ln Si R
Si0
0
i
NiQai dR
10lg Si
Si0
R
4.343 0
i
NiQai dR
衰减系数
吸收系数
ka
10 lg Si Si0
0.4343
i
NiQai
云或降水粒子吸收造成的单位距离上电磁波能流密度损失的分贝数
散射系数
ks
10 lg Si Si0
i
i

0.4343 8 2
Im



m2 m2
1 2
Biblioteka iNi ri 3引入云中含水量
i
Ni ri 3

M
0
3
4
ktc

0.4343
6
Im

m2 m2
1 2

M
dB km
云滴谱
云中 含水量
ktc K1*M
云的衰减系数ktc与波长、温度以及粒子相态的关系
kt ka ks
0.4343 Ni (Qai Qsi )
i
0.4343 NiQti i
R
K

2
10
0
kdR
Pr Pr0 K
衰减后的 回波功率
2 大气气体对雷达波的衰减
对2cm以上的 雷达波所造成的衰 减，一般可忽略
对波长在1cm 附近或当探测距离 较远时，这种衰减 仍必须考虑。
R
0 4.343kLdR
k 4.343kL
10 lg Pr
2
R
kdR
Pr0
0
1 长度
分贝 距离
衰减的一般规律有
Pr Pr0 K
R
Pr

Pr0
0.2
10
0
kdR
总衰 减系 数
R
K

2
10
0
kdR
k kg kc kp
10 lg
Pr Pr0

2
R
0 (kg

水球的 Qt (米()GuQntn(等瑞，利1)954与) 值的关系
雨的衰减系数ktr与雨强I之间的关系
计算雨的衰减系数kt：
kt 0.4343 NiQti
i
雨滴谱
(dB km)
利用普遍关系或利用瑞 利近似，但不能像云滴那样 用含水量
实际观测发现，雨的衰减系数ktr与雨强I之间：
吸收雷达波的 大气气体主要是水 汽和氧气。
7.75 g m3
水汽和氧气的衰减系数与波长的关系
3 云对雷达波的衰减
云滴：半径小于100μm的水滴或水晶粒子
计算云滴的吸收截面、散射截面和衰减截面：
Qs

128 5r6 3 4
m2 m2
1 2
2

2 2 3
6
m2 1 2 m2 2
n 1
Qa

Pa Si
Qt
Qs
云、降水粒子的衰减系数
电磁波传播一个距离元dR，具有相同吸收功率的粒子
dSi Ni Pai dR
dSi Si
NiQai dR
电磁波传播一个距离元dR，具有不同吸收功率的粒子
dSi
Si
i
NiQai dR
电磁波传播一段距离R，具有不同吸收功率的粒子
不同温度、波长、粒子相态情况下的 K1* 值
4 雨对雷达波的衰减
雨滴是指半径大于100μm的水滴。
雨滴的衰减截面Qt的计算： 用普遍关系式计算
用瑞利近似式与普遍的米式公式的关系
雨滴直径为0.1cm， 雷达波长为10cm， α＝0.03
Qt (米) Qt (雷)
雨滴直径为0.1cm， 雷达波长为3cm， α＝0.1
kc
kp )dR
雷达波的衰减概述
气体对雷达波的衰减主要是吸收作 用，散射可以忽略不计 云、雨滴的衰减，则既有散射， 也有吸收，大小与雷达波的波长有关
云、降水粒子造成衰减的一般论述
吸收截面、散射截面和衰减截面
Qa

Pa Si
Qs

Ps Si
Qt
Qa
Qs

Pa Ps Si
衰减的物 理原因： 一是散射 二是吸收
1 概述
衰减的一般规律和衰减系数
衰减因 子
考虑大气、云、 降水等衰减时的平 均回波功率。
没有考虑大气、 云、降水等衰减时的 平均回波功率。
衰减的一般规律
考虑一小段距离dR上的衰减： 衰减系数
d Pr 2kL PrdR
接收功率 的减少值
实际接收 功率
衰减系数定义：
kL


d Pr 2 Pr dR
物理意义：由于衰减作用，单位接收功率在 大气中往返单位距离时所衰减掉的能量。
衰减因子K和衰减系数kL之间的关系 总衰减系数
Pr Pr0 K
R
Pr

P
r
2
0e
0
kL dR
分贝： 接收功率的衰减
R
K

2
e
0
kL dR
衰减系数
10 lg
Pr Pr0
2
电子版（第二版）
第二章 雷达探测大气的 基础知识
2.1 散射 2.2 衰减 2.3 折射 2.4 雷达的探测能力
2.2 衰减
衰减：就是吸收和散射两种作用的总和 衰减物：大气、云、降水粒子
关于衰减
（1）衰减：电磁波能量沿传播路径减弱的现象。 （2）造成衰减的物理原因：是因为当电磁波投射到气 体分子或云、降水粒子时，一部分能量被散射，另一部 分能量被吸收而转变为热能或其它形式的能量，从而使 电磁波波能量沿传播路径减弱。 （3）考虑衰减的意义：由于衰减，使回波图像、定量 测量情况与实际情况之间出现偏差，造成回波的失真。 了解衰减对雷达探测的影响，对于正确使用回波资料是 十分重要的。

Pt Si
标准化截面：
意义？
将以上截面被粒子的几何截面去除所 得的值。例如标准化衰减截面： Qt
r2
从电磁场理论 吸收截面 散射截面 衰减截面 可表示为：
Qt

Pt Si
2 2

Re (2n 1)(an
n1
bn )
Qs

Ps Si
2 2

(2n 1)( an 2 bn 2 )
0.4343
i
NiQsi
云或降水粒子散射造成的单位距离上电磁波能流密度损失的分贝数
衰减系数
kt ka ks
0.4343 Ni (Qai Qsi )
i
0.4343 NiQti i
云或降水粒子散射和吸收造成的单位距离上电磁波能流密度损失的 分贝数
吸收截面、散射截面和衰减截面计算公式
瑞利近似
Qa

8 2r3
Im



m2 1 m2 2


2
3
Im



m2 1 m2 2

Qt

Qa

8 2r3
Im

m2 1
m2

2


2
3
Im

m2 1
m2

2

瑞利近似下云的衰减系数
ktc 0.4343 NiQti 0.4343 NiQai