雾回波及其与能见度和含水量的关系

雾是在水气充足、微风及大气层稳定的情况下，接近地面的空气冷却至某程度时，空气中的水汽便会凝结成细微的水滴悬浮于空中，使地面水平的能见度下降。雾滴和云滴一样，回波很弱。同时，雾的垂直厚度一般并不很厚，因此，雾的回波往往与近距离的地物回波混在一起，只有范围较大、厚度较厚的平流雾，气象雷达才能够探测到。在反射率因子的PPI显示中，雾的回波呈均匀分布，一般没有明显的强度梯度。在RHI显示中可以看到雾的垂直厚度，一般只有1km左右。

雾滴通常是指半径小于100μm的小水滴，与雨滴相比，有其固有的特性，雾滴基本上可看成圆球体。通常气象雷达的工作波长远大于雾滴的尺寸，因此可采用瑞利近似计算雾滴的后向散射特性，此时雷达反射因子与降雨的雷达反射因子相同，雾对气象雷达的反射因子Z可表示为［101-103］

式中，D为雾滴的直径（mm），r为雾滴的半径（mm），Z的单位为mm6/m3。n（r）表示雾滴的尺寸分布，云雾粒子一般采用Khragian-Mazin分布模型，即［101-103］

式中，a，b是雾滴谱参数，r以mm为单位：

式中，V表示能见度（km），W表示雾的含水量（g/m3）。利用积分关系式

则可以得到

把式（2.8）代入式（2.10）中，可以得到

辐射雾和平流雾是雾的主要两种形式。辐射雾是在日落后地面的热气辐射至天空里，冷却后的地面冷凝了附近的空气；而潮湿的空气便会因此降至露点以下，并形成无数悬浮于空气里的小水点。平流雾是暖而湿的空气作水平运动，经过寒冷的地面或水面，逐渐冷却而形成的雾。

对于云雾，可用以下经典公式［101-103］：(www.zuozong.com)

平流雾

辐射雾

于是，可得到平流雾和辐射雾的反射因子关系式：

平流雾

辐射雾

平流雾和辐射雾的反射因子与能见度、含水量的关系如图2.3和图2.4所示。

图2.3　反射因子与能见度关系

图2.4　反射因子与含水量关系