气象目标对雷达电磁波的散射 Ø Ø Ø Ø Ø FinePrint Software, LLC 16 Napier Lane San Francisco, CA 94133 Tel: 415-989-2722 Fax: 209-821-7869
散射现象和散射特性 散射现象和雷达回波 l 当电磁波传播遇到空气介质和云、降水粒子时，入射的电磁波 会从这些质点向四面八方传播相同频率的电磁波，称为散射现 象。 l 云雨粒子接收到雷达发射的电磁波之后，向各个方向产生散 射，天线接收到的来自粒子后向的散射，称为雷达回波。 散射现象和散射特性 散射现象和散射特性 散射过程： l 入射电磁波使粒子极化，正负电荷中心产生偏移而构 成电偶极子或多极子，并在电磁波激发下作受迫振动 ，向外界辐射电磁波，就是散射波。 散射现象和散射特性 散射物质和散射特性 l 空气分子、气溶胶粒子、水滴、冰晶等颗粒物会造成 散射。 l 大气介质折射率不分布均匀也会造成散射。 l 雷达波长较长，其散射物主要是云、雾、降水粒子。 l 粒子散射电磁波的能力与粒子的大小、形状、相态、 电学特性有关。 l 散射只改变电磁波的传播方向，不改变能量形式。 散射现象和散射特性 单个球形粒子的散射 2 p r 定义无量纲尺度参数 a = l n 当α<<1时：Rayleigh散射，也称分子散射。如 空气分子对可见光的散射。 n <α<50：Mie散射。如大气中的云滴对可见 光的散射。 n 当α>50：几何光学：折射。如大雨滴对可见光 的折射、反射，彩虹等光现象。 思考： l ？ 散射现象和散射特性 引入散射函数/方向函数β(θ,φ) n Si为入射能流密度，Ss为距粒子R处的散射能流密度。 S i n 由能量守恒定律， S = b s R 2 n 考虑各向异性散射， S S = i bq( ,j) s R 2 n θ是方位角，任一散射方向OP在 xoy面上投影为OP’，OP’与入射 方向（即y轴）间夹角[0,360]。 n φ是OP与OP’之间的夹角 [0,180]。 散射现象和散射特性 方向函数β (θ,φ)的意义 n 定量描述散射能量分布的方向性 n 对于单位入射能流密度(Si=1)，在离粒子为中心单位距离 (R=1)的球面上任意一点所接收到的散射能流密度 Ss = b(q,f) l β(θ,φ)的量纲：面积(m2); l 一般地，β(θ,φ)的形式比较复杂，且不同的散射粒 子，具有不同的散射函数形式。
