气象雷达回波的回波的分类
凡是不具有多普勒性能的雷达称为非相干雷达或常规气象雷达,具有多普勒性能的雷达称为相干雷达或多普勒雷达。主要的气象雷达有:
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。工作原理和测雨雷达相同,主要用来探测云顶、云底的高度。如空中出现多层云时,还能测出各层的高度。由于云粒子比降水粒子小,测云雷达的工作波长较短。测云雷达只能探测云比较少的高层云和中层云。对于含水量较大的低层云,如积雨云、冰雹等,测云雷达的波束难以穿透,因而只能用测雨雷达探测。
测雨雷达
又称天气雷达,是利用雨滴、云状滴、冰晶、雪花等对电磁波的散射作用来探测大气中的降水或云中大滴的浓度、分布、移动和演变,了解天气系统的结构和特征。测雨雷达能探测台风、局部地区强风暴、冰雹、暴雨和强对流云体等,并能监视天气的变化。
测风雷达
用来探测高空不同大气层的水平风向、风速以及气压、温度、湿度等气象要素。测风雷达的探测方式一般都是利用跟踪挂在气球上的反射靶或应答器,不断对气球进行定位。根据气球单位时间内的位移,就能定出不同大气层水平风向和风速。在气球上同时挂有探空仪,遥测高空的气压、温度和湿度。
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。
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)。
不同的降水系统,雷达回波有不同的特征。 通常由紧密排列成带的许多回波单体组成(图1[ 平面位置显示器上冷锋的云系和降水回波]),当冷锋由远处移至距雷达站约300公里时,在平面位置显示器 (PPI)上,一般先能看到排成一行的离散回波块。这是由于地表曲率和大气折射的原因,即使以接近0°的仰角发射的波束,在300公里处,也只能探测到云体的较高部分。当冷锋移近时,雷达波束能够扫视到云的下部比较宽大的部分,这时,回波带中的单体变大,形成一条比较连贯的回波带。在冷锋经过雷达站而向远处移去时,回波的变化则与上述过程相反。通常,一个完整的冷锋降水系统的长度,可以达到600公里以上,因此一个站仅能探测到整个冷锋系统的一部分。有时雷达观测到的冷锋系统不止包含一条雨带。冷锋的回波带一般自西北向东南方向移动,但锋前或冷锋上空的暖区常吹西南风,因而回波带中的单体常向东北或偏东方向移动,与回波带的整体移动方向之间有一夹角。
冷锋回波单体的垂直结构,和移动性孤立相似。在中国,这种回波单体顶部通常在七、八公里以上。在快速移动的冷锋中,单体的前上部存在较大的云砧。单体总是处在不断的新生、发展和消散之中,生命周期约为数十分钟,而整个冷锋回波带的生命期则长得多。
在气团内部出现的雷暴带,其回波结构和冷锋回波带很相似,但移动速度较快。有时在雷达屏幕上可以同时出现两条以上的飑线回波带。 由范围较大的连续性降水构成。暖锋降水区域几乎总是超过一个雷达站的有效视野范围,因此在平面位置显示器上只能看到降水区域的一部分。在稳定性暖锋降水区中,屏幕上的回波连接成片,边缘呈丝缕状或棉絮状,强度分布相当均匀,在不稳定性暖锋降水区,则在大片均匀的降水回波中,夹杂有较强的对流单体。这些回波单体的移动方向,与整个降水系统的移动方向可能略有差别。仔细观测这些较强单体的位置,可以看出,它们通常也是排列成带的(图 2[平面位置显示器上暖锋的云系和降水回波])。
在距离高度显示器 (RHI)上的回波图象中,可以看到对应于大气温度为0℃的高度附近的强回波带,称为零度层亮带(图3[稳定性暖锋降水在距离高度显示器上的典型回波图象]) 它的形成是由于缓慢降落的冰晶和雪花在零度层附近发生表面融化而使反射率增大的结果。在亮带下面,粒子融化成雨滴,下落速度较大,使粒子浓度减小,反射率降低。雷达屏幕上观测到的零度层亮带,可估计0℃层的高度,也可在一定程度上验证大气的稳定性。在不稳定性暖锋降水的距离高度显示器回波图象中,可以看到水平的零度层亮带和垂直柱状的对流单体回波结构同时存在。此外,在雷暴减弱之后的残余降水中,也可看到零度层亮带。暖锋系统降水强度的变化较缓慢,雷达回波的时空变化也较小,这有利于验证降水强度和回波功率之间的定量关系。 与大尺度低气压(见)降水系统相联系的回波,范围很广。在雷达的探测能力所及的范围内,回波大致连成片,但强度结构很不均匀,如棉絮状。这类回波的延续时间较长。
气团内部热对流雷暴回波,这种雷暴产生在内部,其对流单体的回波在平面位置显示器上常呈零散无规则的分布图(图 4[平面位置显示器上气团内部热对流雷暴回波])。这种对流回波块常出现在平原中的山丘或湖面上的岛屿上空,对流单体的尺度,通常在几公里至十几公里间,生命周期约数十分钟。
