7、气象雷达极化：波散射特性与计算方法解析

气象雷达极化：波散射特性与计算方法解析

1. 波散射特性的关键因素

在气象雷达极化测量中，散射体的形状和取向是决定波散射特性的两个关键因素。一旦确定了散射体的形状和取向，就可以根据其电尺寸和形状复杂度，使用瑞利散射近似、T 矩阵方法或其他数值方法来计算散射振幅。

2. 基本非球形形状：椭球体

2.1 水凝物的形状多样性

水凝物具有多种形状，从云滴和小雨滴的球形，到大雨滴的扁椭球形（底部扁平），再到雪花和冰雹的不规则形状。雪花中的冰晶可以是针状、盘状、板状、柱状、树枝状或这些形状的组合。

2.2 椭球体模型的应用

由于雷达测量类型有限，简单的椭球体形状模型通常足以解释极化雷达数据。椭球体是一种特殊的椭球，其两个半直径相等，可以通过将椭圆绕其主 z 轴旋转得到。当椭圆绕其短轴旋转时，得到扁椭球体（a1 = a2 > b）；当椭圆绕其长轴旋转时，得到长椭球体（a1 = a2 < b）。
- 扁椭球体用于模拟雨滴、雪花、冰雹以及冰晶板和树枝状冰晶。
- 长椭球体可用于表示针状和柱状冰晶。

形状	应用场景
扁椭球体	雨滴、雪花、冰雹、冰晶板和树枝状冰晶
长椭球体	针状和柱状冰晶

2.3 椭球体的示意图