多普勒雷達(dá)在氣象觀測(cè)中的應(yīng)用分析

袁琿　吳亞洲　姚凱榮

摘要：隨著我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平提高，對(duì)氣象的觀測(cè)水平也有著提高。本文主要就多普勒雷達(dá)技術(shù)在氣象觀測(cè)當(dāng)中的應(yīng)用作用發(fā)揮詳細(xì)探究，希望通過此次理論研究，對(duì)氣象觀測(cè)的具體操作起到一定促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：多普勒雷達(dá)；氣象觀測(cè)；技術(shù)應(yīng)用

氣象觀測(cè)的準(zhǔn)確與否對(duì)人們的生活也有著很大，將多普勒雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用在氣象觀測(cè)當(dāng)中，就能有助于提高氣象觀測(cè)的整體水平。

1 氣象雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展及多普勒雷達(dá)原理

1.1 氣象雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

氣象雷達(dá)技術(shù)是雷達(dá)氣象學(xué)的主要內(nèi)容，是通過氣象雷達(dá)來對(duì)大氣實(shí)施的探測(cè)，以及對(duì)雷達(dá)電磁波和大氣的相互作用進(jìn)行的研究。從上世紀(jì)四十年代以來，雷達(dá)在降水天氣中的探測(cè)應(yīng)用就開始實(shí)施，此時(shí)所運(yùn)用的雷達(dá)是軍用警戒雷達(dá)所進(jìn)行改裝的。到了我是年代就開始從定性向著定量的研究方向發(fā)展。六十年代雷達(dá)氣象在很多方面都得到了發(fā)展，雷達(dá)氣象方程的精度有了改進(jìn)，在資料信息的傳輸層面也有著很大的進(jìn)步[1]。八十年代后的數(shù)字技術(shù)以及信號(hào)處理技術(shù)等得到了迅速發(fā)展，一些新的氣象雷達(dá)技術(shù)得到了發(fā)展應(yīng)用，其中比較重要的就是多普勒雷達(dá)技術(shù)，在氣象觀測(cè)中發(fā)揮著重要作用，尤其其能定量估測(cè)降水以及獲得風(fēng)場(chǎng)信息功能，所以在實(shí)際氣象預(yù)測(cè)中應(yīng)用比較廣泛。

1.2 多普勒雷達(dá)的應(yīng)用原理分析

多普勒雷達(dá)的實(shí)際應(yīng)用過程中，是通過多個(gè)程序來完成氣象觀測(cè)任務(wù)的。氣象目標(biāo)對(duì)雷達(dá)電磁波散射以及吸收是一個(gè)重要的過程。粒子對(duì)電磁波作用的主要方式就是吸收和散射，這也是雷達(dá)觀測(cè)大氣的重要基礎(chǔ)。在電磁波束在大氣當(dāng)中傳播遇到大氣分子以及大氣氣溶膠等時(shí)候，入射電磁波的部分就會(huì)從這些粒子上向四周傳播，這就是散射，其中的一些粒子被吸收。在向后散射的波返回雷達(dá)方向的時(shí)候會(huì)被雷達(dá)天線所接收，能夠采用振幅以及位相進(jìn)行提取目標(biāo)物發(fā)射率因子以及平均速度等基本量，這樣就能有效推斷天氣系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。

多普勒雷達(dá)在氣象觀測(cè)當(dāng)中的應(yīng)用中，電磁波在大氣當(dāng)中的衰減以及折射的原理了解也比較重要，衰減方面就是電磁波能量沿著傳播的路徑減弱，造成衰減物理的主要原因就是電磁波投射到氣體分子以及云雨粒子的時(shí)候，一些能量已經(jīng)被散射，還有的能量就被吸收轉(zhuǎn)變成熱能等，這樣就會(huì)造成電磁波減弱[2]。衰減的作用下會(huì)造成雷達(dá)回波率減小以及回波失真，電磁波衰減和電磁波波長(zhǎng)呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)，這樣波長(zhǎng)越長(zhǎng)就會(huì)造成衰減越小。而折射就是電磁波真空當(dāng)中沿著直線傳播，在大氣當(dāng)中折射指數(shù)分布不均勻性會(huì)造成折射，這樣電磁波傳播路徑會(huì)發(fā)生變化。

