微波辐射计和激光雷达在人工影响天气中的应用1216

激光雷达在气象和大气环境监测中的应用摘要：随着科学技术的迅猛发展，在气象和大气环境监测过程中越来越广泛的应用激光雷达。

激光雷达是一种十分先进的现代光学遥感设备，在具体的运行过程中，它融合传统雷达和现代激光技术，呈现出更为显著的应用价值，因此在当前的气象和大气环境监测领域具有十分重要的地位，所呈现出的应用优势十分显著。

基于此，本文重点分析激光雷达的主要内涵以及激光雷达在气象和大气环境监测过程中的具体应用策略等相关内容，希望本文的分析能够为相关从业者提供有益启示。

关键词：气象；大气环境监测；激光雷达；应用策略前言激光雷达是科学技术不断发展的产物，它有效融合了激光技术以及信息解析光学等相关方面的技术和知识，进而呈现出更为显著的应用优势。

它是一种高效的现代遥感技术，在具体的运营过程中通过激光雷达可以缩短探测波长，同时实现良好定位，它本身具有比较强大的灵敏度和分辨率，可以针对盲区进行精准的测量，因此在当前的气象和大气环境监测过程中对其进行广泛应用，并且呈现出良好的应用价值。

据此，有必要针对激光雷达在气象和大气环境监测过程中的应用策略等内容进行探讨。

1.激光雷达概述激光雷达有效融合激光技术和其他信息化技术等而构成相对应的激光遥感系统，其组成结构主要包括激光发射、回波信号接收和采集以及控制等相关内容。

激光探测是通过激光束与大气中的物质进行相互作用，从而形成的回波信号。

激光雷达工作原理主要体现在有效利用激光雷达的形式发射相对应的激光束，并且使其和大气层中的相关物质发生相关反应，在反应发生之后向散射信号中所传递的信息进行相对应的处理和分析，这样可以获得相对应的大气物理要素和相关数据。

根据工作性质的差异性，把激光雷达分成不同的类型，例如气体、半导体、固体激光雷达，其中CO激光雷达是较为常见的气体激光雷达，其主要工作在大气红外波段，对大气环境和气象监测都有着十分重要的意义，可以使大气环境监测成本有效降低。

