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双偏振雷达为什么厉害 双偏振雷达工作原理

天气资讯更新时间:2024-05-15 16:46:40

导语:双偏振雷达为什么厉害?双偏振雷达是一种利用双偏振天线接收和处理信号的雷达系统。相比传统雷达,双偏振雷达具有更高的灵敏度和分辨率,能够准确地识别目标并获取更多有用信息,接下来就随着小编一起去看看双偏振雷达工作原理吧!

双偏振雷达为什么厉害

雷达是无线电目标探测和测距的缩写,通过发射和接收电磁波来探测和定位目标。电磁波是横波,具有不同的偏振状态,偏振 (或极化)是指雷达探测电磁波在传播时其电场的振动方向,在水平方向振动的称为水平偏振波,在垂直方向上振动的称为垂直偏振波。

新一代天气雷达中单偏振雷达是水平偏振雷达,而技术升级的双偏振雷达是具有偏振分集功能的雷达,即可分别或同时用水平偏振和垂直偏振进行探测,并将探测结果进行比较,得到偏振参量。

单偏振多普勒雷达只是发射单一偏振波,通常是水平偏振波,能探测到反射率因子(以下简称“强度”)、多普勒速度两个数据参量,根据多普勒速度的方差又可以得到谱宽,在灾害性天气监测、预警及短临天气预报方面发挥了非常关键的作用。但其目前仍存在很多不足,例如雷达资料质量如地物回波、晴空湍流回波、林火回波、海浪回波和生物回波等非气象目标的识别问题,单偏资料估测降水精度问题等,更是没办法识别云内降水粒子的相态,不能分辨产生回波的是水滴、雪花、冰粒还是混合粒子,导致无法进一步分析云物理过程。

出现上述问题的主要原因是,多普勒雷达设计的时候假设气象粒子都是球形的,采用水平偏振单一偏振波探测,得到的只是和粒子水平尺度相关的强度信息。而大量研究发现,由于空气浮力作用,大气中降水水相态粒子不是球形的,而是扁平状的,如果雷达能水平和垂直方向测量,就能分辨它们,从而更好地识别降水。

双偏振雷达是新一代天气雷达的一次重要技术升级,它除了强度、多普勒速度、谱宽以外,多了相关系数、差分反射率、差分传播相位移、差分传播相位移率等探测参数,根据这些参数可生产更多产品,能更好地区分降水与非降水以及降水相态,识别冰雹、融化层,更精确地估测强降水。

当然双偏振技术更加复杂,雷达维护更加困难,还有很多存在的问题需要通过不断试验、实践逐步解决。

双偏振雷达工作原理

雷达发射电磁波,这些电磁波可以是水平或垂直偏振的。在电磁波传播过程中,电场的振动方向决定了其偏振状态。水平或垂直偏振波指的是电场在相应方向上的振动。

雷达接收到的反射波(回波)与发射的电磁波偏振方向有关。例如,如果雷达发射水平偏振波,它也可以接收水平偏振方向的反射波。通过这种方式,雷达可以探测到目标的回波强度、径向速度以及垂直偏振状态。

双偏振雷达能够同时发射和接收水平和垂直两种偏振状态的电磁波。这允许雷达探测到更多关于目标(如降水粒子)的微物理特征,如形状和相态。

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