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37 GHz和94 GHz的大气微波衰减比较分析
引用本文:黄芳,陈洪滨,王振会.37 GHz和94 GHz的大气微波衰减比较分析[J].遥感技术与应用,2003,18(5):269-275.
作者姓名:黄芳  陈洪滨  王振会
作者单位:(1.南京气象学院,江苏 南京 210044;2.中国科学院大气物理研究所,北京 100029)
基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(2001CB309402),航天遥感多模态微波遥感器数据反演项目资助。
摘    要:毫米波更接近云粒子的尺度,因此毫米波及短厘米波段雷达已被应用于云层的探测,美国与加拿大的云卫星计划(CloudSat)将要上3 mm云雷达(CPR),如何与已在天上的TRMM/PR结合,获得从薄云到浓厚云的垂直结构信息,是一个值得关注的课题。但是,毫米波云雷达探测,必须考虑的问题之一是大气衰减订正。主要比较分析了在37 GHz和94 GHz大气的衰减特性,目的是对星载94 GHz云雷达进行大气的衰减订正。计算分析了在不同云、大气条件下37 GHz和94 GHz
的大气衰减,得出如下结论:①大气气体的微波吸收在测云波段产生明显的衰减,其中水汽衰减效应变化很大;即将上天的空间94 GHz测云雷达必须有水汽衰减订正方案。②37 GHz和94 GHz雷达测云,由于大气和云衰减不同和雷达反射率的很大差异,导致雷达回波信号强弱不同。③对云层较薄、含水量较少的云,在不计雷达参数的情况下,37 GHz雷达回波信号不如94 GHz测云雷达,也就是说94 GHz对薄云有更强的探测能力;对云层较厚、含水量大的云,由于强衰减的作用,94 GHz雷达回波信号小于37 GHz雷达。④从大气衰减的不利因素方面考虑,空间94 GHz雷达测高层薄云的效果最好;测低层薄云时需要考虑气体衰减订正;因浓厚云的强衰减作用,探测其中下部的能力大大减弱,不仅要进行衰减订正,而且要借助其它信息来反演整个云层的含水量垂直分布。⑤为了获得从极薄到极浓厚云的垂直分布探测能力,未来测云雷达系统最好采用双波长甚至三波长(如94、37和13 GHz)。

关 键 词:微波衰减  云液水含量  Rayleigh近似  光学厚度  大气订正  雷达反射率  
文章编号:1004-0323(2003)05-0269-07
修稿时间:2003年5月23日

Analysis of the Atmospheric Attenuation at 37 GHz and 94 GHz
HUANG Fang,CHEN Hong-bin,WANG Zhen-hui.Analysis of the Atmospheric Attenuation at 37 GHz and 94 GHz[J].Remote Sensing Technology and Application,2003,18(5):269-275.
Authors:HUANG Fang  CHEN Hong-bin  WANG Zhen-hui
Affiliation:(1.Nanjing Institute of Meteorology,Nanjing210044,China;2.LAGEO,Institute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences,Beijing100029,China)
Abstract:Millimeter-wave is close to the size of cloud particles, so millimeter-wave radar has now been constructed and operated for cloud observations. In the CloudSat Mission there will be a 3-millimeter cloud profile radar (CPR). It is very interesting to investigate the combination of CloudSat/CPR with TRMM/PR which has been in space to get the information of the vertical structure of clouds from thin to thick clouds. Thereinto, the correction of attenuation is a big problem in millimeter-wave cloud radar detection. A study of the characteristics of atmospheric attenuation at 37 and 94 GHz is presented in this paper. The primary aim of this study is to provide some basic information to the atmospheric correction for 94 GHz cloud radar. The atmospheric attenuation at 37 and 94 GHz have been calculated and analyzed in different cloudy atmospheres. The feasibility of performing the correction is discussed on the basis of dual- or triple- wavelength transmission and backscattering measurements.
Keywords:Microwave attenuation  Cloud liquid water content  Rayleigh's approximation  Optical depth  Atmospheric correction  Radar reflectivity
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