19、气象观测与量化中的衰减校正及相关方法

气象观测与量化中的衰减校正及相关方法

1. 衰减问题概述

衰减是通信和遥感中遇到的一个基本问题。在微波频率下，晴空和降水都会导致波的衰减，但湿降水造成的衰减比晴空或干降水大得多。衰减对气象雷达测量的影响可能很大，特别是对于工作在较高频率（如C波段和X波段）的雷达。

例如，对比S波段和X波段雷达反射率测量结果（如图1所示），可以明显看到衰减导致X波段雷达在风暴较远一侧的反射率测量值降低，甚至回波完全消失（低于噪声水平）。除了反射率测量值降低外，衰减还会对极化雷达测量产生严重的负面影响，包括由于差分衰减导致的ZDR偏差，以及由于信噪比降低导致的PRD误差增加。

为了在存在衰减的情况下使用PRD，要么在正向算子中考虑衰减效应，要么在气象应用前对衰减进行校正。接下来将介绍几种直接且简单的衰减校正方法。

波段	衰减影响
S波段	衰减和差分衰减非常小，除了强对流飑线波束外可忽略
C波段	衰减和差分衰减较为显著
X波段	衰减和差分衰减显著

2. 校正方法

2.1 DP方法

简单的DP衰减校正是直接的，基于衰减和传播相位都是前向散射的积分效应这一事实，衰减（AH）和差分衰减（ADP