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天气雷达晴空布拉格散射机制的思考及新观点
编号：470
访问权限：仅限参会人
更新：2025-03-29 13:25:00 浏览：7次
口头报告
报告开始：2025年04月20日 11:00（Asia/Shanghai）
报告时间：10min
所在会场：[S2-1] 专题2.1 大气物理和大气探测 [S2-1] 专题2.1 大气物理和大气探测
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摘要
雷达在夏秋季节观测到大量的晴空回波，受限于传统晴空布拉格散射机制的不足及对湍流认识的模糊，目前对晴空回波产生原因缺乏统一且清晰的认识。在相当长的一段时间内，大量研究人员认为生物散射体主导了天气雷达晴空回波。他们的主要论据归因于两个矛盾：晴空回波偏振特征与湍流局地均匀各向同性的矛盾、大气布拉格散射强度与大气折射率结构常数的矛盾。
但不巧的是，随着研究的进展晴空回波却与生物活动规律存在诸多矛盾，例如，晴空回波的季节变化与中国生物活动的季节性规律不完全一致、晴空回波的径向速度及差分相移率不符合生物体散射特征等。且需要指出的是尽管Kolmogorov的湍流理论在大气科学的发展中占有重要的地位，但现今大量研究揭示了非科尔莫戈罗夫湍流的广泛存在。因此，天气雷达差分反射率已被证实并不能否定湍流散射在晴空回波中的作用。
大量研究者根据Bragg散射公式指出，当前观测到的晴空回波的反射率因子所计算得到的折射率结构常数，远远大于实际观测值。因此本研究通过引入超视距通信的对流层散射理论，对广义对流层散射公式与传统布拉格散射公式进行对比，并将雷达等效为自发自收通信设备，推导天气雷达的等效传输损耗，将其与国际电信联盟（ITU-R）无线电通信部门的建议进行比较。研究结果表明，传统布拉格散射公式是广义对流层散射公式一种特殊形式，且天气雷达晴空回波的等效传输损耗与ITU-R建议一致，证明了天气雷达晴空回波的散射机制与对流层散射一致。研究结果拓展了晴空布拉格散射理论。
但不巧的是，随着研究的进展晴空回波却与生物活动规律存在诸多矛盾，例如，晴空回波的季节变化与中国生物活动的季节性规律不完全一致、晴空回波的径向速度及差分相移率不符合生物体散射特征等。且需要指出的是尽管Kolmogorov的湍流理论在大气科学的发展中占有重要的地位，但现今大量研究揭示了非科尔莫戈罗夫湍流的广泛存在。因此，天气雷达差分反射率已被证实并不能否定湍流散射在晴空回波中的作用。
大量研究者根据Bragg散射公式指出，当前观测到的晴空回波的反射率因子所计算得到的折射率结构常数，远远大于实际观测值。因此本研究通过引入超视距通信的对流层散射理论，对广义对流层散射公式与传统布拉格散射公式进行对比，并将雷达等效为自发自收通信设备，推导天气雷达的等效传输损耗，将其与国际电信联盟（ITU-R）无线电通信部门的建议进行比较。研究结果表明，传统布拉格散射公式是广义对流层散射公式一种特殊形式，且天气雷达晴空回波的等效传输损耗与ITU-R建议一致，证明了天气雷达晴空回波的散射机制与对流层散射一致。研究结果拓展了晴空布拉格散射理论。
关键词
天气雷达,晴空回波,大气边界层,大气湍流；
报告人
滕玉鹏
高级工程师 中国气象局气象探测中心稿件作者
全部评论
重要日期
-
会议日期
04月17日
2025
至04月20日
2025
-
04月03日 2025
初稿截稿日期
-
04月20日 2025
注册截止日期
主办单位
中国科学院大气物理研究所
承办单位
中国科学院大气物理研究所
联系方式
- 皇甫静亮
- hf******@mail.iap.ac.cn
- 133********
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