雷达气象讲座【参考】.docVIP

第 章 雷达气象讲座 §1气象雷达概况 在1904年，德国工程师H?lsmeyer得到一个能检测由船舶反射无线电波的装置，1922年英国科学家马可尼Marconi制造了一个利用收发连续CW波的检测在雾中或恶劣天气条件下船舶的雷达，而雷达在第二次世界大战侦察敌情中发挥了重要作用。但是那时天气降水回波是作为干扰雷达探测空中飞行目标的对待，为此希望能消除这种干扰信号。然而获取降水分布是气象部门长期无法解决的难题，利用雷达能得到降水分布有重要价值，到二次世界大战后1946年，美国天气局得到25部退役的军用雷达，经改装建立天气雷达站，雷达技术引用到气象部门。至上世纪五十年代中期，开始建造专用于天气观测的雷达。至今已有60多年历史，目前约有1000部以上的天气雷达布设在全世界各地，用于监测强对流天气和洪水监测预报，是气象部门监测、预警突发灾害性天气的有效手段之一。随着近几年中国新一代天气雷达投入业务运行，我国短时临近天气预报水平上了一个新台阶，极大地满足了社会对冰雹、龙卷、突发强降水、台风等灾害性天气临近预警需求。2007年7月3日16时42分江苏省高邮市天山镇发生了龙卷风，南京新一代天气雷达从16时18分已监测到龙卷风可能发生的信息，并提前半小时左右发出预警服务。2006年8月10日温州新一代天气雷达对“桑美”台风成功进行了无缝隙监测和预警服务。 　　现已建成的多普勒天气雷达预测强对流灾害性天气的短时预报准确率比原来至少提高3％～5％，时效能提前几十分钟到数小时，为政府各部门及人民群众采取准确、及时的防范措施提供了科学依据，每年减少经济损失上千亿元。新一代天气雷达除在灾害性天气预警预报、人工影响天气和云水资源利用发挥着越来越重要作用外，还在军事保障、防汛抗洪、航空安全保障、兵团与农垦的防灾减灾、林业生态建设与保护海洋环境等领域起着重要作用。 随着我国自动气象站、雷达雨量校准站、乡镇雨量站大批量布设以及激光雷达、风廓线雷达、毫米波雷达等新型雷达投入业务使用，我国雷达资料应用开始向广度和深度发展，为精细化天气预报（准确、及时、定量、定点）提供了有力地支撑，我国天气雷达资料应用开始步入发达国家先进水平行列。 雷达（RADAR）是利用目标物物对发射的电磁辐射反射，探测目标物方位和距离的无线电工具，又名为无线电定位，用于气象探测目的雷达称为气象雷达，目前在气象台站业务中的气象雷达主要是测降水分布，这种用于测量降水的雷达称为测雨雷达。 一、气象雷达和类别 主要的气象雷达有：? ? ?①?测云雷达。是用来探测未形成降水的云层高度、厚度以及云内物理特性的雷达。其常用的波长为1.25厘米或0.86厘米。? ??②?天气雷达。是用来探测降水的发生、发展和移动，并以此来警戒和跟踪降水天气系统的雷达。? ? ?③?圆极化雷达。一般的气象雷达发射的是水平极化波或垂直极化波，而圆极化雷达发射的是圆极化波。雷达发射圆极化波时，球形雨滴的回波将是向相反方向旋转的圆极化波，而非球形大粒子（如冰雹）对圆极化波会引起退极化作用，利用非球形冰雹的退极化性质的回波特征，圆极化雷达可用来识别风暴中有无冰雹存在。? ??④?调频连续波雷达。它是一种探测边界层大气的雷达。有极高的距离分辨率和灵敏度，主要用来测定边界层晴空大气的波动、风和湍流（见大气边界层）。? ? ?⑤?气象多普勒雷达。利用多普勒效应来测量云和降水粒子相对于雷达的径向运动速度的雷达。? ?? ⑥?甚高频和超高频多普勒雷达。利用对流层、平流层大气折射率的不均匀结构和中层大气自由电子的散射，探测1～100公里高度晴空大气中的水平风廓线、铅直气流廓线、大气湍流参数、大气稳定层结和大气波动等的雷达。? ??在研究试验的雷达中还有双波长雷达和机载多普勒雷达等。70年代以来，利用一个运动着的小天线来等效许多静止的小天线所合成的一个大天线的合成孔径雷达的新发展，必将加速机载多普勒雷达今后的发展进程。机载多普勒雷达的机动性很强，可以用来取得分辨率很高的对流风暴的多普勒速度分布图。 目前用于业务气象观测的雷达主要有以下几种： 1、天气雷达： 　天气雷达间歇性地向空中发射电磁波（称为脉冲式电磁波），它以近于直线的路径和接近光波的速度在大气中传播，在传播的路径上，若遇到了气象目标物，脉冲电磁波被气象目标物散射，其中散射返回雷达的电磁波（称为回波信号，也称为后向散射），在荧光屏上显示出气象目标的空间位置等的特征。 　　在雷达探测中，气象目标的空间位置是用雷达天线至目标物的直线距离R（亦称斜距），雷达天线的仰角和方位角来表示。斜距R可根据电磁波在大气中的传播速度C和探测脉冲与回波信号之间的时间间隔来确定。电磁波在大气中传播速度是略小于它在真空中的传播速度，但对斜距精度影响不大，故近似用C来表