氣象雷達(dá)
氣象雷達(dá)氣象雷達(dá)所屬現(xiàn)代詞，指的是專門用于大氣探測(cè)的雷達(dá)。探測(cè)氣象要素、現(xiàn)象等的雷達(dá)的總稱。主要包括天氣雷達(dá)、測(cè)風(fēng)雷達(dá)、風(fēng)廓線雷達(dá)等
氣象雷達(dá)是專門用于大氣探測(cè)的雷達(dá)。屬于主動(dòng)式微波大氣
氣象雷達(dá)使用的無(wú)線電波長(zhǎng)范圍很寬，從1厘米到1000厘米。它們常被劃分成不同的波段,以表示雷達(dá)的主要功能。氣象雷達(dá)常用的1、3、5、10和 20厘米波長(zhǎng)各對(duì)應(yīng)于K波段（波長(zhǎng)0.75～2.4厘米）、X波段（波長(zhǎng) 2.4～3.75厘米）、C波段（波長(zhǎng)3.75～7.5厘米）、S波段（波長(zhǎng)7.5～15厘米）和 L波段（波長(zhǎng)15～30厘米），超高頻和甚高頻雷達(dá)的波長(zhǎng)范圍分別為10～100厘米和100～1000厘米。雷達(dá)探測(cè)大氣目標(biāo)的性能和其工作波長(zhǎng)密切有關(guān)。把云雨粒子對(duì)無(wú)線電波的散射和吸收結(jié)合起來(lái)考慮，各種波段只有一定的適用范圍。常用K波段雷達(dá)探測(cè)各種不產(chǎn)生降水的云，用X、C和S波段雷達(dá)探測(cè)降水,其中S波段最適用于探測(cè)暴雨和冰雹，用高靈敏度的超高頻和甚高頻雷達(dá)可以探測(cè)對(duì)流層－平流層-中層的晴空流場(chǎng)。
第二次世界大戰(zhàn)前雷達(dá)用于軍事目的。當(dāng)時(shí)云、雨等氣象目標(biāo)的回波被作為干擾看待。1941年在英國(guó)最早使用雷達(dá)探測(cè)風(fēng)暴。1942～1943年，美國(guó)麻省理工學(xué)院專門設(shè)計(jì)了為氣象目的使用的雷達(dá)。在氣象雷達(dá)發(fā)展初期，一般都靠手工操作，回波資料只能作定性分析。60年代采用了多普勒技術(shù)，氣象多普勒雷達(dá)具有對(duì)大氣流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的定量探測(cè)能力；常規(guī)雷達(dá)的數(shù)字顯示和彩色顯示也相繼出現(xiàn)。
70年代，除聯(lián)合使用多部多普勒雷達(dá)外，又相繼發(fā)展了大功率高靈敏度的甚高頻和超高頻多普勒雷達(dá)和具有多普勒性能的高分辨率調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)；在雷達(dá)結(jié)構(gòu)上，廣泛采用了集成電路，配備有小型或微型電子計(jì)算機(jī)，使氣象雷達(dá)能對(duì)探測(cè)資料進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字處理和數(shù)字化遠(yuǎn)距離傳輸；有的天氣雷達(dá)已能按照預(yù)先編好的程序，由電子計(jì)算機(jī)操縱觀測(cè)，并逐步向自動(dòng)化觀測(cè)網(wǎng)的方向發(fā)展。
氣象雷達(dá)通過(guò)方向性很強(qiáng)的天線向空間發(fā)射脈沖無(wú)線電波，它在傳播過(guò)程中和大氣發(fā)生各種相互作用。如大氣中水汽凝結(jié)物（云、霧和降水）對(duì)雷達(dá)發(fā)射波的散射和吸收；非球形粒子對(duì)圓極化波散射產(chǎn)生的退極化作用，無(wú)線電波的空天氣折射率不均勻結(jié)構(gòu)和閃電放電形成的電離介質(zhì)對(duì)入射波的散射，穩(wěn)定層結(jié)大氣對(duì)入射波的部分反射；以及散射體積內(nèi)散射目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)對(duì)入射波產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)等。
