定是100%的液态水
     
所以......:y7

steal

电磁波在大气中的折射特性和波长关系很大的。

最近南方地区降水非常频繁和强烈，大家在追踪降水的同时，也一直在关注降水雷达回波图。下面简单介绍一下有关雷达回波的几个常见知识。

天气雷达通过测量从降水粒子反射回来的信号强弱，来探测大气中的降水。一般 ...
tom.hp 发表于 2010-5-15 07:58

li0627

不完全如此。比如在大气层结发生变化的时候，就会出现超折射回波；另外还有负折射回波等，说明雷达电磁波散射回来并非直线传播。

steal

话一说出口才想起来，不同波长差异很大。某些波长影响很大，但是某些波长近似直线

不完全如此。比如在大气层结发生变化的时候，就会出现超折射回波；另外还有负折射回波等，说明雷达电磁波散射回来并非直线传播。
li0627 发表于 2010-5-15 11:39

kitty8123

电磁波在大气中的折射特性和波长关系很大的。
steal 发表于 2010-5-15 11:35

这个了解
本帖只是个简介，并没打算弄成麦克斯韦方程求解帖。。。
   
顺便说下，沿海地区的天气雷达使用的波长：～10cm