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辐射小知识 - 非电离辐射 – 看不见的天气观测伙伴

撰文 : 杨少蕙

非电离辐射是一种电磁波,当它与物质接触时,其能量不足以将电子从物质的原子移走。非电离辐射的例子有紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波,在日常生活的应用很广泛,如本系列其中一篇 文章提到的无线通讯。今期我们会讨论非电离辐射在天文台天气观测上的应用。


  1. 雷达
  2. 激光雷达
  3. 气象卫星
  4. 高空天气观测

  1. 雷达 – 雷达一词是英文 RAdio Detection And Ranging 缩写 RADAR 的中文音译,表示以无线电波作探测及定距。天文台利用天气雷达探测降雨的位置和强度,雷达发出的微波脉冲能穿透云层,但会被雨点反射。雷达根据反射回来的脉冲强度和移动时间,便能计算雨点的位置和强度。

    位于大帽山的天气雷达
    位于大帽山的天气雷达

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  2. 激光雷达 – 天文台利用激光雷达来探测香港国际机场附近的风切变。有别于传统的天气雷达,激光雷达并非使用微波,而是射出红外线辐射来探测空气中尘粒或气溶胶(悬浮粒子)的移动情况。激光雷达在无雨的情况下最能发挥作用,即使肉眼看不到的天气现象,例如风切变及湍流也无所遁形。

    在香港国际机场的激光雷达
    在香港国际机场的激光雷达

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  3. 气象卫星 – 气象卫星携带的感应器能探测来自地球的不同辐射。气象卫星感应从云顶发出的红外线辐射能不分昼夜制作云图。云顶发出的红外线辐射能量谱与云顶的温度有关,由于高云较冷、低云较暖,因此能够区分高云和低云。辨认高云对于确定强烈对流天气系统,例如热带气旋的位置,尤其有用。

    在2008年9月23日拍摄的台风黑格比红外线卫星图片
    在2008年9月23日拍摄的台风黑格比红外线卫星图片
    [图像接收自日本气象厅的多用途输送卫星-1R (MTSAT-1R)]

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  4. 高空天气观测 – 天文台每日两次在京士柏气象站进行高空天气观测。在探测过程中,氦气球携带著无线电探空仪和全球定位系统 (Global Positioning System, GPS) 接收器升空。无线电探空仪配备有气压、温度和湿度感应器,利用无线电波把所有测量数据传回地面的接收站。GPS 接收器则接收 GPS 卫星的微波讯号,从而追踪到气球上升的路径,利用这些资料可推算不同高度的风向和风速。

    无线电探空仪和GPS接收器利用非电离辐射在大气高层进行探测
    无线电探空仪和GPS接收器利用非电离辐射在大气高层进行探测

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