成果发布 | 我国气象科研团队巧解融化层雷达电磁波衰减难题 - 科技动态 - 首页新闻区

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> 成果发布 | 我国气象科研团队巧解融化层雷达电磁波衰减难题

进入夏季，降水频频。气象雷达作为监测降水的利器，靠发射电磁波、接收回波来“看”雨的走势和规模。然而，无论是地面雷达还是星载雷达，在刻画降水时都存在一个共性问题——经过融化层时存在电磁波衰减。日前，中国气象科学研究院气象雷达团队把融化层内部活动看作一个“黑箱”，直接对比融化层顶部和底部的不同频段电磁波差异，用差分方法反推出衰减强度和规律，首次实现对 Ku、Ka波段融化层衰减的长期、直接、高精度测量。

融化层，即大气高层温度达到0℃附近的区域，其上层为雪花，下层为雨水，融化层内为雨雪混合物，相态复杂，雪花的融化进度也不一。就是这薄薄一层，成为全球雷达探测的难题，不仅影响气象雷达探测，也影响卫星通信、5G毫米波、导航信号——凡是电磁波穿过这一区域，都会被它干扰。

过去几十年，许多全球顶尖团队都试图从融化层内部入手，厘清其活动机理从而量化电磁波衰减的程度，但由于缺乏稳定可用的实测方案，目前还未实现。

中国气象科学研究院气象雷达团队另辟蹊径，将复杂物理过程简化为数学参数化计算。中国气象科学研究院副研究员李浩然介绍，团队基于中国气象局龙门云物理野外科学试验基地连续

三年的多频雷达观测数据，配合雨滴谱仪等高精度设备，实现了对Ku、Ka波段融化层衰减的直接测量，并总结出其变化规律。

研究结果显示，融化层对信号的削弱程度，主要由其厚度决定。单位厚度内的衰减（“比衰减”）是一个非常稳定的物理量，几乎不随地区变化。换句话说，只要知道融化层厚度和降水强度，套上研究所得的公式就能算出总衰减，该方法在我国南北方、赤道、两极都适用。

同时，衰减程度也受融化层中雪花是否密实影响——如果雪花在高空经历了“凇附”（冰晶像滚雪球一样裹上过冷却水滴），其融化层衰减会减少一半，在小雨时，这种差异更加显著。

从上到下分别为：C波段，Ku波段，Ka波段反射率和反演的Ku、Ka波段融化层衰减量李浩然供图

团队还将适应于Ku、Ka波段的结论成功推广到W波段雷达，形成一套可直接用于全球星载雷达、地面雷达、无线电通信的通用方法。李浩然表示，相比国际上通行的模拟技术，这种新参数化方法不仅更准确，计算量也更小。初步结果显示，新方法显著改善星载雷达对层状云降水强度的高估问题。

用黑箱方法暂时绕过融化层内部最复杂的物理过程，这种以实际应用为导向的方法解决了当下最棘手的问题，让技术先落地、先应用。