雲和降水粒子的微波吸收

雲和降水粒子的微波吸收

正文

微波在雲和降水中傳播時,能量被雲和降水粒子所吸收的效應。它是造成微波在雲和降水中傳播時衰減的重要原因之一(見雲和降水中的微波衰減)。電磁波作用在粒子上時,一部分能量被散射向四方(見雲和降水粒子的微波散射),另一部分電磁能量被吸收而轉化成粒子的內能。在波長較大、粒子較小時,粒子對微波的散射作用很小,主要起吸收作用,而當波長較小和粒子較大時,粒子對微波除了吸收之外,還要考慮散射問題。例如微波穿過較強的降水時,就要同時考慮吸收和散射的作用。
水雲吸收 微波可以穿透無降水的雲層,只是波長越短,穿雲能力越差。雲層的吸收係數同頻率的平方成正比,同雲中含水量也成正比,並且是雲層溫度的函式,雲層溫度低時,吸收量就比較大。故由雲層對微波的吸收能力,可以推斷雲中的含水量和溫度。水雲的吸收係數αc1=0.484wv2100·0122(291-T)-3分貝/公里,其中w為雲中含水量(克/米3),v為頻率(吉赫),T為雲中溫度(K)。如雲中含水量為 1克/米3,在3厘米波段下,吸收係數約為0.1分貝/公里(0.023公里-1)。
冰雲吸收 冰晶化的雲層在微波波段的吸收,常可略而不計。當雲中含水量為 1克/米3時,冰雲的吸收係數比水雲的吸收係數小兩個量級。在雲層上部的冰雹吸收作用不大;在雲層下部的冰雹,由於直徑很大,且常常蒙有水層,吸收作用比較大。由於吸收和輻射有正比關係,因此在冰雹雲上部,是弱輻射區,而其下部是強輻射區,上下有較大差異。
雨的吸收 一般情況下,在微波波段,雨的吸收作用較大。雨對微波的吸收和雨中含水量成正比,而且隨波長減小而增大,故對一定波長的微波來說,這種吸收能力反映了雨的強弱。大氣及雲雨的吸收特性,對於電信和大氣遙感是很重要的。在用大氣微波窗區(見大氣的微波吸收)波段通信時,必須考慮雨的影響,而且波長越短,影響越大,應更加重視。在大氣微波窗區波段,由於大氣吸收較弱,有較多的雲雨信息可傳遞出來,因此可以利用大氣遙感的手段探測雲雨的狀況。

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