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摘要：微波辐射计是主要微波遥感仪器之一，在微波遥感系统中占有重要地位。本文简单介绍了微波辐射计的概念、特点、种类及其应用。通过了解微波辐射计有助于发挥其特长，使之更好地在各个方面发挥作用。
关键词：微波辐射计；特点；种类；应用
中图分类号： P412 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.07.059
1 微波辐射与微波辐射计
微波辐射通常指0.1～30厘米波长范围的辐射。微波辐射本质也是一种“长波热辐射”。自然界里许多物体都能吸收和发射微波辐射。被动微波遥感不易被发现，具有良好的保密性，与雷达等主动微波遥感不同，属于被动接收。被测目标自身所辐射的微波频段的电磁能量是极其微弱的信号，信号功率远远小于辐射计的噪声功率，信噪比<<1。
微波辐射计由天线、数据记录装置、宽带接收机、数据存储装置组成。它是一种高灵敏度的接收机，它的体积、功耗都很小，可以利用信号处理，获取更多的信息。微波的穿透能力比较强，可以穿透云雾、雨雪，具有全天候的能力。微波可以提供不同于红外遥感和可见光能提供的信息，因此优于可见光和红外。微波辐射计常用的有全功率微波辐射计、Dicke型微波辐射计、数字增益自动补偿微波辐射计三种类型。
2 微波辐射计提供的大气信息
微波辐射计可提供高精确度的大气综合参数，比如亮温、液态水的路径、可降水的水汽和大气低层的温度廓线；大气参数的低分辨率的垂直廓线，比如温度的垂直廓线、水汽强度廓线和液态水强度廓线；理想的测量值，比如资料同化、主动雷达或激光雷达观测资料的融合。
3 微波辐射计在气象学中的应用
在气象学中的主要应用领域有大气微波遥感、陆地微波遥感、海洋微波遥感。其中具体领域包括气象、地质、海洋、农林、军事、医疗、天文等方面。微波辐射计的平台有地基、空基、星基。例如地面、船载平台，飞机、导弹、气球平台，卫星、飞船、航天飞机平台。
4 微波辐射计在灾害性天气监测预报中的应用
4.1 实现台风或风暴中心及其运动规律的监测
利用水汽对微波的吸收特性和液态水对微波的衰减，可准确发现风暴中心位置。由于风暴中心液态水和水蒸汽的含量非常高，22.2GHz是水汽的吸收峰值频率。
4.2 测量大气含水量
大气中含水量不同会影响微波辐射亮度温度的变化，含水量不大时，水汽总量与辐射亮度温度具有线性关系。可测单位底面积垂直大气柱中水汽和云液态水总量及其变化，时间上高分辨率、高探测精度、可无人值守连续工作达数月甚至数年，操作方便，是遥感大气水汽总量和云液态水总量的有力工具。
4.3 计算大气不稳定指数——K指数
K是常用的大气稳定度判断指数，对雷暴降水和冰雹具有较好的预报效果。微波辐射计连续的测量，计算出每分钟大气的K值，有助于灾害性天气临近预报。根据它随时间的变化判断降水过程热力、水汽条件的变化。
4.4 辅助人工影响天气及大气温度测量
人工增雨是开发利用空中云水资源，缓解干旱、水资源短缺的有效新途径。地基微波辐射计可推断出大气的水汽和液水含量，为云降水物理及人工影响天气的研究提供有力的监测手段。利用5厘米波长辐射计测量大气温度分布结构（1961年）观测包括地面、航空观测和卫星的全球观测。
4.5 测量海上降雨
海洋上发射率变化小，不像陆地上地物复杂，因此在海上观测降雨比较有效。微波辐射计上测量的亮度温度随降雨量增加而增加，不同微波波长能测的降雨量大小不同。
4.6 大气成分探测
大气物理研究的需要。由于不同的气体具有不同的吸收带，选择相应波长的辐射计可监测相应大气成分的分布。
4.7 大气污染监测
由于工业废气和平流层的光化学反应，在空间产生了许多有毒有害气体，如臭氧、一氧化碳、二氧化氮等，这种大气污染对人类生存环境是一种侵害，必须对气体传播进行监测，根据这些气体的吸收特点，选择相应波长的辐射计监测。例如用2.53厘米波长可测一氧化碳，2.4厘米波长测二氧化氮等。配合以其他红外、可见光、紫外传感器，监测效果更好。
4.8 测量大气湍流
晴空湍流易造成飞行事故，常发生在8000～16000米高空的大气层中。气流急剧运动使附近大气层温度升高，一般比周围高出l℃～5℃，当温度升高5℃时，飞机就要承受一个重力加速湍流的冲击。为监测预报湍流的方位、距离和强度，采用5厘米波长的辐射计，可以在数万米以外探测到晴空湍流，飞机借此可以避开湍流，确保飞行安全。
4.9 测量季节性积雪
积雪的微波辐射特性随积雪物理参数（深度、雪水当量、密度、温度、颗粒大小等）的变化而变化。微波辐射计观测的辐射亮温值可以很好地反映积雪信息，利用微波辐射传输特性， 通过能量守恒定律建立关系模型， 可以得到地面参数与辐射计接收的积雪辐射亮温值的关系。
参考文献
[1] 李光，仇娜.人工站及自动站报表校对系统[J].陕西气象，2010，（01）.
[2] 赵秀英，罗云高.浅谈地面气象测报现状及措施[J].农家之友（理论版），2010，（01）
[3] 张晓娟，王红兴，彭记永，晋建设，张素霞.谈地面观测中大风记录处理与编发报[J].现代农业科技，2010，（01）.
