现代高空气象仪器天气雷达原理

一、新型天气雷达的三个组成部分和功能

新型天气雷达系统由三个主要部分构成：雷达数据采集子系统（RDA）、雷达产品生成子系统（RPG）、主用户处理器（PUP）。

二、高空气象仪器距离折叠

Z大不模糊距离：Z大不模糊距离是指一个发射脉冲在下一个发射脉冲发出前能向前走并返回雷达的Z长距离，Rmax=0.5c/PRF, c为光速，PRF为脉冲重复频率。 距离折叠是指雷达对雷达回波位置的一种辨认错误。当距离折叠发生时，雷达所显示的回波位置的方位角是正确的，但距离是错误的（但是可预计它的正确位置）。当目标位于Z大不模糊距离（Rmax）以外时，会发生距离折叠。换句话说，当目标物位于Rmax之外时，雷达却把目标物显示在Rmax以内的某个位置，我们称之为‘距离折叠’。

三、电磁波的折射、散射、衰减

折射：电磁波在真空中是沿直线传播的，而在大气中由于折射率分布的不均匀性

（密度不同、介质不同），使电磁波传播路径发生弯曲的现象，称为折射。

散射：当电磁波束在大气中传播，遇到空气分子、大气气溶胶、云滴和雨滴等悬浮粒子时，入射电磁波会从这些粒子上向四面八方传播开来，这种现象称为散射。 衰减：电磁波能量沿传播路径减弱的现象称为衰减，造成衰减的物理原因是当电磁波投射到气体分子或云雨粒子时，一部分能量被散射，另一部分能量被吸收而转变为热能或其他形式的能量。

四、雷达气象方程

其中Pr表示雷达接收功率，Z为雷达反射率，r为目标物距雷达的距离。Pt表示雷达发射功率，h为雷达照射深度，G为天线增益，θ、φ表示水平和垂直波宽，λ表示雷达波长，K表示与复折射指数有关的系数，C为常数，之决定于雷达参数和降水相态。

五、气象天气雷达探测原理。

反射率因子Z值的大小，反映了气象目标内部降水粒子的尺度和数密度，反射率越大，说明单位体积中，降水粒子的尺度大或数量多，亦即反映了气象目标强度大。 反射率因子（回波强度）：

即反射率因子为单位体积内中降水粒子直径6次方的总和。

意义：一般Z值与雨强I有以下关系：

层状云降水 Z=200I1.6

地形雨 Z=31I1.71

雷阵雨 Z=486I1.37

新一代天气雷达取值 Z=300I1.4