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气象雷达的工作原理是怎么？
气象雷达通过定向天线向太空发射脉冲无线电波，在传播过程中与大气相互作用。比如大气中水汽凝结(云、雾、降水)对雷达波的散射和吸收；非球形粒子对圆极化波散射的去极化效应，无线电波的空气折射率不均匀结构和闪电放电形成的电离介质对入射波的散射，稳定分层大气对入射波的部分反射；以及散射体中散射目标的运动对入射波的多普勒效应。气象回波不仅可以确定被探测目标的宏观特征，如其空间位置、形状、尺度、运动、发展等，还可以根据回波信号的幅度、相位、频率、极化等确定目标的各种物理特征，如云含水量、降水强度、风场、垂直气流速度、大气湍流、降水粒子谱、云和降水粒子相态、闪电等。另外，利用对流层中大气温度和湿度的变化引起的折射率随高度变化的规律，可以从对流层中温度和湿度的垂直分布得到折射率的垂直梯度。通过分析无线电波传播的条件，可以预测雷达的探测距离，也可以从雷达探测距离的异常现象(如超折射)推断出大气温湿度的分层。
气象雷达有哪些用途？
气象雷达是专门用于大气探测的雷达。属于主动式微波大气遥感设备。与无线电探空仪配合使用的高空风速表雷达只是定位位移气球的专用装置，一般不视为这种雷达。气象雷达是预警和预报中小尺度天气系统(如台风和风暴云)的主要探测工具之一。通常，常规雷达设备由定向天线、发射机、接收机、天线控制器、显示器和摄像机、电子计算机和图像传输组成。工作在30 ~ 3000 MHz频段的气象多普勒雷达。一般具有较高的检测灵敏度。由于探测高度可达1 ~ 100公里，故又称MSTradar(中平流层对流层雷达) 。主要用于探测晴空条件下风、大气湍流、大气稳定度(见大气静力稳定度)等大气动力参数的垂直分布。气象雷达使用的无线电波长范围很广，从1厘米到1000厘米。它们通常被分成不同的波段来代表雷达的主要功能。气象中常用的1、3、5、10、20厘米波长对应K波段(波长0.75 ~ 2.4厘米)、X波段(波长2.4 ~ 3.75厘米)、C波段(波长3.75 ~ 7.5厘米)、S波段(波长7.5 ~ 15厘米)和L波段(波长15 ~ 30厘米)，雷达探测大气目标的性能与其工作波长密切相关。考虑到云雨粒子对无线电波的散射和吸收，各种波段都只有一定的适用范围。k波段雷达常用于探测各种不产生降水的云，X波段、C波段、S波段雷达用于探测降水，其中S波段最适合探测暴雨和冰雹。高灵敏度的UHF和VHF雷达可用于探测对流层-平流层-中层的晴空流场。天气雷达
天气雷达的介绍

文章插图
气象雷达是如何工作的？它的工作原理是什么？
雷达探测根据专一性强的无线天线向室内空间发射单脉冲电磁波，在整个传播过程中与大气有各种相互作用。比如大气中的水汽凝结体(云、雾、降雨)对雷达探测波的散射、消化和吸收；非球形粒子对圆偏振波的散射、电磁波的气体折射率的非对称结构和闪电充放电产生的水解物质对入射波的散射、大气对入射波的部分反射面的稳定层结等引起的去偏振效应；以及散射体中散射目标的健身运动对入射波的多普勒效应。雷达回波不仅能清晰地探测到整体目标的室内空间位置、外观、极限、运动、发展趋势等宏观经济特征，还能根据回波信号的幅度、相位差、频率、极化程度等清晰地识别出整体目标的各种物理化学特征，如云间含水量、降水强度、风场、垂直气旋率、大气渗流、降雨粒子谱、云和降雨粒子相态以及闪电等。此外，还可以利用电离层大气温度和环境湿度随位置变化引起的折射率随相对高度变化的规律，从探测到的电离层温度和环境湿度的垂直分布中寻找折射率的垂直梯度方向，分析电磁波传播的标准，预测雷达探测的探测间隔，根据雷达探测间隔的异常情况(如超折射)推断大气温度和环境湿度的分层。雷达探测是探测气象形势及其趋势分析的关键，已广泛应用于农牧业、水文水利、林果业、交通运输、电力、深海、航空、航天、国防安全、工程建设、度假旅游、医疗等行业的天气预报和技术专业气象服务项目。是我们为防范气象风险，保障航行安全而研发的航空公司电子设备。它的基本原理是无线电波通过无线天线的辐射源，然后遇到障碍物的反射面。整体目标的电导率指数越高，垂直面越大，雷达回波越强。它能在航行过程中不断向飞行员提供航道前方和航道两侧的天气情况。此外，还给出机场前方地物的地形图，供飞行员选择安全航路，避开危险天气区域或其他障碍物，识别城市地标，识别机场部分。
气象雷达是怎么测风雨的？
用来测量风和雨的雷达叫做天气雷达。测风时，气象学家先释放一个带有金属反射靶的氢气球，让雷达向金属反射靶发射无线电波，然后通过反射回来的回波，精确测量气球的高度和水平距离、方位角、仰角等数据，从而计算出各个高度的风向和风速。当雷达向云层发射无线电波时，由于云层中水滴的直径对雷达无线电波的反射不同，雷达屏幕上显示的回波亮度也不同。越亮，云中水滴的直径越大，可以判断是否会下雨。如果你想知道更高海拔的天气情况，你必须发射火箭。当气象火箭到达一定高度时，打开降落伞，火箭携带的各种仪器开始工作。地面雷达可以跟踪缓慢下降的火箭，了解各个高度的天气情况。
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