氣象雷達(dá)回波不僅可以確定探測(cè)目標(biāo)的空間位置、形狀、尺度、移動(dòng)和發(fā)展變化等宏觀特性，還可以根據(jù)回波信號(hào)的振幅、相位、頻率和偏振度等確定目標(biāo)物的各種物理特性，例如云中含水量、降水強(qiáng)度、風(fēng)場(chǎng)、鉛直氣流速度、大氣湍流、降水粒子譜、云和降水粒子相態(tài)以及閃電等。此外，還可利用對(duì)流層大氣溫度和濕度隨高度的變化而引起的折射率隨高度變化的規(guī)律，由探測(cè)得到的對(duì)流層中溫度和濕度的鉛直分布求出折射率的鉛直梯度，并通過(guò)分析無(wú)線電波傳播的條件，預(yù)報(bào)雷達(dá)的探測(cè)距離，也可根據(jù)雷達(dá)探測(cè)距離的異?，F(xiàn)象（如超折射現(xiàn)象）推斷大氣溫度和濕度的層結(jié)。
凡是不具有多普勒性能的雷達(dá)稱為非相干雷達(dá)或常規(guī)氣象雷達(dá)，具有多普勒性能的雷達(dá)稱為相干雷達(dá)或多普勒雷達(dá)。
主要的氣象雷達(dá)有：
測(cè)云雷達(dá)。是用來(lái)探測(cè)未形成降水的云層高度、厚度以及云內(nèi)物理特性的雷達(dá)。其常用的波長(zhǎng)為1.25厘米或0.86厘米。工作原理和測(cè)雨雷達(dá)相同，主要用來(lái)探測(cè)云頂、云底的高度。如空中出現(xiàn)多層云時(shí)，還能測(cè)出各層的高度。由于云粒子比降水粒子小，測(cè)云雷達(dá)的工作波長(zhǎng)較短。測(cè)云雷達(dá)只能探測(cè)云比較少的高層云和中層云。對(duì)于含水量較大的低層云,如積雨云、冰雹等,測(cè)云雷達(dá)的波束難以穿透，因而只能用測(cè)雨雷達(dá)探測(cè)。
測(cè)雨雷達(dá)。又稱天氣雷達(dá)，是利用雨滴、云狀滴、冰晶、雪花等對(duì)電磁波的散射作用來(lái)探測(cè)大氣中的降水或云中大滴的濃度、分布、移動(dòng)和演變，了解天氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特征。測(cè)雨雷達(dá)能探測(cè)臺(tái)風(fēng)、局部地區(qū)強(qiáng)風(fēng)暴、冰雹、暴雨和強(qiáng)對(duì)流云體等，并能監(jiān)視天氣的變化。
測(cè)風(fēng)雷達(dá)。用來(lái)探測(cè)高空不同大氣層的水平風(fēng)向、風(fēng)速以及氣壓、溫度、濕度等氣象要素。測(cè)風(fēng)雷達(dá)的探測(cè)方式一般都是利用跟蹤掛在氣球上的反射靶或應(yīng)答器，不斷對(duì)氣球進(jìn)行定位。根據(jù)氣球單位時(shí)間內(nèi)的位移，就能定出不同大氣層水平風(fēng)向和風(fēng)速。在氣球上同時(shí)掛有探空儀，遙測(cè)高空的氣壓、溫度和濕度。
圓極化雷達(dá)。一般的氣象雷達(dá)發(fā)射的是水平極化波或垂直極化波，而圓極化雷達(dá)發(fā)射的是圓極化波。雷達(dá)發(fā)射圓極化波時(shí)，球形雨滴的回波將是向相反方向旋轉(zhuǎn)的圓極化波，而非球形大粒子（如冰雹）對(duì)圓極化波會(huì)引起退極化作用，利用非球形冰雹的退極化性質(zhì)的回波特征，圓極化雷達(dá)可用來(lái)識(shí)別風(fēng)暴中有無(wú)冰雹存在。
調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)。它是一種探測(cè)邊界層大氣的雷達(dá)。有極高的距離分辨率和靈敏度，主要用來(lái)測(cè)定邊界層晴空大氣的波動(dòng)、風(fēng)和湍流（見(jiàn)大氣邊界層）。
氣象多普勒雷達(dá)。利用多普勒效應(yīng)來(lái)測(cè)量云和降水粒子相對(duì)于雷達(dá)的徑向運(yùn)動(dòng)速度的雷達(dá)。
甚高頻和超高頻多普勒雷達(dá)。利用對(duì)流層、平流層大氣折射率的不均勻結(jié)構(gòu)和中層大氣自由電子的散射，探測(cè)1～100公里高度晴空大氣中的水平風(fēng)廓線、鉛直氣流廓線、大氣湍流參數(shù)、大氣穩(wěn)定層結(jié)和大氣波動(dòng)等的雷達(dá)。
在研究試驗(yàn)的雷達(dá)中還有雙波長(zhǎng)雷達(dá)和機(jī)載多普勒雷達(dá)等。70年代以來(lái)，利用一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的小天線來(lái)等效許多靜止的小天線所合成的一個(gè)大天線的合成孔徑雷達(dá)的新發(fā)展，必將加速機(jī)載多普勒雷達(dá)今后的發(fā)展進(jìn)程。機(jī)載多普勒雷達(dá)的機(jī)動(dòng)性很強(qiáng)，可以用來(lái)取得分辨率很高的對(duì)流風(fēng)暴的多普勒速度分布圖。
