小旋转椭球粒子群的微波衰减系数 与雷达反射率因子之间的关系
2013-05-22 16:08:23 益择发布与雷达反射率因子之间的关系X
王振会 张培昌
( 南京气象学院, 南京, 210044)
摘 要
通过模拟及取样导出了小旋转椭球粒子群旋转轴呈3种不同取向, 而入射电磁波分别为
水平发射水平偏振波及水平发射垂直偏振波时的衰减系数与雷达反射率因子之间的关系,
获得3种波长的具体表达式, 并对结果作了物理分析。所得结果可直接用于雷达定量测量降
水时的衰减订正。
关键词: 小旋转椭球, 偏振波, 衰减系数, 雷达反射率因子。
1 引 言
在使用天气雷达和气象卫星遥感反演降水时, 需考虑暴雨等降水区内尺度稍大的降
水粒子的非球形形状, 通常用旋转椭球去近似[ 1] 。对于C 或X 波段的入射电磁波, 还必
须考虑降水区对入射波衰减所引起的影响。因此, 研究小旋转椭球粒子群在各种取向及
不同入射偏振波下的衰减系数, 及其与雷达反射率因子之间的关系, 就有助于提高微波
遥感降水反演精度, 在雷达定量测量降水时作一定程度的订正。
2 基本公式
设Qt ( De) 是等效直径为De 的单个旋转椭球的衰减截面, kt 是衰减系数, 则它们之间
的关系有[ 2]
kt =∫∞
0
N ( De) Qt ( De) dDe ( 1)
其中N ( De) 为雨滴谱密度, 等效直径De 即为同体积球形粒子的直径。对于同一群粒子其
大小尺度服从某种分布即N ( De) 为已知时, 则衰减系数kt 与雷达反射率因子Z 均可事先
计算出。于是, 根据kt-Z 的经验分布可令
kt = AZB ( 2)
式中系数A, B取决于入射波波长、小旋转椭球旋转轴相对于入射波偏振方向的取向和雨
滴谱。对于给定的入射波波长、偏振方向和小旋转椭球旋转轴的取向, 可以通过改变雨滴
谱参数后获得一组样本, 经统计回归后获得适合于给定情况的系数A, B。当A, B 被确定
后, 即可由雷达探测到的Z 值用上式计算kt 值。
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