雷达气象学

雷达气象学是利用气象雷达,进行大气探测和研究雷达波与大气相互作用的学科,它是大气物理学、大气探测和天气学共同研究的一个分支。

雷达气象学的主要内容包括基础理论、应用、技术三部分。基础理论方面包括云和降水粒子对雷达波的散射;微波经过大气、云和降水粒子时的衰减;气象条件对雷达波传播的影响,如大气折射、大气不均匀结构的散射等。

应用方面包括雷达测量降水和云中的含水量;天气系统(特别是中小尺度系统)的雷达回波在天气分析预报上的应用,在云和降水物理探测研究上的应用;多普勒雷达和各种波长的新型雷达在风的水平结构和铅直结构、铅直气流速度、降水粒子谱、晴空回波、大气湍流等的探测研究中的应用。技术方面包括各种气象雷达资料的处理和传输等。

二十世纪40年代,雷达开始用于降水天气过程的探测,这一时期主要是建立雷达气象学的理论基础的阶段;50年代是从定性研究转入定量研究的阶段,其中包括定量测雨和定量显示反射率,以及对雷达信号脉动、偏振等现象的研究。50年代后期和60年代初期,许多国家建立了天气雷达站网,促进了雷达气象学的进一步发展。

二十世纪60年代及其以后,雷达气象学在多方面得到了新的发展:气象雷达方程精度的改进;晴空回波在理论研究和探测技术上得到新的进展;由湍流不均匀介质散射理论,给出了散射强度和湍流结构的关系,为大气结构、晴空湍流、大气波动、热对流、大气风场、铅直气流速度等的探测和研究开辟了新的途径。同时,气象雷达在资料的实时处理和观测结果的传输方面也取得了很大进展,并出现了定量探测的数字天气雷达网。

近二十年来最突出的发展是,气象多普勒雷达在大气遥感探测和研究工作中的应用,如探测降水云内和晴空大气中水平风场和铅直风场、降水滴谱和大气湍流等。多普勒雷达还为龙卷的探测和短时间预报提供了有效的工具。在完成多部雷达联合组网实时定量探测的基础上,可利用雷达测雨的观测资料,结合卫星观测,进行更大范围的降水预报。

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