星载太赫兹双频云雷达对冰云探测能力研究

针对星载云雷达对冰云探测可行性分析的需求,分析了非球形冰晶对340 GHz电磁波的单散射特性,基于不同的体积散射模型,研究了非球形冰晶云的回波特性以及94\340 GHz云雷达双波长比,假定冰云垂直分布的情况下,探讨了星载94\340 GHz云雷达双波长比随高度的变化以及可以穿透的冰云厚度。相较于94 GHz及220 GHz,冰晶粒子对340 GHz电磁波的散射能力增强,但是同时云对其的衰减也大大增加,340 GHz的衰减系数约是94 GHz的5∼130倍;340 GHz云雷达可以探测浅薄的含水量较小的冰云,基本可以探测云厚2 km、冰水含量在0.0001~0.2 g/m^3的冰云。含水量较多的厚云由于衰减,造成电磁波穿透能力大大降低,在假定的冰水含量垂直分布下,当最大冰水含量为1 g/m^3时,可探测厚约5 km内云厚的40%以上;衰减也造成不同高度上相同滴谱的云有不同的双波长比,冰水含量的大小及垂直分布影响了双波长比的大小及电磁波探测云的厚度。衰减随着冰水含量增大而增大,高频云雷达电磁波衰减大,使得双波长比变大,从而使双波长比和谱的数浓度N0有关,因此利用双波长比反演时,衰减订正非常重要。