互动科普

观测大气的“眼睛”

MarkFischetti

在暴风雨天气的日子里收看电视新闻，你很有可能会在气象云图上看到哪些地区有大雨或大雪。正如气象学家吹嘘的那样，因为电视台安装了多普勒雷达。该技术的确是传统雷达的一次飞跃，而且有更新的技术即将推出。

传统雷达发射高频电磁波，当它遇到大气中的水滴、冰或其他粒子时就会反射，因而它们只能测定粒子(例如雨滴)的距离和大小，而多普勒雷达还能够测量粒子运动的速度和方向，从而给出不同海拔高度的风向图。目前，遍布全美的由158个多普勒雷达形成的天气预报网络Nexrad——由美国国家海洋大气局(NOAA)于20世纪90年代装设——确保了美国国家气象局的气象学家发布的危险天气预报比以前更为精确。大多数地方气象学者都预定了商业服务——解释天气预报网络Nexrad提供的免费数据，这样他们几乎能够实时地观测雷雨和龙卷风的动向，这在从前根本不可能做到。

多普勒雷达有它的局限性。为了扫描周围的对流层，微波发射方向略微向上，结果无法测量贴近地面处的降雨量和风力。另外，光束只能确定所截取粒子的水平宽度，因为多普勒雷达只发射水平偏振电磁波(电场处于水平面上)。位于俄克拉荷马州诺曼市的国家强风暴实验室的工程师正在开发偏振测定雷达，这种雷达还发射垂直偏振微波，从而能够测量粒子的垂直尺寸。双重测量将提供关于雨滴、冰晶以及云的尺寸、形状和密度的详细信息，因而可以帮助天气预报员更好地确定降雨或降雪等级。NOAA计划在5~10年内应用该技术。

强风暴实验室同时还在对美国海军的相控阵雷达进行试验，这是侦察敌军船只的最先进方法。通过使用多重发射和多种频率，这种雷达将天气预报网络扫描风暴的时间从5分钟降到了1分钟。

[柯江华/译 李爱珺/校]