氣象雷達(dá)主要分為天氣雷達(dá)、風(fēng)廓線雷達(dá)、探空雷達(dá)、激光雷達(dá)和云雷達(dá)等。根據(jù)波段范圍又可劃分為W波段雷達(dá)、Ka波段雷達(dá)、X波段雷達(dá)、C波段雷達(dá)、S波段雷達(dá)、L波段雷達(dá)等,不同波段天氣雷達(dá)有各自的優(yōu)勢(shì),互相協(xié)同補(bǔ)充。
W波段雷達(dá)和Ka波段雷達(dá)主要是用來探測(cè)云粒子氣象目標(biāo)。W波段雷達(dá)波長(zhǎng)7.5~11.11毫米,Ka波段雷達(dá)波長(zhǎng)2.73~4.00毫米,由于云滴粒徑大小的分布為微米量級(jí),因此這兩個(gè)波段的雷達(dá)更適宜觀測(cè)云滴粒子,也被稱為云雷達(dá)。
應(yīng)用較為廣泛的X、C和S波段雷達(dá)則被用來探測(cè)降水,因此也叫天氣雷達(dá)。
S波段多普勒天氣雷達(dá)波長(zhǎng)7.5~15厘米,可以監(jiān)測(cè)半徑460千米范圍內(nèi)臺(tái)風(fēng)、暴雨、颮線、冰雹、龍卷等大范圍強(qiáng)降水天氣;對(duì)雹云、龍卷等中小尺度強(qiáng)天氣現(xiàn)象的有效監(jiān)測(cè)和識(shí)別距離可達(dá)230千米,可在距離雷達(dá)150千米處識(shí)別雹云中尺度為2~3千米的核區(qū),或判別尺度為10千米左右的龍卷。據(jù)悉,S波段雷達(dá)是我國(guó)業(yè)務(wù)雷達(dá)的主力,布設(shè)在我國(guó)的大部分地區(qū)。
C波段雷達(dá)波長(zhǎng)3.75~7.5厘米,能有效地監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)陣風(fēng)鋒、下?lián)舯┝鳌釒庑L(fēng)切變等系統(tǒng),對(duì)臺(tái)風(fēng)、暴雨等大范圍強(qiáng)降水天氣的監(jiān)測(cè)距離大于400千米,可對(duì)150千米半徑范圍內(nèi)的降雨進(jìn)行較準(zhǔn)確估測(cè)。由于降水的衰減作用,C波段雷達(dá)對(duì)探測(cè)強(qiáng)對(duì)流中的暴雨、冰雹等能力比S波段要差一些,但是它的設(shè)備成本更低,因此C波段雷達(dá)主要布設(shè)于降水較少的中西部地區(qū)。
X波段天氣雷達(dá)波長(zhǎng)2.4~3.75厘米,種類最多,但它波長(zhǎng)更短,受降水衰減作用大,對(duì)局地強(qiáng)降水等監(jiān)測(cè)能力較差,探測(cè)距離也相對(duì)局限,一般在100千米以內(nèi)。不過,X波段雷達(dá)算是天氣雷達(dá)的“老前輩”了,因?yàn)樗w積小、成本低,在我國(guó)天氣雷達(dá)發(fā)展早期,對(duì)于提高云雨監(jiān)測(cè)時(shí)效發(fā)揮了重要作用。
此外,由于X波段天氣雷達(dá)造價(jià)低,氣象部門常利用它進(jìn)行強(qiáng)對(duì)流天氣系統(tǒng)的補(bǔ)充觀測(cè)。
S、C波段的雷達(dá)探測(cè)距離雖然遠(yuǎn),但受地球曲率的影響,一些遠(yuǎn)距離的天氣系統(tǒng)低層探測(cè)不到。然而,強(qiáng)對(duì)流天氣,如雷暴大風(fēng)、龍卷通常發(fā)生于位置較低處,很多時(shí)候需要X波段天氣雷達(dá)用于補(bǔ)充觀測(cè),并輔助用于人工影響天氣的作業(yè)指揮及效果評(píng)估。
風(fēng)廓線雷達(dá)主要以晴空大氣作為探測(cè)對(duì)象。在觀測(cè)晴空風(fēng)場(chǎng)時(shí),依據(jù)探測(cè)高度與湍流尺度大小的要求,可選擇的波段有甚高頻(波長(zhǎng)10毫米至1米)、超高頻(波長(zhǎng)100厘米至10厘米)和L波段(波長(zhǎng)7.5毫米至5.0毫米)雷達(dá)。L波段雷達(dá)主要以晴空大氣作為探測(cè)對(duì)象,在觀測(cè)晴空風(fēng)場(chǎng)時(shí),依據(jù)探測(cè)高度與湍流尺度大小的要求,選擇適宜的波長(zhǎng)。
激光雷達(dá)以激光器為發(fā)射源,通過接收激光與大氣介質(zhì)相互作用產(chǎn)生的散射信號(hào),探測(cè)氣象要素、大氣成分及其特性變化時(shí)空分布的主動(dòng)式遙感設(shè)備。
探空雷達(dá)能夠在探空氣球、探空儀或反射靶的配合下完成大氣不同高度上溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速等要素信息的探測(cè)。探空雷達(dá)不直接測(cè)量氣象要素,它通過連續(xù)跟蹤探空氣球及探空儀空間位置的變化,計(jì)算出不同高度的風(fēng)向和風(fēng)速,將探空儀獲取的溫度、濕度、氣壓等數(shù)據(jù)傳輸?shù)絿?guó)家級(jí)和省級(jí)數(shù)據(jù)中心。
不同氣象雷達(dá)有不同的功能,但它們并非孤立的,加強(qiáng)協(xié)同監(jiān)測(cè)才能發(fā)揮氣象雷達(dá)最大效益,最大限度地提升強(qiáng)對(duì)流天氣的監(jiān)測(cè)預(yù)警能力。
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