37 GHz和94 GHz的大气微波衰减比较分析

摘要：

毫米波更接近云粒子的尺度,因此毫米波及短厘米波段雷达已被应用于云层的探测,美国与加拿大的云卫星计划(CloudSat)将要上3 mm云雷达(CPR),如何与已在天上的TRMM/PR结合,获得从薄云到浓厚云的垂直结构信息,是一个值得关注的课题.但是,毫米波云雷达探测,必须考虑的问题之一是大气衰减订正.主要比较分析了在37 GHz和94 GHz大气的衰减特性,目的是对星载94 GHz云雷达进行大气的衰减订正.计算分析了在不同云、大气条件下37 GHz和94 GHz的大气衰减,得出如下结论:①大气气体的微波吸收在测云波段产生明显的衰减,其中水汽衰减效应变化很大;即将上天的空间94 GHz测云雷达必须有水汽衰减订正方案.②37 GHz和94 GHz雷达测云,由于大气和云衰减不同和雷达反射率的很大差异,导致雷达回波信号强弱不同.③对云层较薄、含水量较少的云,在不计雷达参数的情况下,37 GHz雷达回波信号不如94 GHz测云雷达,也就是说94 GHz对薄云有更强的探测能力;对云层较厚、含水量大的云,由于强衰减的作用,94 GHz雷达回波信号小于37 GHz雷达.④从大气衰减的不利因素方面考虑,空间94 GHz雷达测高层薄云的效果最好;测低层薄云时需要考虑气体衰减订正;因浓厚云的强衰减作用,探测其中下部的能力大大减弱,不仅要进行衰减订正,而且要借助其它信息来反演整个云层的含水量垂直分布.⑤为了获得从极薄到极浓厚云的垂直分布探测能力,未来测云雷达系统最好采用双波长甚至三波长(如94、37和13 GHz).

关键词：微波衰减、云液水含量、Rayleigh近似、光学厚度、大气订正、雷达反射率

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分类号：P421;TN959(气象基本要素、大气现象)

资助基金：国家重点基础研究发展计划973计划2001CB309402;航天遥感多模态微波遥感器数据反演项目

在线出版日期：2004-03-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：269-275