晴空回波

晴空回波

晴空大氣中折射率漲落對電磁波的散射在雷達螢光屏上顯示的回波。

描述

雲體稀薄或沒有雲的晴空大氣,或在不可能被探測到的很小粒子所組成的雲區內探測到的回波。通常是雨後天晴時由於地表水汽蒸發使空氣濕度增加,懸浮於近地面層的大量水滴對電磁波產生反射形成的。

雷達探測到晴天回波時,平面位置顯示器(PPI)和距離高度顯示器(RHI)上所顯示的回波形狀大致可分為兩大類:

1)飛機、船舶、飛行的鳥群或昆蟲等點目標對電磁波的散射引起的,螢幕顯示上呈圓點狀或一字型,移動速度比較快,很容易識別。

2)層狀回波,在距離高度顯示器上大多是水平延伸及不接地的薄而弱的回波層,這種回波主要由氣象條件造成。

特徵

晴空回波 晴空回波

1) 晴空回波的強度一般在10 20dBz,有雷達附近向遠距離延伸,回波強度大致隨距離增加而減小,速度上也可以看到速度一般不為0。

晴空回波 晴空回波

2) 晴天回波具有明顯的日變化特徵。白天回波弱分布少,晚上回波強分布廣。在晝夜交替期間回波有一個明顯的發展過程:傍晚時分,回波面積迅速擴大,強度明顯增大,甚至達到20 35dBz;凌晨時,回波面積迅速減小,強度也基本處於5dBz以下。

3) 回波區域相對固定,大致在雷達附近到200千米的一個圓面。

氣象條件

造成晴天回波的氣象條件可歸結為兩種:(一)大氣中存在折射指數不均勻的區域,即湍流大氣造成了對雷達波的散射;(二)分成大氣中存在折射指數垂直梯度大的區域,即大氣對雷達波造成了鏡式反射。

(1)湍流大氣對雷達波的散射

湍流大氣對雷達波散射的物理實質是:不同尺度的湍塊相當於不同間距的空間衍射光柵,而不同間距的光柵對於不同的、特定的散射角度上的散射能量有明顯的貢獻,也即恰巧可以在該方向上形成衍射的“光點”。

(2)分層大氣對雷達波的鏡式反射

當大氣中折射率水平分布比較均勻,而垂直方向存在很大梯度結構時,會引起雷達波的反射,這種反射稱為費涅爾反射,也稱作比分反射或鏡式反射。要產生反射,需要反射層的橫向延伸必須大於第一費涅爾區,原因是:若反射層橫向延伸太小,雷達波的波動性將明顯地表現出來,不能作為直線傳播處理。

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