气象雷达:用于气象探测的雷达,气象目标主要是云和降水粒子
雷达气象:利用气象雷达研究气象中的局地降水和局地降水系统,为降水系统的探测和临近预报服务
天气雷达:特指S,C,X波段的气象雷达,主要用于降水天气系统的监测
PPI:平面位置图像,固定仰角,做方位扫描
距离高度扫描图像(RHI):固定方位角,做俯仰扫描探测获得的图像
体扫描模式:由多个不同仰角的方位扫描数据组合形成
天顶指向扫描:用于观测雷达站上空的回波情况
天气雷达间歇性地向空中发射电磁波,电磁波在大气中以接近光速传播,遇到气象目标后向四周散射,其中有一部分电磁波被散射回雷达天线,在雷达显示器上显示出目标物的空间位置分布和强度等特征
R m i n = 1 2 ( τ × c ) τ 为脉冲宽度 R_{min} = \frac{1}{2}(\tau \times c) \tau为脉冲宽度 Rmin=21(τ×c)τ为脉冲宽度 小于该距离信号发出去还没接收呢就回来了,接收的时候已经探测不到了,因此是雷达的盲区
R m a x = 0.5 ( P R T × c ) = c 2 P R F R_max = 0.5(PRT \times c) = \frac{c}{2PRF} Rmax=0.5(PRT×c)=2PRFc
R = c Δ T 2 其中 Δ T 表示雷达发出信号至接收回波信号的时间差 R = \frac{c \Delta T}{2} 其中\Delta T 表示雷达发出信号至接收回波信号的时间差 R=2cΔT其中ΔT表示雷达发出信号至接收回波信号的时间差
入射能流密度和以目标粒子为中心距离R的球面上的散射能流密度的关系
S s = S i R 2 β ( θ , φ ) S_s = \frac{S_i}{R^2}\beta(\theta,\varphi) Ss=R2Siβ(θ,φ),其中 β \beta β被称为散射函数或方向函数
离子半径远小于探测波长 α = 2 π r λ < = 0.13 \alpha = \frac{2\pi r}{\lambda}<=0.13 α=λ2πr<=0.13
α > 0.13 \alpha>0.13 α>0.13的大球形粒子散射
将方程中粒子直径六次方的和定义为雷达反射率因子 Z = ∑ i N D 6 Z = \sum_i^N D^6 Z=∑iND6
由于 α \alpha α与波长是反比,适用c和x波段的时候不能采用瑞丽散射近似,算的Z是mie散射下的Z,这个Z称为等效雷达饭散射率因子,用 Z e Z_e Ze表示,Z_e
η = ∑ i = 1 N σ \eta = \sum_{i=1}^N \sigma η=∑i=1Nσ 称为雷达反射率,和雷达反射了因子Z需要区分开
大冰雹的多次散射回波造成,图像上表现为拖着一个尾巴
超出了雷达的最大不模糊距离,在下一个脉冲周期上一个脉冲周期的才回来,表现为本来更远地方的回波出现在较近地方,且呈三角形
电磁波经过距离dl后,衰减量dP跟衰减系数,入射功率有线性关系
地球等效半径是一个理想的没有大气层的球形地球的半径。电磁波在其上空传播时,传播路径是直线,其高度和地面距离与处在具有恒定垂直折射率梯度之大气层的实际地球上空传播时的相同
R m ′ = R m 1 + R m d n d h R'_m = \frac{R_m}{1+R_m\frac{dn}{dh}} Rm′=1+RmdhdnRm
由于大气的折射,在根据距离和仰角计算高度的时候需要进行修正
超折射(super-refraction)是指无线电波或光波在对流层中传播时,由于折射作用使射线向地面弯曲得很厉 害,射线的曲率半径小于地球半径,使射线改变方向返回地面的折射现象
根据多普勒效应,推导多普勒频率与散射目标径向速度之间的关系
f = 2 v λ f = \frac{2v}{\lambda} f=λ2v
采样定理:采样频率必须达到信号频率的两倍以上
多普勒速度谱宽表征着有效照射体内不同大小的多普勒速度偏离其平均值的程度,实际上是由散射例子具有不同的径向速度造成的
影响谱宽的气象因子:
双线偏振多普勒雷达可以交替发射和接收水平和垂直的线偏振波
Z D R = Z h − Z v Z_{DR}=Z_{h}-Z_{v} ZDR=Zh−Zv
L d r = 10 l o g Z H V Z H H L_dr = 10log\frac{Z_{HV}}{Z_{HH}} Ldr=10logZHHZHV
ϕ d p = ϕ h − ϕ v \phi_{dp} = \phi_h-\phi_v ϕdp=ϕh−ϕv
就是水平和垂直方向上相位的差值
K D P = d ϕ D P 2 d r K_{DP} = \frac{d\phi_{DP}}{2dr} KDP=2drdϕDP 径向上相位差对距离的导数
ρ = < H V > P h P v \rho = \frac{
}{\sqrt{P_h P_v}} ρ=PhPv<HV>
根据经验公式,雷达反射率因子和降水量之间可以用 Z = A I b Z = AI^b Z=AIb
k 与 1 R m k与\frac{1}{R_m} k与Rm1的比较,Rm是等效半径
判断依据 α = 2 π r λ \alpha = \frac{2\pi r}{\lambda} α=λ2πr是否大于0.13
业务上一般将该项当1
对流型降水回波径向速度场分布尺度较小,径向速度等值线分布较密集,切向梯度较大
辐射在大气中传输的时候被大气中的某些气体所吸收,吸收强度随波长的变化很大
大气路径上各点的有效温度辐射测量值的贡献不仅取决于该点的有效温度,还取决于该点附近透过率的变化值