2.激光雷达在气象监测中的应用策略2.1获取区域大气参数三维空间分布图。

雷达成像技术在气象探测中的应用气象探测是探测大气环境和气象现象的一种技术，在现代气象预报和天气监测中占有举足轻重的地位。

而雷达成像技术则是被广泛应用于气象领域的一种重要技术手段。

本文将详细阐述雷达成像技术在气象探测中的应用。

一、雷达成像技术的原理及特点雷达成像技术是利用微波信号对某物体进行扫描，通过信号反射的强度来确定物体的位置、形态和构成，并形成成像的技术。

与传统的距离雷达相比，雷达成像技术有以下特点：1.成像分辨率高。

传统的雷达可以侦测到目标的位置和速度等信息，但不能提供目标的形态信息。

而雷达成像技术可以提供目标的形态信息，并且分辨率较高，能够探测到更小的目标。

2.成像速度快。

传统的雷达需要多次扫描来确定目标的位置和速度，而雷达成像技术只需要一次扫描就能够形成目标的图像。

3.应用范围广。

雷达成像技术可以应用于各种领域，如航空、军事、气象等，被广泛应用。

二、1.天气监测雷达成像技术在天气监测中的应用主要是探测降水和气象雷达。

降水雷达是一种专门用于探测降水的雷达。

它通过探测反射回来的微波信号的强度和时延来确定降水的强度、类型和分布。

气象雷达则是用于探测大气中的物理参数，如雨滴、冰晶、云层等。

通过对这些物理参数的探测，可以更准确地预测天气变化，提高天气预报的准确性。

2.气象灾害监测雷达成像技术在气象灾害监测中的应用主要是探测风暴和龙卷风等气象灾害。

通过雷达成像技术可以获取风暴和龙卷风的大小、形态、强度和移动方向等信息，从而可以及时预警和采取必要的应对措施，保障公众的生命财产安全。

3.航空气象监测雷达成像技术在航空气象监测中的应用主要是探测飞行中的降雨、冰晶和雷暴等气象现象。

通过对这些气象现象的探测，可以为航空公司和机场提供实时的天气信息，以便决策和调整航班计划，提高航班安全性。

三、雷达成像技术在气象探测中的发展趋势随着雷达成像技术的不断发展，其在气象探测中的应用也在不断扩展和深化。

未来，雷达成像技术在气象探测中的发展趋势主要有以下几个方向：1.提高分辨率。

激光雷达在气象和大气环境监测中的应用摘要：在目前，激光雷达属于运用非常广泛的现代光学遥控设备，是传统雷达与现代激光技术相融合的产物，在大气环境监测中占据较为重要的地位。

