天氣雷達

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宏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佈和總降水量（見雷達測量降水）。

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、風暴等的水平分佈。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。

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。

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、強弱分佈、垂直結構等。新一代多普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多普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。新一代多普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；多普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。

新一代多普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多普勒天氣雷達主要分S、C兩種波段，S波段雷達主要分佈在沿海地區及主要降雨流域，C波段雷達主要分佈在內陸地區。到"十一五計劃"末期，全國將建成158部多普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波段多普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）

北京新一代S波段多普勒天氣雷達可以監視半徑為400公里範圍的地區內颱風、暴雨、颮線、冰雹、龍捲等大範圍強降水天氣，對雹雲、龍捲氣旋等中小尺度強天氣現象的有效監測和識別距離可達230公里，可在距離雷達150公里處識別雹雲中尺度為2～3公里的核區，或判別尺度為10公里左右的龍捲氣旋。其先進的技術手段將顯著增強對暴雨、冰雹等災害性天氣的監測和預警能力，進一步提高降水預報的時間、空間解析度，實現降水預報的定點、定量、定時化，為工農業生產和人民生活提供更好的氣象預報服務。