01、氣象雷達發(fā)射出電磁波，電磁波遇到空氣中的雨滴、云滴、冰晶、雪花等會發(fā)生散射，返回的電磁波被雷達天線所接收并顯示在屏幕上 。因為雷達回波強度與降水強度具有相同的概率分布 。所以氣象臺會總結(jié)不同類型的降水的回波強度與其對應(yīng)的降水強度之間的關(guān)系，得到一組經(jīng)驗公式，用來定量估測降水 。
【為什么氣象雷達能定量估測降水？】在氣象臺發(fā)布的預(yù)警信息中，我們常能聽到一定時間內(nèi)降水量的預(yù)報，例如“北京中北部未來兩天降水量將達100 毫米”，“據(jù)預(yù)測，華盛頓將有一場大暴雨，雨量達150 毫米甚至更多”，等等 。它們大多是利用數(shù)值天氣預(yù)報模式由計算機算出來的 。
氣象學家還能利用一種叫做“天氣雷達”的氣象雷達來定量估測降水 。氣象雷達發(fā)射出電磁波，電磁波遇到空氣中的雨滴、云滴、冰晶、雪花等會發(fā)生散射，返回的電磁波被雷達天線所接收并顯示在屏幕上，氣象學家根據(jù)回波圖像可以得知大氣中降水的強度、分布、移動和演變情況，以此了解天氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特征 。氣象雷達能探測臺風、局部地區(qū)強風暴、冰雹、暴雨和強對流云等，并能監(jiān)視天氣的變化 。
但是，在雷達屏幕上，我們所能看到的只是雷達回波的強度、分布、移動和演變情況，氣象工作人員又是怎樣來定量估測降水的呢？通常情況下，雷達回波強度與降水強度具有相同的概率分布 。氣象臺站會收集和統(tǒng)計不同地區(qū)、不同降水類型和不同降水強度的雨滴譜，也就是單位體積內(nèi)各種大小雨滴的數(shù)量隨其直徑的分布，然后找到不同類型的降水的回波強度與其對應(yīng)的降水強度之間的關(guān)系，比如層狀云降水、對流云降水、地形云降水、干雪和濕雪等，這樣就可以得到一組經(jīng)驗公式，用來定量估測降水 。
實際工作中，為了利用氣象雷達測量某區(qū)域在某時段的降水總量，可把區(qū)域、時間進行分割，然后對雷達測得的多個降水量進行累加或平均，這樣可以去除隨機誤差的影響，使該區(qū)域上的雨量或平均強度比單點的瞬時強度更為準確，從而保證了估測精度 。
近年來，氣象雷達估測降水的技術(shù)也在不斷翻新 。而且，將設(shè)置在地面上的雷達組成網(wǎng)絡(luò)，并利用以衛(wèi)星為載體的雷達，就可實現(xiàn)大范圍內(nèi)的降水觀測，可以彌補單點觀測的不足 。但是，利用雷達組網(wǎng)來進行定量監(jiān)測及預(yù)報大范圍降水，也會存在各種問題 。例如，把組網(wǎng)的雷達回波圖拼在一起時，拼圖本身的技術(shù)問題，會使降水估測的精度達不到預(yù)期目的 。而且，即使是同一型號的氣象雷達，探測的結(jié)果也會有差別，例如各雷達的選址不同、雷達回波受到不同地形和建筑物的影響、有效覆蓋區(qū)的雨量計站點分布密度不同等，這些因素都會影響結(jié)果，使組網(wǎng)后的數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，最終會影響預(yù)報質(zhì)量 。
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