双偏振雷达厉害的原因 双偏振雷达工作原理

导语：双偏振雷达之所以备受推崇，是因为它具有高度的信息获取能力，通过同时测量水平和垂直方向上的电磁波回波，双偏振雷达能够获取目标物体更为详细和准确的特征信息，那么你知道双偏振雷达厉害的原因吗？下面就去看看双偏振雷达工作原理吧！

双偏振雷达厉害的原因

雷达

雷达是无线电目标探测和测距的缩写，通过发射和接收电磁波来探测和定位目标。电磁波是横波，具有不同的偏振状态，偏振　(或极化)是指雷达探测电磁波在传播时其电场的振动方向，在水平方向振动的称为水平偏振波，在垂直方向上振动的称为垂直偏振波。

新一代天气雷达中单偏振雷达是水平偏振雷达，而技术升级的双偏振雷达是具有偏振分集功能的雷达，即可分别或同时用水平偏振和垂直偏振进行探测，并将探测结果进行比较，得到偏振参量。

单偏振多普勒雷达只是发射单一偏振波，通常是水平偏振波，能探测到反射率因子(以下简称“强度”)、多普勒速度两个数据参量，根据多普勒速度的方差又可以得到谱宽，在灾害性天气监测、预警及短临天气预报方面发挥了非常关键的作用。但其目前仍存在很多不足，例如雷达资料质量如地物回波、晴空湍流回波、林火回波、海浪回波和生物回波等非气象目标的识别问题，单偏资料估测降水精度问题等，更是没办法识别云内降水粒子的相态，不能分辨产生回波的是水滴、雪花、冰粒还是混合粒子，导致无法进一步分析云物理过程。

出现上述问题的主要原因是，多普勒雷达设计的时候假设气象粒子都是球形的，采用水平偏振单一偏振波探测，得到的只是和粒子水平尺度相关的强度信息。而大量研究发现，由于空气浮力作用，大气中降水水相态粒子不是球形的，而是扁平状的，如果雷达能水平和垂直方向测量，就能分辨它们，从而更好地识别降水。

双偏振雷达是新一代天气雷达的一次重要技术升级，它除了强度、多普勒速度、谱宽以外，多了相关系数、差分反射率、差分传播相位移、差分传播相位移率等探测参数，根据这些参数可生产更多产品，能更好地区分降水与非降水以及降水相态，识别冰雹、融化层，更精确地估测强降水。

当然双偏振技术更加复杂，雷达维护更加困难，还有很多存在的问题需要通过不断试验、实践逐步解决。

电磁波

双偏振雷达工作原理

双偏振雷达的工作原理主要涉及到电磁波的偏振特性。偏振是电磁波在传播过程中电场振动方向的一种表现，可以分为水平偏振和垂直偏振。双偏振雷达能够同时发射水平和垂直偏振的雷达波，并接收这些偏振方向的回波信号。

具体来说，双偏振雷达的发射机将信号分为两路，分别以水平和垂直极化方式发射。接收机则同时接收这两种极化方式的信号。通过分析这些信号之间的差异，双偏振雷达可以探测到降水粒子的微物理特征，如形状、相态等。

在双偏振雷达中，一些重要的参数包括：

差分反射率因子(ZDR)：表示反射率在不同极化方向上的差别。

退偏振因子(LDR)：表示反射率在不同极化方向上的交叉转化。

差分相移(DP)：表示两种极化方式信号的相关系数，包括幅度和相位。

差分相移率(KDP)：表示不同极化方向上的衰减差异。

这些参数可以帮助科学家了解降水粒子的特性，如雨滴的大小、形状以及它们在大气中的行为。双偏振雷达的这些特性使得它在气象学和水文学等领域具有重要的应用价值。