澳門班-雷達氣象學(xué)06折射及影響

1、大氣折射對天氣雷達探測的影響南京信息工程大學(xué)大氣物理學(xué)院 黃興友2015.10.19光波在棱鏡和水中的折射現(xiàn)象折射與頻率的關(guān)系折射與介質(zhì)的關(guān)系臺灣上空回波分析電磁波在大氣中的傳播速度在不同介質(zhì)中,電磁波的傳播速度不同,介質(zhì)的折射率等于真空中的速度與介質(zhì)中的電磁波速度之比大氣折射率N和溫度氣壓及水氣壓的關(guān)系大氣折射率與溫度T、氣壓P和水氣壓e 有關(guān)。在微波波段(波長2厘米3米、頻率300MHz15GHz),其關(guān)系如下：P:氣壓(hPa）,e: 水氣壓(hPa）T: 溫度 (K) 折射的規(guī)律-Snell 定律n - DnnirViVr i 是入射角 r 是折射角 Vi 是入射電磁波的速度 Vr 是

2、折射電磁波的速度在大氣中, n 通常是般隨高度的升高而減小,所以,氣象雷達發(fā)射的電磁波會向地面彎曲.電磁波的傳播路徑雷達電磁波在大氣中的傳播路徑. Here R is the radius of the Earth, h0 is the height of the transmitter above the surface, 0 is the initial launch angle of the beam, h is the angle relative to the local tangent at some point along the beam (at height h above

3、the surface at great circle distance s from the transmitter). 雷達目標(biāo)的高度目標(biāo)距離地表的高度 h 為:R: 地球半徑r: 目標(biāo)的距離射線曲率天線高度目標(biāo)的高度目標(biāo)高度的簡化計算公式: 等效地球半徑. 在標(biāo)準(zhǔn)大氣情況下,約為 8500 km.等效地球半徑將電磁波射線改變?yōu)橹本€時,且保持目標(biāo)物相對地表高度不變的情況下,地球半徑需進行增大調(diào)整,調(diào)整后的地球半徑就是等效半徑在保持射線和地表曲率差不變的情況下,將射線調(diào)整為直線,則調(diào)整后的地球半徑就是等效地球半徑等效地球半徑等效地球半徑: 與地球半徑以及折射率隨高度的變化(梯度)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)大氣

4、情況下, dn/dh -4x10-8 m-1,地球半徑R約為6370km, Re (4/3)R 8500 km0.5度仰角時,目標(biāo)物高度與距離的關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)大氣折射下、不同仰角對應(yīng)的距離高度圖大氣折射對測距的影響因折射而導(dǎo)致的測距誤差為其中，Rc是距離誤差，Rt是目標(biāo)的徑向距離，h是目標(biāo)的高度，Ns是折射指數(shù)N單位。折射率N的梯度和大氣折射情況注意其他幾種折射率(M, B)的含義及對應(yīng)的折射情況幾種典型折射情況臺灣上空回波的解釋大氣折射對雷達探測降水系統(tǒng)(高度)的影響有利 ！幾種大氣折射情況的總結(jié)超折射地物回波超折射地物回波超折射地物回波超折射地物回波辨別超折射地物回波辨別大氣折射率的探測折射率的演變雷達反演的低層折射率個例 ：