針對(duì)星載云雷達(dá)對(duì)冰云探測(cè)可行性分析的需求,分析了非球形冰晶對(duì)340 GHz電磁波的單散射特性,基于不同的體積散射模型,研究了非球形冰晶云的回波特性以及94\340 GHz云雷達(dá)雙波長(zhǎng)比,假定冰云垂直分布的情況下,探討了星載94\340 GHz云雷達(dá)雙波長(zhǎng)比隨高度的變化以及可以穿透的冰云厚度。相較于94GHz及220 GHz,冰晶粒子對(duì)340 GHz電磁波的散射能力增強(qiáng),但是同時(shí)云對(duì)其的衰減也大大增加,340 GHz的衰減系數(shù)約是94 GHz的5～130倍;340 GHz云雷達(dá)可以探測(cè)淺薄的含水量較小的冰云,基本可以探測(cè)云厚2 km、冰水含量在0.000 1～0.2g/m³的冰云。含水量較多的厚云由于衰減,造成電磁波穿透能力大大降低,在假定的冰水含量垂直分布下,當(dāng)最大冰水含量為1 g/m³時(shí),可探測(cè)厚約5 km內(nèi)云厚的40%以上;衰減也造成不同高度上相同滴譜的云有不同的雙波長(zhǎng)比,冰水含量的大小及垂直分布影響了雙波長(zhǎng)比的大小及電磁波探測(cè)云的厚度。衰減隨著冰水含量增大而增大,高頻云雷達(dá)電磁波衰減大,使得雙波長(zhǎng)比變大,從而使雙波長(zhǎng)比和譜的數(shù)濃度N

【文章來源】：紅外與毫米波學(xué)報(bào). 2020,39(06)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

圖１非球形冰晶３４０?ＧＨｚ（ａ，ｂ）后向散射，（ｃ，ｄ）衰減截面??Ｆｉｇ．ｌ?Ｔｈｅ?ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ（ａ，?ｂ）?ａｎｄ?ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ?ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎｓ?（ｃ？?ｄ）?ｏｆ?ｎｏｎ－ｓｐｈｅｒｉｃａｌ?ｉｃｅ?ｃｒｙｓｔａｌｓ?ｔｏ?３４０?ＧＨｚ?ｗａｖｅ??

射率因子乙隨中值尺度及??冰水含量Ｃｆｏｅ?Ｗａｔｅｒ?Ｃｏｎｔｅａｉｔ，Ｉ．ＷＣ）的變化見圖：２。??不同形狀冰晶云的回波強(qiáng)度隨久、ＩＷＣ的變化特點(diǎn)??與２２０、９４?ＧＨｚ基本一致（吳舉秀等，２０１６隨著??ＤＭ、ＩＷＣ增加而增加；相同滴譜情況下，波長(zhǎng)短的雷??達(dá)回波強(qiáng)度稍低，基本上六角形冰晶具有較大的回??波強(qiáng)度４雪花回波強(qiáng)度隨著凡增加變化較�。禄夭�??強(qiáng)度對(duì)譜的形狀參數(shù)Ａｔ不敏感９??／ｘ�。埃Ｗ訑�(shù)濃度ＡＭＩ?ＯｌＡｒｍ３，根據(jù)式（２）不同??形狀冰羅云的袞減系數(shù)Ａ見圖３，成４是指冰晶云??在．３４０?ＧＨｚ、９４?ＧＨｚ時(shí)衰減系數(shù)的比值《隨１￥（：增??加衰減系數(shù)Ａ＿增加，同樣ＩＷＣ下，雪花及子彈花冰云??的較小，六角形冰晶云前．較大ａ幾種六角形冰晶的??襲減系數(shù)基本一致，雪花和子彈花冰云的也具有較??小差異ｇ同樣滴譜條件下，３４０?ＧＨｚ的衰減系數(shù)約??是９４?ＧＨｚ的５？１３０倍３４０?Ｇｆｌｚ的衰：減比２２０?ＧＨｚ??的衰減（吳舉秀等》２０１６?最大增加了約１００??ａ?－，０??％??ｅ＝１０??－１０??－２０??－３０??－４０??１０?５??０．１?０．２?０．３?０．４?０．５?０．６?０．７?０．８?０．９?１?１０５?１０４?１０?３?１０２?１０１?１０°?１０ｌ??Ｄ／ｍｍ?ＩＷＣ／（ｇ／ｍ”??（ａ３）?（ｂ３）??圖２冰晶云的雷達(dá)反射率因子＆隨中值尺度Ｄｍ?（ｎｓ）及冰水含量ＩＷＣＸＵｂｄ的變化??Ｆｉｇ．?２?Ｔｈｅ?ｃｈａｎｇｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｒａｄａｒ?ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ?ｆａｃｔｏｒ?（＿Ｚｅ）?ｏｆ?ｉｃｅ－ｃｒｙｓｔａｌ?ｃｌｏｕｄｓ

