天氣雷達，是氣象雷達的一種，是監測和預警強對流天氣的主要工具，其工作原理是通過發射一系列脈衝電磁波，利用雲霧、雨、雪等降水粒子對電磁波的散射和吸收，為探測降水的空間分布和鉛直結構，並以此為警戒跟蹤降水系統。天氣雷達常用的波長大多在1-10cm範圍。因10cm波長的衰減小，用於探測颱風、暴雨及冰雹較好。國內目前普遍使用的是國產713雷（5.6cm）、714雷達（10cm）和711雷達（3.2cm），可探測雷達站周圍幾百公里範圍內的天氣系統。
基本介紹
- 中文名：天氣雷達
- 外文名：Weather radar
- 套用領域：監測和預警強對流天氣
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原理
天氣雷達多為脈衝雷達，它以一定的重複頻率發射出持續時間很短（0.25～4微秒）的脈衝波,然後接收被降水粒子散射回來的回波脈衝。降水對雷達發射波的散射和吸收同雨滴譜、雨強、降水粒子的相態、冰晶粒子的形狀和取向等特性有關（見雲和降水粒子的微波散射、雲和降水粒子的微波吸收）。因此，分析和判定降水回波，可以確定降水的各種巨觀特性和微物理特性。在降水回波功率和降水強度之間已建立有各種理論和經驗的關係式，利用這些關係，可以根據回波功率測定雷達探測範圍內的降水強度分布和總降水量（見雷達測量降水）。
結構
天氣雷達由以下幾個基本部分組成：發射機──產生高頻脈衝，定向天線──發射探測脈衝和接收回波脈衝，按收機──放大回波脈衝信號，顯示器──顯示氣象目標物（如降水區、風暴）相對於雷達的位置、回波強度和結構。天氣雷達常用的顯示器有 3種：①距離顯示器(A顯或A/R顯)。顯示不同距離上氣象目標物的回波強度的一種儀器。②平面位置顯示器 (PPI)。以雷達站為顯示中心，把氣象目標物的方位和距離的平視圖以極坐標形式顯示出來的一種指示儀器。它可反映降水區、風暴等的水平分布。③距離高度顯示器 (RHI)。把在給定方位的鉛直平面內氣象目標物的距離和高度以直角坐標形式顯示出來的一種指示儀器。它可反映降水區、風暴等的鉛直結構。70年代以後，定量探測的天氣雷達還附有小型計算機的數字處理系統。
特點
天氣雷達的結構有以下一些特點：①採用對數中頻放大器。它可使輸出近似正比於輸入信號強度的對數，從而保證變化範圍比較大的雲和降水回波強度都能得到相應的顯示。②有距離訂正。由於接收功率Pr和距離R的平方成反比（見氣象雷達方程），經距離訂正後便可直接比較不同距離上的回波的強弱。③具有視頻積分處理器(VIP)。由於降水回波信號具有隨機起伏的性質,需要把探測範圍分成苦幹小區域，對每一個小區域的回波信號進行平均。然後,按回波強度,實現黑白、彩色和數字分層顯示。④定量測定降水的雷達已有實時監測雷達參數設備。⑤先進的天氣雷達已由電子計算機控制，並由電子計算機處理氣象資料，如降水量、氣流速度等。
新一代都卜勒天氣雷達
常規天氣雷達的探測原理是利用雲雨目標物對雷達所發射電磁波的散射回波來測定其空間位置、強弱分布、垂直結構等。新一代都卜勒天氣雷達除能起到常規天氣雷達的作用外，還可以利用物理學上的都卜勒效應來測定降水粒子的徑向運動速度，推斷降水雲體的移動速度、風場結構特徵、垂直氣流速度等。新一代都卜勒天氣雷達可以有效地監測暴雨、冰雹、龍捲等災害性天氣的發生、發展；同時還具有良好的定量測量回波強度的性能，可以定量估測大範圍降水；都卜勒天氣雷達除實時提供各種圖像信息外，還可提供對多種災害性天氣的自動識別、追蹤產品。
新一代都卜勒天氣雷達在災害性天氣監測、預警方面，發揮著不可替代的作用。目前我國已建成的新一代都卜勒天氣雷達主要分S、C兩種波段，S波段雷達主要分布在沿海地區及主要降雨流域，C波段雷達主要分布在內陸地區。到"十一五計畫"末期，全國將建成158部都卜勒天氣雷達構成的天氣雷達網。
1、C波段天氣雷達（CINRAD/CC）
北京市氣象局的C波段都卜勒天氣雷達可以對颱風、暴雨等大範圍強降水天氣的監測距離大於400並能獲取150公里半徑範圍內的降水區降水及風場信息，可對150公里半徑範圍內的降雨進行較準確估測。與常規天氣雷達相比，CINRAD/CC雷達增加了風場信息，能有效地監測和預報陣風鋒，下擊暴流，熱帶氣旋，風切變等災害性天氣。
2、S波段雷達（CINRAD/SA）
