天气雷达探测的优缺点_天气雷达测量原理

2024-07-09 16:48:19

1.多普勒天气雷达的工作原理

2.天气雷达的原理

3.多普勒天气雷达的简介

4.雷达是怎样记录天气的？

5.多普勒天气雷达的介绍

6.雷达怎么会预测天气？

7.雷达能够探测降水天气系统内部结构的原因是什么

多普勒天气雷达的工作原理

天气雷达探测的优缺点_天气雷达测量原理

多普勒效应（Doppler effect）是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒（Christian Johann Doppler）而命名的，他于1842年首先提出了这一理论。多普勒认为，物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高(蓝移 (blue shift))。在运动的波源后面，产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低(红移 (red shift))。波源的速度越高，所产生的效应越大。根据光波红/蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度。除非波源的速度非常接近光速，否则多普勒位移的程度一般都很小。所有波动现象(包括光波) 都存在多普勒效应。

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来表示。

天气雷达的原理

天气雷达多为脉冲雷达，它以一定的重复频率发射出持续时间很短（0.25～4微秒）的脉冲波,然后接收被降水粒子散射回来的回波脉冲。降水对雷达发射波的散射和吸收同雨滴谱、雨强、降水粒子的相态、冰晶粒子的形状和取向等特性有关（见云和降水粒子的微波散射、云和降水粒子的微波吸收）。因此，分析和判定降水回波，可以确定降水的各种宏观特性和微物理特性。在降水回波功率和降水强度之间已建立有各种理论和经验的关系式，利用这些关系，可以根据回波功率测定雷达探测范围内的降水强度分布和总降水量（见雷达测量降水）。

多普勒天气雷达的简介

从1998年开始在中国布网新一代多普勒天气雷达系统。多普勒效应是奥地利物理学家J.Doppler1842年首先从运动着的发声源中发现的现象，多普勒天气雷达的工作原理即以多普勒效应为基础，具体表现为：当降水粒子相对雷达发射波束相对运动时，可以测定接收信号与发射信号的高频频率之间存在的差异，从而得出所需的信息。运用这种原理，可以测定散射体相对于雷达的速度，在一定条件下反演出大气风场、气流垂直速度的分布以及湍流情况等。这对研究降水的形成，分析中小尺度天气系统，警戒强对流天气等具有重要意义。

雷达是怎样记录天气的？

雷达能从天线发射出一种波长很短的无线电波，这种电波在远处大气中遇到台风、雷雨、暴雨等天气现象时，就能被反射回来，并在雷达的荧光屏上显示出来。因此我们在荧光屏上就能看到台风、雷雨和暴雨的整个面貌和内部结构。假使在甲地已经有了雷雨，离甲地几百公里的地方设立的雷达仪器的荧光屏上，就可以看到一块块边缘不规则的亮斑或亮条，这就是雷雨的象。荧光屏上划有一些线条，指示出雷雨离雷达有多远。如雨区或雨量很大，荧光屏上的亮斑或亮条的面积也大，并且更亮些。只要我们相隔一定的时间，多观察几次，就可计算出雷雨的移动方向和移动速度。这样就能清清楚楚知道，再过几小时，或者几十分钟，什么强度的雷雨将要来临了。暴雨和一般雨的强度上相差很大，通过荧光屏的亮斑，是可以分辨出来的。

此外，一块雷雨云的水平结构和垂直结构，也可以从雷达的荧光屏上显示出来。

台风的中心，以及周围的云雨状态，同样能在雷达的荧光屏上显示出来。只要通过几次定时的观察，就能计算出台风移动的速度和方向。有了这些宝贵的资料，就可以精确地知道台风的位置、强度、移动方向和移动速度，从而比较准确地作出台风的预报。

多普勒天气雷达的介绍

多普勒天气雷达的工作原理即以多普勒效应为基础，可以测定散射体相对于雷达的速度，在一定条件下反演出大气风场、气流垂直速度的分布以及湍流情况等。这对警戒强对流天气等具有重要意义。

雷达怎么会预测天气？

气象雷达是专门用来探测大气中云雨的分布和变化、降水强度、云层的高度和厚度、不同大气层里的风向风速和其他气象要素的雷达。主要有测雨雷达、测风雷达和测云雷达。

雷达发射的电磁波，在传播过程中被目标物所散射而被雷达接收机接收到的那部分电磁波，在雷达显示器上可显示出反映雷达回波特征的信号或图像。不同的天气系统或天气现象的回波特征不同，雷达正是根据这个原理实现气象探测的。

天气雷达回波强度取决于某些雷达参数，降水体的散射特性，散射体至雷达的距离以及波束在传播路径中受大气介质的衰减。从天气目标的回波强度及其分布，可以推断天气系统的性质；此外回波强度是雷达测量降雨量的基本数据。因此，在雷达观测中对回波强度的分析至关重要。

雷达能够探测降水天气系统内部结构的原因是什么

雷达能探测天气变化，与我们能看到云层的道理是一样的，只不过是把可见光换成了无线电波。

气象雷达向天空中定向发射间歇性的无线电波（叫脉冲波或无线电脉冲），当电波遇到云层时，云层中的微小的水滴如同散射阳光一样，也会把无线电波向四面八方散射，其中一部分会向发射的方向反射（称为后向散射），这部分电波被雷达的接收装置探测到，并在雷达显示器上显示出气象目标物的空间位置分布和强度等特征。

根据脉冲发射和接收到的时间差、方位差，云层的位置、大小等就知道了。根据回波的强度（衰减程度），就能知道云系中的各种参数，通过计算机处理后，云系的内部结构也就清楚了。