台风回波,是强对流天气系统,在雷达平面位置显示器上,可以比较清晰地看到台风回波的特征结构(图 5[平面位置显示器上台风的云系和降水回波])。在台风中心前面约400~600公里处,常有一些强对流回波带,称为台风前飑线回波带。其走向大致和台风中心的移动方向相垂直,但其移动方向则与台风中心的移动方向一致。在飑线回波带后面的台风眼周围两三百公里以内,有大片的连续性降水回波和螺旋状分布的对流性降水回波。这一区域是台风的主要降水区。螺旋雨带以台风眼为中心,呈多条对数螺线状排列。仔细地观测螺旋雨带中各单体的运动路径,可以发现,单体的运动轨迹与瞬时的螺旋线走向不一致,而是近似地围绕台风眼作圆周运动,并缓慢地趋近中心。
在螺旋雨带的中心,有一个圆形的围绕无回波空洞的强回波圈,称为台风眼壁回波。在此眼壁位置上,对流发展最为旺盛,回波顶部高达十余公里。在眼壁回波以内的无回波区,与台风眼中的晴空相对应。在很多情况下,眼壁回波不是完整的,呈带缺口的圆环状。台风登陆后,逐渐减弱,台风眼逐渐被降水回波所填塞,台风雨带的螺旋状特征也逐渐消失,转变为大片的低压降水回波。
通过对气象雷达回波的观测,可以较早地发现台风和确定台风中心的位置,探测台风雨带中各部分的降水强度和风速,并可研究这种强对流风暴的详细结构。 不论是孤立的或夹杂在对流降水系统中的强雷暴单体,常有下列显著的特征:回波强核(回波最高的区域)的反射率很大;单体的水平尺度也较大,一般为10~30公里,在距离高度显示器上,回波主体呈直立粗柱状,顶部达对流层顶,有时可达平流层下部;云体上部有向前方伸展的云砧,还有自砧部下垂的前悬回波;自前方低层流入的空气构成上升气柱,在云中造成弱回波穹窿;单体中持续的强降水主要出现在入流上升区域的后面,构成回波强度很大而形态陡直的“回波墙”(图6[距离高度显示器上移动性强雷暴的典型垂直结构]);有时还可看到因过强的回波信号进入天线旁瓣而造成的尖顶状回波,出现在主体强回波核的正上方。这一类强雷暴,不仅产生、雷雨、阵性大风,还可能产生和。
通过对雷达回波的分析,可以判断由一般对流云过渡到强雷暴的阶段,但单纯根据回波形态结构,难以可靠地判断一个强雷暴云是否会产生龙卷或地面降雹。普遍认为,回波顶的高度和强回波核的反射率能较好地用作识别冰雹云的判据。例如,中国的华北地区,夏季雹云的回波顶常出现在10~12公里的高度,灾害性雹云中强回波核对3厘米雷达的反射因子(见),常超过10 毫米 /米 。 用雷达观测非降水云时,由于云滴尺度较小,常须采用毫米波才能有效地接收回波信号。在具体的应用中,常将天线垂直指向天顶,以测量雷达站上空的云的下界和上界。此外,毫米波雷达还有利于观测降水粒子的初生及这种粒子区域的扩展,对于降水机制的研究是很有价值的。
在灵敏度较高的气象雷达显示器上,偶尔能观测到某些并非由水汽凝结体产生的回波。由于以前未能解释此类回波的起因,它们曾被称为“仙波”。这种回波有的是飞鸟或昆虫引起的,有的是由折射率分布强烈不均匀的晴空大气所产生的(图 7[晴空回波])。在厘米波段的气象雷达上,观测到的晴空回波主要出现在消散期雷暴前方的锋面上或低空的逆温层附近。晴空回波主要用和进行探测和研究。 雷达所接收到的回波系雷达波所照射的空间有效散射体积中所有散射元(如云和降水粒子)的回波的总和,由于散射元之间的相对位移,到达雷达天线处的回波具有不同相位,这些波叠加的结果,造成了回波的随机起伏。分析起伏参数,可以得到关于粒子的运动信息和被测空间的湍流强度。
雷达的原理是什么?
电磁波遇到波束内的目标后,将沿着各个方向产生反射,其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向,被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机,形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减,雷达回波信号非常微弱,几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号,经过信号处理机处理,提取出包含...
气象雷达能提供哪些飞行保障信息?
不仅如此,气象雷达的精确数据也对天气预报起到了关键作用。通过对大量雷达回波的分析,气象学家能够预测风暴的路径、强度,甚至预测降水的分布和时间,为公众和相关行业提供及时准确的预报信息。总的来说,气象雷达凭借其高效、准确的工作方式,为飞行安全和天气预报领域做出了卓越贡献。无论是在空中还是地面...
雷达RV是什么意思?
雷达RV在气象预测中的应用 雷达RV在气象学中的应用主要是指对风场的测量。气象雷达可以利用雷达回波的多普勒频移获得风场信息。通过分析雷达回波的相位差异,可以计算出目标的径向速度(即雷达RV),从而获得风向和风速信息。这种方法在气象预测中的应用非常广泛。雷达RV在遥感监测中的应用 雷达RV在遥感监测...
