[科普中国]-声波大气遥感

声波大气遥感是利用声波信号探测大气的方法和技术。大气既是声波的发射源（台风、强风暴、极光扰动等大气物理现象，可以激发声波），又是声波的传播介质。声波在大气中的传播规律同大气的动力学和热力学特性有关。因此，可利用声波信号的特征来反演大气的动力和热力特性，以获取大气温度、湿1度和风的信息。

简介声波大气遥感是利用声波信号探测大气的方法和技术。大气既是声波的发射源（台风、强风暴、极光扰动等大气物理现象，可以激发声波），又是声波的传播介质。声波在大气中的传播规律同大气的动力学和热力学特性有关。因此，可利用声波信号的特征来反演大气的动力和热力特性，以获取大气温度、湿1度和风的信息。

种类声波大气遥感分成两类：

①被动式声波大气遥感。它是利用自然声源，接收这些声源的声波信号来探测大气。大气中声波激发源很多,强天气系统(如强风暴、台风等)是大气次声波激发源,其频率一般为10-1～10-3赫。这类次声波可传播到电离层。通过地面声波接收阵或电离层的探测，可研究并确定强天气系统的位置和移动路径，这对短期天气预报很有意义。此外，雷雨云中的闪电、海洋波、极光的超声速运动和山区背风波等，也是不同频率的声波发射源，但它们在大气遥感中还很少应用。

②主动式声波大气遥感。它是利用人工声源，接收它们被大气散射的回波信号来探测大气。主动式声波大气遥感主要用声雷达。它是从 20世纪60年代末才发展起来的边界层大气遥感技术。声雷达的工作：首先由信号器产生窄频带的音频脉冲信号,经功率放大器放大,通过转换开关从天线发射出去（这时接收机是关闭的）。当脉冲信号发射后,转换开关立即接通天线和接收系统,天线收到的大气对声波散射的回波信号，经前置放大器放大，再通过接收机、显示器，信号就在显示器上显示出来了1。

声雷达使用由于温度、湿度、风速等气象要素的不均匀性引起的声波散射,其强度约比电磁波散射大100万倍，所以用声波来探测大气是很灵敏的。但声波在大气中传输时能量耗散很大，使得声雷达的探测高度受到一定限制，而且，在有降雨或强风天气时无法使用。声雷达的探测高度一般为1～2公里，高功率声雷达可达4～5公里。如果在接收系统中，加入分析声回波信号的多普勒频移的设备，则可以计算沿声波方向的径向风速,这样的声雷达即称为多普勒声雷达。多点声雷达,可以探测边界层大气风和温度随高度的分布、温度脉动结构系数、风速脉动结构系数和重力波等1。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学