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毫米波测云雷达的特点及其研究现状与展望
  • ISSN号:1001-8166
  • 期刊名称:《地球科学进展》
  • 时间:0
  • 分类:P41[天文地球—大气科学及气象学]
  • 作者机构:[1]中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京100081, [2]南京信息工程大学,江苏南京210044
  • 相关基金:国家自然科学基金项目“毫米波测云雷达探测能力分析和反演云参数方法的初步研究”(编号:40775021);中国高技术研究发展计划项目“机载气象雷达云雨探测应用系统”(编号:2007AA061901)共同资助.
中文摘要:

云在大气的能量分配、辐射传输,尤其是水循环系统中有不可忽视的作用。云探测对云物理、人工影响天气、气候变化和航空航天等领域有重要意义,是大气科学研究的热点之一。尽管目前已经发展了很多种遥感设备对云进行观测(如激光雷达、卫星、云幂仪等),但这些设备无法得到高时空分辨率的云水平和垂直结构,而毫米波雷达是云三维精细结构探测的重要工具。由于毫米波雷达具有更接近小粒子尺度的短波长,因此更适合用来探测弱云,同时毫米波雷达也存在衰减严重的缺点。介绍了毫米波雷达的特点以及其探测小粒子的优势;对比分析了其与新一代多普勒天气雷达、晴空风廓线雷达的差异,得出:毫米波雷达具有高时空分辨率,能够更精确地反映云的垂直和水平结构,比普通天气雷达更适合监测云的变化。概括了国内外毫米波测云雷达的发展现状以及在云物理研究方面的情况,并展望了国内毫米波雷达未来研究的方向。

英文摘要:

With the recent emphasis on understanding the role of clouds in the global radiation budget, cloud detection becomes more and more important. Although there are optical remote sensing techniques (e. g. , satellite lidar, eeilometer, etc. ) to measure cloud properties, optical signals cannot penetrate into thick cloud to observe the cloud's horizontal and vertical dimensions and its internal structure. The scope of radar meteorology has expanded to include measurements of cloud properties and structure for radar's wavelength is close to cloud's diameter. Millimeter-wavelength radar is recognized as having the potential to provide a more sensitive probe of cloud particles ranging from a few micrometers in diameter to precipitation drops. Since the backscatter cross section of tiny drops ( i. e. , several tens of micrometers in diameter) increases in proportion to λ^4 , where λ is the radar wavelength, cloud drops are more easily detected by radars of millimeter rather than centimeter wavelengths. On the other hand, attenuation of millimeter waves is much stronger, and the λ^4 advantage gained using millimeter waves is offset by the strong attenuation these waves experience. The 10-cm-wavelength radar, used principally for storm warnings, cannot detect weak and no precipitation clouds well, compared with the mm radars. Compared to normal weather radar, millimeter wavelength radar has following superiorities in observing clouds: (1)strong capability in detecting small particles like cloud, fog and dust ; (2)better resolution and precision of Doppler velocity ; (3)high special resolution result from its narrow beamwidth. In this paper, the status about cloud radar in and abroad about radars' technology and application on clouds' micro and macrophysics research, airports safe flight are introduced. Also present is a prospect on millimeter-wavelength radar.

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期刊信息
  • 《地球科学进展》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院资源环境科学与技术局 国家自然科学基金委员会地球科学部 中国科学院资源环境科学信息中心
  • 主编:傅伯杰
  • 地址:兰州市天水中路8号
  • 邮编:730000
  • 邮箱:adearth@lzb.ac.cn
  • 电话:0931-8762293
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-8166
  • 国内统一刊号:ISSN:62-1091/P
  • 邮发代号:54-86
  • 获奖情况:
  • 国家“双效”期刊,甘肃社优秀期刊,中国数字化优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:36043