氣象雷達（Radar）觀測（上）

氣象雷達（Radar）觀測（上）
國立台灣海洋大學海洋環境化學與生態研究所傅怡雯碩士生/國立台灣師範大學地球科學系許瑛玿教授責任編輯

台灣的氣象觀測始於1896年，日本殖民時期。當時為因應商船往來於台灣海峽的需要，於是在台北設立了第一個地面氣象觀測站。但無論是地面氣象觀測站或是高空觀測的方式，都無法對雲內部的結構及降水的變化過程有更詳細的了解。然而因應戰爭而發明的高科技儀器-雷達，於二次世界大戰時，軍隊的士兵第一次操作雷達，嘗試要藉無線電波找尋敵機的蹤影，卻意外發現無線電波很容易受到雨滴散射現象的干擾，而無法準確由雷達訊號發現敵機。此一發現卻讓氣象學家非常興奮，轉而將雷達應用於氣象上，意外地促進氣象觀測的進一步發展。

雷達（radar），是radio detection and ranging的縮寫，氣象雷達觀測乃是利用雲滴及冰粒對電磁波產生散射的原理，就有如我們在山洞裡大喊後接著聽到回聲的道理一樣。雷達收發器對空中發出電磁波，然後再接收碰到遠方雨滴後沿入射角方向反射回來的能量，藉此了解觀測的雲內的降水情形。

氣象雷達目前較常使用的雷達波長有3.2、5.7及10公分的微波波長進行觀測，可觀測到的項目，包括：雨滴的大小、降水強度、運動方向及距離。氣象雷達的收發器（如小耳朵一般）對空中發射出小波束（beam, 1.3~1.7∘角的圓錐體）的微波脈波（pulse），該電磁波碰到雨滴或冰粒時被散射，散射時不會吸收電磁波的能量只會改變它行進的方向，也就是說發射出去的電磁波總能量不變，但被分成好幾個分向量，使得雷達收到的回波（echo，指的就是沿原入射角方向反向回來的電磁波）輻射能減少，而氣象雷達的收發器就用這電磁波往返間的能量差來判斷雨滴的大小及降水強度，即雷達接收到的回波強度與波束內降水的水滴半徑6次方和降水的水滴總量成正比，可估算出雨滴的大小及降水強度。另外，因為電磁波行進的波速相當於光速，所以，藉由計算訊號發出和接收間的時間差，再乘上光速，就可以知道雲雨的距離。至於雲雨的方向，乃依據脈波發射出去的方向來判斷。