文章主要探讨了激光雷达在气象和大气环境监测中的应用。

关键词：大气环境监测；激光雷达技术；应用要点前言激光雷达融合了激光技术和光学以及信息解析方面的知识，将其融入一种现代化遥感方法。

激光雷达在探测波长方面有所缩短，并且波束定位性非常强，所以自身拥有较强的分辨率与灵敏度，可以精准测量盲区。

通常激光雷达能在一定程度上达到对大气环境、海洋以及陆地的探测，在各个区域占据非常重要的作用。

1.激光雷达概述在对大气环境中污染物进行监测时，需有效分析气象原因，探测大气中的成分。

一般激光雷达可以有效检测出气溶胶与云粒子详细的分布情况，并且可以检测出大气成分、污染环境气体，有效管理污染源于城市上空的扩散情况。

激光发射和回波信号以及采集、控制等都属于激光雷达系统。

激光束和大气物质相互的作用，便能产生一定的回波信息，其中大气探测激光雷达实施大气探测是较为重要的一点[1]。

激光雷达在探测大气环境时，主要探测的是云、雾、能见度、大气气溶胶等方面，当探测器夹杂着被测物质相关的信息，便可对其实施分析，获得相应的大气物理要素。

当前，我国激光雷达获得了非常大的进步，在我国研究院大气物理研制出新型的激光雷达，与此同时，携带着能见度较高的YAG雷达。

在研究院中，研究出的激光雷达具有非常强的优势。

中科院研究中的激光雷达技术获得了较为明显的成绩。

前后研制出我国第一台测污激光雷达，分别为监测乙烯JC-1激光雷达、平流层气溶胶探测L625激光雷达等。

2.激光雷达在气象中的应用为了达到气象的需求，取得相应的区域性大气参数三维空间分布，在国际激光雷达中，逐渐建立了许多区域性面积空间，来覆盖地基激光雷达观测网。

其中主要有全球大气成分探测网、独联体激光雷达观测网等[2]。

近阶段，在世界范围内，正计划建立全球大气气溶胶激光雷达观测网。

气象雷达探测系统在人工影响天气中的应用摘要：气象雷达是一种重要的气象观测工具，其在人工影响天气中的应用逐渐受到重视。

本论文主要探讨了气象雷达探测系统在人工影响天气中的应用，包括云雾分析、降水增强等方面，分析了其在人工影响天气中的潜在作用和局限性。

通过深入研究，我们可以更好地理解气象雷达在人工影响天气中的作用，为未来的气象调控提供参考依据。

关键字：气象雷达，人工影响天气，云雾分析，降水增强引言：气象是人类生活的重要组成部分，天气现象对人类的生产、生活产生着深远的影响。

近年来，随着气候变化的不断加剧，人工影响天气的研究也越发受到关注。

气象雷达作为一种重要的气象观测工具，在人工影响天气中发挥着重要的作用。

一、气象雷达在云雾分析中的应用气象雷达作为一种重要的气象观测工具，在云雾分析中的应用逐渐引起了广泛的关注。

云雾是大气中的重要组成部分，对能量平衡、气候变化和天气现象具有重要影响。

因此，深入研究气象雷达在云雾分析中的应用，对于更好地理解云雾的形成、演变和影响具有重要意义。

1.气象雷达技术及原理气象雷达是一种利用电磁波的散射和反射原理，对大气中的气象目标进行探测和观测的仪器。

它能够测量云雾的高度、密度、尺寸等关键参数，从而为云雾分析提供丰富的数据支持。

2.云雾分类与监测气象雷达可以帮助实现对云雾的分类和监测。

通过测量不同类型云雾的散射信号特征，可以将云雾分为不同类别，如层状云、积状云、卷状云等。

同时，气象雷达能够提供云雾的垂直分布信息，揭示不同高度层的云雾状况，从而更全面地了解云雾的演变过程。

3.降水过程中的云雾分析降水是云雾的一种重要表现形式，气象雷达在降水过程中的云雾分析具有重要作用。

它能够实时监测降水带的形成和发展，判断降水类型（雨、雪、冰雹等）以及降水强度。

这些信息对于气象灾害预警和水资源管理至关重要。

4.云雾对能量平衡的影响云雾作为大气中的水汽聚集体，对太阳辐射的吸收和反射具有显著影响，影响着地球的能量平衡。

微波辐射计在现代大气探测中的应用作者：李丽王雪松来源：《吉林农业》2015年第04期摘要：微波辐射计是主要微波遥感仪器之一，在微波遥感系统中占有重要地位。

本文简单介绍了微波辐射计的概念、特点、种类及其应用。

通过了解微波辐射计有助于发挥其特长，使之更好地在各个方面发挥作用。

关键词：微波辐射计；特点；种类；应用中图分类号： P412 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/ki.jlny.2015.07.0591 微波辐射与微波辐射计微波辐射通常指0.1～30厘米波长范围的辐射。

微波辐射本质也是一种“长波热辐射”。

自然界里许多物体都能吸收和发射微波辐射。

被动微波遥感不易被发现，具有良好的保密性，与雷达等主动微波遥感不同，属于被动接收。

被测目标自身所辐射的微波频段的电磁能量是极其微弱的信号，信号功率远远小于辐射计的噪声功率，信噪比微波辐射计由天线、数据记录装置、宽带接收机、数据存储装置组成。

它是一种高灵敏度的接收机，它的体积、功耗都很小，可以利用信号处理，获取更多的信息。

微波的穿透能力比较强，可以穿透云雾、雨雪，具有全天候的能力。

微波可以提供不同于红外遥感和可见光能提供的信息，因此优于可见光和红外。

微波辐射计常用的有全功率微波辐射计、Dicke型微波辐射计、数字增益自动补偿微波辐射计三种类型。

2 微波辐射计提供的大气信息微波辐射计可提供高精确度的大气综合参数，比如亮温、液态水的路径、可降水的水汽和大气低层的温度廓线；大气参数的低分辨率的垂直廓线，比如温度的垂直廓线、水汽强度廓线和液态水强度廓线；理想的测量值，比如资料同化、主动雷达或激光雷达观测资料的融合。

3 微波辐射计在气象学中的应用在气象学中的主要应用领域有大气微波遥感、陆地微波遥感、海洋微波遥感。

其中具体领域包括气象、地质、海洋、农林、军事、医疗、天文等方面。

微波辐射计的平台有地基、空基、星基。

例如地面、船载平台，飞机、导弹、气球平台，卫星、飞船、航天飞机平台。

目录1微波辐射计应用场合与任务 (1)2微波辐射计组成与关键技术 (2)3微波辐射计研究热点与趋势（星载微波辐射计） (6)4关于微波辐射计发展的思考建议 (8)参考文献 (9)微波辐射计（英语：microwave radiometer，缩写为“MWR”）也称为“微波辐射仪”，是一种用于测量亚毫米级到厘米级波长（频率约为1-1000GHz）的电磁波（微波）的辐射计。

微波辐射仪能接收大气中的某些成分在一定频率上强烈辐射的微波，经过一定的转换方法，得到大气在垂直和水平方向上的气象要素分布，并且还可以探测到云状、云高以及目力无法观测到的晴空湍流。

