第二章气象目标物对雷达电磁波的散射.pdf
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气象目标对雷达电磁波的散射
1.散射的基本知识
2.球形水滴和冰粒的散射
3.非球形粒子散射
4.粒子群散射
5.晴空回波的散射和反射
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散射现象和散射特性
散射现象和雷达回波
l 当电磁波传播遇到空气介质和云、降水粒子时,入射的电磁波
会从这些质点向四面八方传播相同频率的电磁波,称为散射现
象。
l 云雨粒子接收到雷达发射的电磁波之后,向各个方向产生散射,
天线接收到的来自粒子后向的散射,称为雷达回波。
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散射现象和散射特性
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散射现象和散射特性
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散射现象和散射特性
散射过程:
l 入射电磁波使粒子极化,正负电荷中心产生偏移而
成电偶极子或多极子,并在电磁波激发下作受迫振动
,向外界辐射电磁波,就是散射波。
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散射现象和散射特性
散射物质和散射特性
l 空 分子、 溶胶粒子、水滴、冰晶等颗粒物会造成
散射。
l 大气介质折射率不分布均匀也会造成散射。
l 雷达波长较长,其散射物主要是云、雾、降水粒子。
l 粒子散射电磁波的能力与粒子的大小、形状、相态、
电学特性有关。
l 散射只改变电磁波的传播方向,不改变能量形式。
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散射现象和散射特性
单个球形粒子的散射
2 p r
定义无量纲尺度参数 a
l
n 当α1时:Rayleigh散射,也称分子散射。如
空 分子对可见光的散射。
n 当0.1 α50:Mie散射。如大 中的云滴对可见
光的散射。
n 当α50:几何光学:折射。如大雨滴对可见光
的折射、反射,彩虹等光现象。
思考:
l 对于3cm和10cm雷达遇到半径0.1cm的雨滴发生哪种散射?
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散射现象和散射特性
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散射现象和散射特性
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散射现象和散射特性
引入散射函数/方向函数 (θ, φ)
n S 为入射能流密度,S 为距粒子R处的散射能流密度。
i s
S
n 由能量守恒定律, S s i b
R 2
n 考虑各向异性散射,
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