作者简介：李丽，大专学历，开原市气象局，工程师，研究方向：地面测报；王雪松，大专学历，开原市气象局，工程师，研究方向：地面测报。
关键词：微波辐射计；特点；种类；应用
中图分类号： P412 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.07.059
1 微波辐射与微波辐射计
微波辐射通常指0.1～30厘米波长范围的辐射。微波辐射本质也是一种“长波热辐射”。自然界里许多物体都能吸收和发射微波辐射。被动微波遥感不易被发现，具有良好的保密性，与雷达等主动微波遥感不同，属于被动接收。被测目标自身所辐射的微波频段的电磁能量是极其微弱的信号，信号功率远远小于辐射计的噪声功率，信噪比<<1。
微波辐射计由天线、数据记录装置、宽带接收机、数据存储装置组成。它是一种高灵敏度的接收机，它的体积、功耗都很小，可以利用信号处理，获取更多的信息。微波的穿透能力比较强，可以穿透云雾、雨雪，具有全天候的能力。微波可以提供不同于红外遥感和可见光能提供的信息，因此优于可见光和红外。微波辐射计常用的有全功率微波辐射计、Dicke型微波辐射计、数字增益自动补偿微波辐射计三种类型。
2 微波辐射计提供的大气信息
微波辐射计可提供高精确度的大气综合参数，比如亮温、液态水的路径、可降水的水汽和大气低层的温度廓线；大气参数的低分辨率的垂直廓线，比如温度的垂直廓线、水汽强度廓线和液态水强度廓线；理想的测量值，比如资料同化、主动雷达或激光雷达观测资料的融合。
3 微波辐射计在气象学中的应用
在气象学中的主要应用领域有大气微波遥感、陆地微波遥感、海洋微波遥感。其中具体领域包括气象、地质、海洋、农林、军事、医疗、天文等方面。微波辐射计的平台有地基、空基、星基。例如地面、船载平台，飞机、导弹、气球平台，卫星、飞船、航天飞机平台。
4 微波辐射计在灾害性天气监测预报中的应用
4.1 实现台风或风暴中心及其运动规律的监测
利用水汽对微波的吸收特性和液态水对微波的衰减，可准确发现风暴中心位置。由于风暴中心液态水和水蒸汽的含量非常高，22.2GHz是水汽的吸收峰值频率。
4.2 测量大气含水量
大气中含水量不同会影响微波辐射亮度温度的变化，含水量不大时，水汽总量与辐射亮度温度具有线性关系。可测单位底面积垂直大气柱中水汽和云液态水总量及其变化，时间上高分辨率、高探测精度、可无人值守连续工作达数月甚至数年，操作方便，是遥感大气水汽总量和云液态水总量的有力工具。
4.3 计算大气不稳定指数——K指数
K是常用的大气稳定度判断指数，对雷暴降水和冰雹具有较好的预报效果。微波辐射计连续的测量，计算出每分钟大气的K值，有助于灾害性天气临近预报。根据它随时间的变化判断降水过程热力、水汽条件的变化。
4.4 辅助人工影响天气及大气温度测量
人工增雨是开发利用空中云水资源，缓解干旱、水资源短缺的有效新途径。地基微波辐射计可推断出大气的水汽和液水含量，为云降水物理及人工影响天气的研究提供有力的监测手段。利用5厘米波长辐射计测量大气温度分布结构（1961年）观测包括地面、航空观测和卫星的全球观测。
4.5 测量海上降雨
海洋上发射率变化小，不像陆地上地物复杂，因此在海上观测降雨比较有效。微波辐射计上测量的亮度温度随降雨量增加而增加，不同微波波长能测的降雨量大小不同。
4.6 大气成分探测
大气物理研究的需要。由于不同的气体具有不同的吸收带，选择相应波长的辐射计可监测相应大气成分的分布。
4.7 大气污染监测
由于工业废气和平流层的光化学反应，在空间产生了许多有毒有害气体，如臭氧、一氧化碳、二氧化氮等，这种大气污染对人类生存环境是一种侵害，必须对气体传播进行监测，根据这些气体的吸收特点，选择相应波长的辐射计监测。例如用2.53厘米波长可测一氧化碳，2.4厘米波长测二氧化氮等。配合以其他红外、可见光、紫外传感器，监测效果更好。
4.8 测量大气湍流
晴空湍流易造成飞行事故，常发生在8000～16000米高空的大气层中。气流急剧运动使附近大气层温度升高，一般比周围高出l℃～5℃，当温度升高5℃时，飞机就要承受一个重力加速湍流的冲击。为监测预报湍流的方位、距离和强度，采用5厘米波长的辐射计，可以在数万米以外探测到晴空湍流，飞机借此可以避开湍流，确保飞行安全。
4.9 测量季节性积雪
积雪的微波辐射特性随积雪物理参数（深度、雪水当量、密度、温度、颗粒大小等）的变化而变化。微波辐射计观测的辐射亮温值可以很好地反映积雪信息，利用微波辐射传输特性， 通过能量守恒定律建立关系模型， 可以得到地面参数与辐射计接收的积雪辐射亮温值的关系。
参考文献
[1] 李光，仇娜.人工站及自动站报表校对系统[J].陕西气象，2010，（01）.
[2] 赵秀英，罗云高.浅谈地面气象测报现状及措施[J].农家之友（理论版），2010，（01）
[3] 张晓娟，王红兴，彭记永，晋建设，张素霞.谈地面观测中大风记录处理与编发报[J].现代农业科技，2010，（01）.
作者简介：李丽，大专学历，开原市气象局，工程师，研究方向：地面测报；王雪松，大专学历，开原市气象局，工程师，研究方向：地面测报。