2 氣象觀測(cè)當(dāng)中多普勒雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用

多普勒雷達(dá)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程中，對(duì)氣象的觀測(cè)涉及到的內(nèi)容比較多，編發(fā)重要天氣報(bào)的幾率比較小，對(duì)天氣現(xiàn)象以及編發(fā)天氣報(bào)的影響因素也比較多。其中的雷達(dá)回波和降水觀測(cè)之間有著相應(yīng)聯(lián)系，如果是遇到了本地強(qiáng)對(duì)流天氣以及降雨云團(tuán)的影響，有降雨發(fā)生的時(shí)候，就要能充分結(jié)合影響觀測(cè)站觀測(cè)范圍以及回波強(qiáng)度，進(jìn)行判斷增測(cè)降水量，這樣就能避免雨量瓶中水溢出，對(duì)定時(shí)觀測(cè)就有著一定的影響。

多普勒雷達(dá)在對(duì)天氣的監(jiān)測(cè)以及預(yù)警方面能發(fā)揮積極作用，雷達(dá)觀測(cè)的實(shí)時(shí)回波強(qiáng)度以及徑向速度和速度譜寬圖像當(dāng)中，能提供豐富強(qiáng)對(duì)流天氣信息，通過這一圖像就能對(duì)災(zāi)害性的天氣實(shí)時(shí)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。雷達(dá)回波的強(qiáng)度是對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣判斷的重要依據(jù)，通過多普勒雷達(dá)的應(yīng)用，就能對(duì)徑向速度分布圖的信息豐富呈現(xiàn)，能有效的對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣加以判斷，也能有效識(shí)別天氣災(zāi)害[3]。如在對(duì)龍卷風(fēng)的觀測(cè)中，這一自然天氣流云當(dāng)中產(chǎn)生破壞力和大地小尺度災(zāi)害性天氣，比較強(qiáng)的龍卷風(fēng)的風(fēng)速在110～200m/s間，龍卷風(fēng)出現(xiàn)的時(shí)候就會(huì)有直徑從幾十到幾百米漏斗狀云柱從對(duì)流云云底盤旋而下，有的也能伸達(dá)到地面造成災(zāi)害。多普勒雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用下，對(duì)其回波識(shí)別，龍卷風(fēng)是二類回波單體產(chǎn)生，超級(jí)單體回波以及多單體回波。再比如對(duì)冰雹天氣的預(yù)報(bào)，在對(duì)流風(fēng)暴當(dāng)中的強(qiáng)烈上升氣流，是冰雹形成的一個(gè)重要條件，其主要發(fā)生在超級(jí)單體回波當(dāng)中然后形成降落在中氣旋周圍鉤狀回波附近強(qiáng)回波區(qū)，結(jié)合這些特點(diǎn)通過多普勒雷達(dá)就能對(duì)其精確的觀測(cè)。

多普勒雷達(dá)技術(shù)對(duì)暴洪的觀測(cè)也能發(fā)揮積極的作用。暴洪是強(qiáng)降水短時(shí)間形成的局部洪水，通過多普勒雷達(dá)的觀測(cè)，就能對(duì)這一氣象準(zhǔn)確的判斷，提前做好預(yù)防災(zāi)害的工作。

多普勒雷達(dá)對(duì)降水天氣的觀測(cè)過程中，能實(shí)現(xiàn)定量估測(cè)大范圍降水的目標(biāo)。其觀測(cè)的參數(shù)是在建站的時(shí)候進(jìn)行仔細(xì)校準(zhǔn)標(biāo)定的，日常運(yùn)行當(dāng)中就能實(shí)施定時(shí)對(duì)雷達(dá)參數(shù)校準(zhǔn)檢測(cè)，對(duì)雷達(dá)回波強(qiáng)度以及精確度能有效保證[4]。結(jié)合雷達(dá)回波強(qiáng)度以及降水量的關(guān)系，就能對(duì)降水強(qiáng)度隨著時(shí)間累積轉(zhuǎn)變?yōu)閷⑦m量，這樣就能對(duì)大范圍的降水天氣進(jìn)行準(zhǔn)確觀測(cè)。另外，多普勒雷達(dá)技術(shù)對(duì)風(fēng)場(chǎng)的觀測(cè)也是比較重要的，不僅能對(duì)實(shí)時(shí)顯示徑向速度分布圖像識(shí)別強(qiáng)對(duì)流天氣，也能對(duì)風(fēng)場(chǎng)信息獲得，對(duì)風(fēng)向以及風(fēng)速的判斷比較精確。

3 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步升級(jí)發(fā)展，對(duì)氣象領(lǐng)域的發(fā)展也有著積極促進(jìn)作用，能最大化的提高氣象觀測(cè)的準(zhǔn)確度，為人們的生產(chǎn)生活提供有力的天氣環(huán)境，避免受到自然災(zāi)害因素的影響造成的安全事故發(fā)生。通過此次對(duì)多普勒雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用的研究分析，就能為實(shí)際的雷達(dá)技術(shù)操作使用提供相應(yīng)理論依據(jù)。

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