此仪器携带方便，可增加探空网在时间和空间上的密度，能观测到大气的连续变化，不致漏掉范围较小但变化剧烈的天气系统。

微波辐射计是一款被动式微波遥感设备，微波遥感起步晚于可见光和红外遥感。

但相对于可见光和红外遥感器而言，微波辐射计能全天候、全天时工作。

可见光遥感只能在白天工作，红外遥感虽可在夜晚工作，但不能穿透云雾。

微波辐射计主要用于中小尺度天气现象，如暴风雨、闪电、强降雨、雾、冰冻及边界层紊流。

对于短时间内生成或消散的中小尺度天气灾害，虽然只是地区性的，但部分事件危害性较大。

在目前中尺度天气现象监测过程中，探空气球和天气雷达是常用的手段。

探空气球会受到使用时间和空间的限制；天气雷达资料基本局限于降雨过程无降水时的欠缺；在离地面5公里范围内卫星遥感数据存在较大的误差。

被动式地基微波辐射计的出现，填补上述研究方法监测方面的空白，是其有效的补充手段。

微波辐射具有独立工作能力，能在几乎各种环境条件工作，非常适合于自动天气站。

用于反演完整的大气廓线，反演数据和原始数据全部保存。

提供完备的顾客定制或全球标准算法。

主要应用如下：对流层剖面的温度、湿度和液态水，天气和气候模型研究，卫星追踪（GPS，伽利略）湿/干延迟和湿度廓线，临近预报大气稳定性（灾害性天气检测），温度反演检测、雾、空气污染，绝对校准云雷达，湿/干延迟改正VLBI技术。

微波辐射计在一次稳定性强降水天气监测中的应用摘要：本文利用微波辐射计探测资料，分析了2020年3月9日浦东机场一次稳定性强降水天气过程，结果表明在降水发生之前十二小时以上高空底层的水汽密度就已经开始逐渐增加，整层大气的相对湿度也出现显著的增加。

而液态水含量的出现和增加主要发生在降水发生时段，尤其是强降水期间。

微波辐射计对稳定性强降水的发生可以在数小时甚至十几个小时之前提供预报参考，对提高此类天气预报准确性具有积极意义。

关键词：稳定性强降水；浦东机场；微波辐射计引言不论是对流性降水还是稳定性降水，一旦瞬时降水达到中雨及以上强度，就会对机场航班运行会造成严重影响，尤其是在发生强降水时，对起降航班的操纵性能和水平及垂直能见度都会造成严重影响，从而危及航班的安全和正常。

强降水的预报具有一定的不确定性，现有的数值预报产品经常出现时间和空间上的偏移，造成预报失败。

微波辐射计是一款被动式地基微波遥感设备，是利用被动地接收各个高度传来的温度辐射的微波信号来判断温度、湿度变化曲线，能全天候、全天时工作。

微波辐射计可以提供设置点上空0-10km高度层的温度、相对湿度、水汽密度、液态水等要素的时空剖面，高时空分辨率的数据可全天候监测天气过程的演变，对提高预报水平尤其是短临预报具有独特优势和较高的应用价值。

2020年3月9日浦东机场一次强降水天气过程，此次降水发生在初春的后半夜，由底层西南倒槽和高空暖湿切变共同导致，无明显对流发展，属于典型的稳定性降水。

较长时间的强降水对当日航班造成了一定影响，也增加了预报员工作难度。

现利用浦东机场微波辐射计资料对本次过程进行回顾分析，以期获得微波辐射计在稳定性强降水天气过程中的应用经验和技术。

1 天气过程简介3月9日浦东机场一次强降水天气过程，本次降水过程是从凌晨00时开始出现小雨，到02:12分开始出现中到大雨，04:30转为小雨，直到中午12:30阈值转阴天，蒸锅降水过程持续大12个小时以上，且出现两个多小时的中到大雨，全天降水量达到了27.2mm。

多普勒天气雷达在人工影响天气中的应用摘要：经济的飞速发展使人们对生活质量的要求越来越高，天气变化对人们日常生活各方面产生影响，促使气象部门对天气预报展开升级优化。

基于此，多普勒天气雷达被广泛应用于天气预测以及人工影响天气工作中，多普勒天气雷达可以进行精准气象预警、极端天气监控、获取精确天气数据等符合社会需求的气象工作。

本文通过阐述多普勒天气雷达工作原理，列举多普勒天气雷达对灾害性天气进行监测和预警、对极端气象进行干预、实时性准确预报降水、采集详细风场信息、手机监测、闪电强度和地域分布、人工防雹、航空天气预报中的应用、天气雷达监测火情九项在人工影响天气中的应用关键词：多普勒天气雷达；人工影响天气；应用一、多普勒天气雷达工作原理多普勒天气雷达的应用对气象工作具有重大意义，其对气象监测的准确性、实时性，成为多个国家选择应用的核心因素。