雷达回波的非气象回波
这类回波直接由地物、飞机等飞行项目标物对电磁波的反射及由雷达的性能而引起的虚假回波 。这些回波包括地物回波,超折射回波,同波长干扰回波,飞机、船只等的回波,海浪回波,由天线辐射特性造成的虚假回波。
为什么气象雷达能定量估测降水?
通常情况下,雷达回波强度与降水强度具有相同的概率分布。气象台站会收集和统计不同地区、不同降水类型和不同降水强度的雨滴谱,也就是单位体积内各种大小雨滴的数量随其直径的分布,然后找到不同类型的降水的回波强度与其对应的降水强度之间的关系,比如层状云降水、对流云降水、地形云降水、干雪和湿雪等...
雷达测量降水方法
或者双波长雷达比较不同波长的回波功率来估算I。这种方法的精度较高,例如0.86厘米雷达测量的I平均误差小于10%,但测量的是特定路径上的平均雨强,受最大可测雨强限制。尽管精度较低,但反射因子测量降水因其适用范围广和操作简便,被广泛使用。
雷达回波在台风路径分析中的应用 雷达信号波形有哪几种
导语:雷达回波在台风路径分析中的应用是一个广泛而深入的领域,它利用雷达技术获取的数据为台风路径的预测提供了重要依据,而且在气象领域,雷达作为一种主动式探测设备,能够实时获取大气中的降水粒子反射回来的电磁波信号,即雷达回波。这些回波信息包含了大量关于降水粒子的分布、强度以及运动状态等关键信息...
气象雷达有哪些类型?
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。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)。
回波强度取决于什么
回波强度(echointensity)是雷达回波动率的俗称。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,散射中至雷达的距离以及波束在传播路径中受大气介质的衰减(见气象雷达方程)。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,...
雷达探测目标的基本原理是什么
由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减,雷达回波信号非常微弱,几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号,经过信号处理机处理,提取出包含在回波中的信息,送到显示器,显示出目标的距离、方向、速度等。为了测定目标的距离,雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间,这个延迟时间是电磁波从发射机...
爰竿感冒: 雷达的工作原理
雷州市19857712822: 有关天气雷达 - ?
爰竿感冒:雷达回波是,雷达天线发射出去的电磁波受到被探测物体反射,再传回到雷达天线被接收机接收并处理得到的信号,它反映了被探测物体的有效反射面积和其它特性.作为天气雷达,一般是探测雨云为目的,当雨云密度大、覆盖范围大和云层厚...
雷州市19857712822: 观测降水的气象雷达是怎样的呢? ?
爰竿感冒: 一边旋转一边发射电波的气象雷 达,是用来观测降水的设备.气象雷达 发射出来的电波,会被云里面的降水粒 子(雨、雪、软雹、冰雹)反射回来. 通过测量电波反射所...
雷州市19857712822: 你知不知道在没有下雨的情况下,如何区分是晴天还是阴天呢?谢谢了 - ?
爰竿感冒: 气象雷达回波不仅可以确定探测目标的空间位置、形状、尺度、移动和发展变化等宏观特性,还可以根据回波信号的振幅、相位、频率和偏振度等确定目标物的各种物理特性,例如云中含水量、降水强度、风场、铅直气流速度、大气湍流、降水粒子谱、云和降水粒子相态以及闪电等 再根据反馈的各种信息来判断是阴天还是晴天,毕竟晴天和阴天的云层以及大气中的降水、云中大滴的浓度、分布、移动和演变是不同的 参考资料:http://baike.baidu.com/view/39364.htm 希望能够帮助到你 望采纳 谢谢了
雷州市19857712822: 气象雷达原理 - ?
爰竿感冒: 多普勒天气雷达的理论基础是电磁波的多普勒效应.所谓多普勒效应是指波源相对于观察者运动时,观察者接收到的信号频率和波源发出的频率是不同的,而且发射频率和接受频率之间的差值和波源运动的速度有关,由多普勒效应而引起的频率变化,叫多普勒频移或多普勒频率,在雷达系统中,这一多普勒频移表现为相继脉冲的相位变化.多普勒天气雷达与常规天气雷达相比,最大的优点就是多普勒效应,可以得到大气运动的速度场,探测灵敏度和探测能力显著增强
雷州市19857712822: 朋友们:请问气象雷达"雷达回波强度"值为负值是代表什么呢? - ?
爰竿感冒: 1、雷达回波强度一般是没有负值的. 回波强度的度量是将回波功率衰减到等于接收机的最小可辨功率时的分贝数.根据雷达气象方程,天气雷达回波目标的强度取决于雷达参数,气象目标物本身的散射特性(强度),气象目标物至雷达的距离以及波束在传播路径中受大气介质的衰减.有兴趣可以参考:气象雷达方程 http://www.wiki.cn/wiki/%E6%B0%94%E8%B1%A1%E9%9B%B7%E8%BE%BE%E6%96%B9%E7%A8%8B2、除非是在处理回波强度时,人为规定一个强度零点,比如定强度30分贝为0,原来60分贝的回波强度就是30,原来20分贝的回波强度就是-10.