带电沙尘暴的雷达反射率

摘要

沙尘颗粒因其对区域气候、人居环境、人类健康的严重影响而受到许多科学工作者的关注.近年来科学界对沙尘暴是否对微波传输过程存在显著影响的问题出现一些争论,实验结果也呈现出一定的矛盾.本文基于带电小粒子散射的Rayleigh近似理论推导了球形带电沙粒的后向散射截面和带电颗粒系统的雷达反射率解析表达式,并通过数值仿真方法讨论了风沙静电场、沙粒浓度对沙尘介质微波雷达反射率的影响.计算结果表明,在强静电场作用下,沙尘颗粒系统对入射电磁波的散射能力显著增强,从而使得沙尘暴过程中微波雷达接收到有效回波信号.本文结果一方面定性解释了已有理论和实验研究中存在的矛盾,另一方面也说明有可能基于微波雷达对沙尘暴过程进行定性监测.