当前课程知识点：雷达气象学 > 第二章 气象目标物对雷达电磁波的散射 > 2.2 雷达截面 > 雷达截面
大家好
我们继续雷达气象学的学习
那么之前我们说到了散射截面的概念
粒子的总散射功率等于
入射能流密度乘以散射截面
为我们描述散射提供了方便
我们今天还要引入雷达截面
这个重要的概念
我是夏兰
来自云南大学
请不要记得我
记得我讲过的内容
我们前面说过
雷达观测的时候
发射的电磁波遇到气象目标物
如云雨等降水粒子时
会被向四面八方散射出去
其中只有一部分散射波会返回雷达方向
被雷达天线所接受到
实际上
我们雷达天线能接受的
只有后向散射这部分能量
即θ=π方向
也就是说
对探测云雨目标物有意义的
是粒子的后向散射
其他方向的散射能量雷达天线无法接受到
还记得我们前一次提到的散射截面
是考虑各个方向的
如果只考虑对我们雷达有意义的这部分散射
即只考虑后向散射的话
就是雷达截面了
因此雷达截面
就是后向散射截面
根据米散射理论
普遍球形粒子的后向散射函数为这个式子
即θ=π方向
其中k=2pi/λ
an和bn为散射系数
当尺度数远远小于1时
就是瑞利散射
这时的后向散射函数是这个式子
m是复折射指数
距离R处的后向散射能流密度为
就是把散射函数换成了后向散射函数
即可得到后向散射能流密度
假设散射粒子以后向散射能流密度
Ss(π)向空间做各向同性散射
则通过半径为R的球面的总散射功率为
其实就是能流密度乘以面积
面积就是球面
雷达截面也叫后向散射截面σ
为总散射功率与入射能流密度之比
即
即雷达截面等于4pai*后向散射函数
雷达截面即后向散射截面的物理意义
第一
入射能流密度Si入射到σ截面
得到的这个散射粒子的总的散射功率
第二
当散射粒子以这个总散射功率
向空间各向同性散射时
散射到天线处的功率密度
恰好等于实际到达天线的后向散射能流密度
第三
当入射能流密度的大小一定时
雷达截面的大小反映了
散射粒子其产生后向散射能力的大小
σ越大
粒子的后向散射能量越大
产生的回波功率越大
我们可以从粒子的雷达截面大小去了解
它所造成的后向散射的大小
这就是引进雷达截面这个物理量的原因
对于普遍球形粒子
把后向散射函数的具体形式
代入雷达截面的表达式中
可以得到普遍球形粒子的雷达截面表达式
对于满足瑞利散射条件的小球形粒子
同样把后向散射函数β(π)代入到4πβ(π)中
得到小球形粒子的雷达截面表达式
D是粒子的直径
要具体计算瑞利散射条件下雷达截面的值
要知道不同波长不同温度下的折射指数数值
可以通过查表知道
这一节就讲到这谢谢
-1.1 天气雷达概述
--天气雷达概述
--天气雷达概述
--天气雷达概述
-1.2 天气雷达工作的基本原理
--天气雷达工作的基本原理
-1.3 天气雷达的组成及雷达参数
--天气雷达的组成及基本参数
--雷达参数
-天气雷达概述
-2.1 散射的基本知识
--散射的基本知识
--散射的基本知识
-2.2 雷达截面
--雷达截面
--雷达截面
-2.3 雷达反射率和雷达反射率因子
--雷达反射率和雷达反射率因子
-2.4 气象目标物对雷达波的散射
--气象目标物对雷达波的散射
-气象目标物对雷达电磁波的散射
-3.1 衰减概述
--衰减概述
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-3.2 大气和云对雷达波的衰减
--大气和云对雷达波的衰减
-3.3 雨、雪和冰雹对雷达波的衰减
--雨、雪和冰雹对雷达波的衰减
-4.1 雷达探测盲区及其解决办法
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-4.2 等效地球半径在雷达测距中的应用
--等效地球半径在雷达探测中的应用
-4.3 测高公式和雷达探测能力
--测高公式和雷达探测能力
-5.1 雷达定量测量降水
--雷达定量测量降水
--雷达定量测量降水
-5.2 天气雷达观测降水
--天气雷达观测降水
-6.1 最多不模糊距离和多普勒两难
--最大不模糊距离和多普勒两难
-6.2 用多普勒天气雷达观测中小尺度天气系统
--用多普勒天气雷达观测中小尺度天气系统
-6.3 多普勒天气雷达径向速度场分析
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