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
k L dR 0 P r P r 0e 2
R
K e 0
2
R
k L dR
分贝：
接收功率的衰减
10 lg
R Pr 2 4.343k L dR 0 Pr 0
1 长度
衰减系数
k 4.343kL
R Pr 10 lg 2 kdR 0 Pr 0
分贝 距离
衰减的一般规律有
总衰 减系 数
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 r m 1 2 6 m 1 4 2 3 m 2 3 m2 2
5 6 2 2 2
2
2
瑞利近似
m2 1 2 3 m2 1 Qa Im 2 Im 2 m 2 m 2 8 2 r 3 m 2 1 2 3 m2 1 Qt Qa Im 2 Im 2 m 2 m 2
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 N i Qai dR Si
电磁波传播一个距离元dR，具有不同吸收功率的粒子
dSi Ni Qai dR Si i
电磁波传播一段距离R，具有不同吸收功率的粒子
R Si ln Ni Qai dR 0 Si0 i
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
P Qs s Si Pa Ps Pt Qt Qa Qs Si Si
意义？
标准化截面： 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
m2 1 6 ktc 0.4343 Im 2 M m 2
dB
km 云中 含水量kt Nhomakorabea K1* M
云的衰减系数ktc与波长、温度以及粒子相态的关系
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。
R Si 10lg 4.343 Ni Qai dR 0 Si0 i
衰减系数
吸收系数 ka 10 lg
Si 0.4343 Ni Qai Si0 i Si 0.4343 Ni Qsi Si0 i
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
8 2 r 3
瑞利近似下云的衰减系数
ktc 0.4343 Ni Qti 0.4343 Ni Qai
i i
m2 1 3 0.4343 Im 2 N r i i m 2 i
8 2
引入云中含水量
M 3 N i ri 0 4 i
3
云滴谱
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 P r dR
接收功率 的减少值 实际接收 功率
衰减系数定义：
d Pr kL 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 Pr 0 K
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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。
0.4343 N i (Qai Qsi ) 0.4343 N i Qti
i i
kdR 0 K 10 2
R
衰减后的 回波功率
Pr Pr 0 K
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。 吸收雷达波的 大气气体主要是水 汽和氧气。
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 k a k s
0.4343 N i (Qai Qsi ) 0.4343 N i Qti
i 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
kt k a k s
从电磁场理论 吸收截面 散射截面 衰减截面 可表示为：
2 P Qt t Re (2n 1)(an bn ) Si 2 n 1
Ps 2 Qs Si 2
(2n 1)( a
n 1

2
n
bn )
2
Pa Qa Qt Qs Si
云、降水粒子的衰减系数
Pr Pr 0 K
P r P r 0 10
0. 2
0 kdR
k k g kc k p
R
K 10 0
2
R
kdR
R Pr 10 lg 2 (k g kc k p )dR 0 Pr 0
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
（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。
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。