（一）利用雷达电磁波进行定位传统气象工作探测天气采取的主要工具是雷达，利用电磁波独特的物理性质实现对天气变化的捕捉。

电磁波在传播过程中遭遇雨滴，会出现吸收或散射现象，使电磁波出现非常规削弱。

雷达会接收其中散射到其他地方的电磁波，通过电磁波内含的振幅，对云雨的位置进行定位，在通过发射率因子和频谱宽度等数据测算具体天气情况，以实现区域天气预报。

（二）电磁波在大气中的衰减电磁波在大气中的传播会被云滴或者雨滴吸收、折射，随着传播区域的扩大电磁波的损耗就越大，根据实践发现，电磁波束长度与其在大气中的衰减系数成反比，电磁波衰减过多会直接形象雷达接收回波数据的准确性，是传统雷达探测气象的难点。

多普勒天气雷达，不仅克服电磁波衰减的影响，还利用电磁波在传播过程中的散射，来实现对气象的监测，将感知重心放在天气对电磁波束的作用，实现采集高精度天气数据。

（三）电磁波在大气中的折射电磁波在理想的真空状态下成直线传播，但气象探测过程中，空气充满介质，使得电磁波在大气中出现折射现象，折射的类型对雷达探测的结果具有直接影响，常见的折射类型有负折射和临界折射，不同的折射介质、折射波强、径向速度都会对气象数据的采集造成影响，需要工作人员结合实际情况进行计算分析。

基于微波辐射计的大坝降雨监测仪器的设计与应用大坝是人类用来调节水资源的重要设施之一，而降雨是大坝安全运行的重要影响因素之一。

为了在大坝出现降雨引发的问题前能及时采取措施，降雨监测仪器成为一项必不可少的技术手段。

而基于微波辐射计的降雨监测仪器以其高精度、快速反应等特点，成为了目前应用广泛的一种技术。

一、微波辐射计原理微波辐射计是一种通过测量大气中的微波辐射强度来估算降雨量的仪器。

其工作原理基于微波信号与降雨滴之间的散射和吸收。

当微波信号经过降雨滴时，会发生散射现象，微波信号的强度与降雨滴的大小和数量相关。

通过测量散射的微波信号，可以估算出降雨强度和降雨量。

二、大坝降雨监测仪器的设计要求1. 精度要求高：大坝降雨监测仪器需要能够准确地估算降雨量和降雨强度，以确保在降雨引发的问题出现前及时采取应对措施。

2. 响应速度快：大坝安全运行需要实时监测降雨情况，因此监测仪器的响应速度要快，能够及时反应降雨的变化。

3. 抗干扰能力强：由于大坝环境特殊，存在较多的干扰源，如水汽、悬浮颗粒、湿度等，监测仪器需要具备强的抗干扰能力，以提高监测精度。

4. 维护成本低：大坝通常地理位置较为偏远，环境复杂，监测仪器设计需要考虑维护成本低和易用性，以提高设备可靠性和使用效率。

三、1. 传感器设计：基于微波辐射计的降雨监测仪器需要设计一个合适的传感器，用于接收和测量微波信号。

传感器的结构应考虑到在大坝上的安装需求，并且要能够有效地抵御恶劣环境的影响。

同时，传感器的结构也需要保证对微波辐射的高敏感性，从而能够准确测量降雨信号。

2. 信号处理与算法：降雨监测仪器中的微波辐射信号需要经过一系列的处理和算法分析，才能得到准确的降雨量和降雨强度。

信号处理主要包括滤波、放大和去除干扰等。

算法分析主要包括散射模型的建立和数据拟合等。

通过优化信号处理和算法，可以提高监测准确性和响应速度。

3. 无线通信：为了实现对大坝降雨监测仪器的远程监控和数据传输，需要设计一个高效稳定的无线通信模块。