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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,地基37GHz和94GHz(多普勒)雷达已成为探测云垂直结构的主要工具。美国与加拿大的云卫星计划(CloudSat)将要上3毫米云雷达(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。本工作主要比较分析在37GHz和94GHz大气的衰减特性,计算分析了在不同云、大气条件下37和94GHz的大气衰减,目的是对星载94GHz云雷达进行大气的衰减订正。 本工作中采用大气对微波衰减的Liebe算法计算了多种模式大气中94GHz和37GHz衰减(吸收),用Rayleigh散射近似计算云对微波的衰减。对空间测云雷达,讨论了37GHz和94GHz这两个频率的雷达反射率η和衰减系数随云液水含量的变化;计算了不同高度的单层云在不同频率,不同含水量情况下的云层透过率τ_γ;定义A=ητ_γ来综合考虑雷达反射率和透过率对空间测云雷达回波的影响,分析比较了云含水量高、中、低时37GHz和94GHz的A值大小。 本工作得出如下结论:(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94GHz测云雷达必须有水汽衰减订正方案;(2)37GHz和94GHz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,37GHz雷达回波信号不如94GHz测云雷达,也就是说94GHz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,94GHz雷达回波信号小于37GHz雷达;(4)从大气衰减的不利因素方面考虑,空间94GHz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,而且要借助其他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13GHz)。