７２４??紅外與毫米波學(xué)報(bào)??３９卷??１０?５?１０?４?１０?３?１０?２?１０１?１０°?１０?５?１〇?４??ＩＷＣ／（ｇ／ｍ３）??（ｂ２）??圖５單形狀冰晶云的雙波長(zhǎng)比隨和ＩＷＣ（ａ２、ｂ２、ｃ２）變化??Ｆｉｇ．?５?Ｔｈｅ?ｃｈａｎｇｅｓ?ｏｆ?ｄｕａｌ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ?ｒａｔｉｏ?（ＤＷＲ）?ｗｉｔｈ?ｔｈｅ?Ｄｍ?ａｎｄ?ＩＷＣ??１０３?１０２??ＩＷＣ／（ｇ／ｍ３）??（ｃ，）??著增加，ＤＷＲ增加，最大可達(dá)１５?ｄＢ。??４測(cè)云厚度分析??ＤＷＲ和濃度無；關(guān)．．，可＿以不＃慮ＤＷＲ－ＩＷＣ關(guān)??系，但是由于實(shí)際探測(cè)時(shí)冰云對(duì)電磁波的衰減影響??了回波強(qiáng)度，因此影響了?ＤＷＲ，而ＩＷＣ的大小會(huì)影??響衰減的大小，因此ＩＷＣ影響了?ＤＷＲ及電磁波探??測(cè)云的．厚度。根據(jù)Ａ，利用式子ｆ?３?）、（?４）可以模擬??獲得霄迪探測(cè)到的屈波強(qiáng)度。??假設(shè)苯厚虞為２?ｋｍ，?１？１?ｍｍ之間取??值屮＝０、１、２時(shí)，Ｎ取定值０．０１?／（：ｍ？，假設(shè)１評(píng)（：廓線??如圖７（：ａ）所：讀。衰減前后猶雷達(dá)反射率機(jī)乎及９４／??３４０?奮達(dá)的?ＤＷＲ?如?＿?７?所＿?ｓ?ＣｌＱｕｄ－??Ｓａｔ處寧高度為７０５?ｋｍ的太陽同步軌遣，計(jì)劃２０２１??年發(fā)射的搭載９４?ＧＨｚ云雷達(dá)的ＥａｒｔｈＣＡＲＥ系統(tǒng)將??襄位于？高度４４３．?８？４５０．?８?ｋｍ的太陽同步軌遣飛??行，極軌衛(wèi)星距離地面較近，距離衰減小，假設(shè)９４、??３４０?ＧＨｚ兩部莆達(dá)也裝載在極軌：ＨＭｌ?ＣｌｏｕｄＳａｔ??星載云廓線請(qǐng)達(dá)在大氣中可探測(cè)的最小雷達(dá)反射??率因子為－２６?ｄＢＺ，．氣象方程中


本文編號(hào)：3381506