雷达运用于气象上,是二战期间的事．由于雷达在搜索敌方飞机、舰艇目标时,云和雨在荧光屏上的意外出现严重干扰了军事搜索,但受其启发却产生了气象雷达．此后,精明的英国人首次用军事雷达对一块降水云体进行了成功的观测,并做出了天气预报．于是,各种气象探测雷达如雨后春笋般地发展起来。

气象雷达是如何测定天气的呢? 说到这儿,大家会情不自禁地想起蝙蝠飞行和捕食的原理．没错,蝙蝠靠的是嘴发出的超声波,它的耳朵能接收回声,并由此判断前方障碍物的位置距离．气象雷达的发射机按时通过天线发射高频的电磁波,电磁波遇到云雨等目标后,经过折射、散射、绕射,就产生了回波,雷达天线接收后再交给接受机处理,这样就观察到了云雨的存在．电磁波的传播速度是每秒30 万公里,根据发射脉冲和接收回波的时间间隔,经过核算,就可以得出云雨和雷达之间的距离．另外,根据雷达天线的仰角与方位角,也可以确定降水的性质和降水强度。

气象雷达测定内容有测云、测雨、测风、测雹等等．测云和测雨雷达使用的波长较短．如有用8.6 毫米或1.25 厘米波长的测云雷达,测量不降水的云；用波长3.5 或10 厘米的测雨雷达,可探测可能降水的云．10 厘米波长的雷达宜用于探测大粒子降水(如冰雹)或大范围强降水(如暴雨、台风雨)．测风雷达常需要悬挂有一个角反射耙的气象气球的帮助。

雷达按使用效应不同也可分成不同种类,这里举多普勒雷达、声雷达、激光雷达简要谈谈。

多普勒雷达,是用多普勒效应来测定云和降水粒子等运动速度的雷达．激光雷达,是利用一种特殊的光——激光制造的雷达．激光亮度高,方向性强,发射角小,有人称它为“目光犀利”、“明察秋毫”,一点也不为过．它的亮度比太阳光还高,红宝石激光器产生的亮度比太阳光要亮上百亿倍,可以看到大气中的气体分子、烟尘等溶胶粒子．而且它单色性好,一般普通光源有很宽的光谱,而激光只有单一频率．激光雷达中,红宝石激光雷达有几十年的历史,我国在1966年就研制出了第一台百兆级的红宝石激光雷达．激光技术发展很快,并出现了分枝,如多普勒激光雷达、拉曼激光雷达、差分吸收激光雷达等,它们在监测大气环境方面起了不少作用。

声波在不均匀的大气中散射本领要比无线电波和光波大,利用这一特点制造出来的雷达叫声雷达．大气温度、湿度、风速变化对声波折射率的影响,一般要比无线电波和光波要大上千倍,所以声波的散射量要比无线电波和光波长。

声雷达最简单的用途就是测定大气中某些目标物的位置．如果要测定大气湿度,则需要通过发射两个不同频率的声波；如果再加一个温度,就要发射四种不同频率的声波．声雷达对低层大气的遥感探测成效显著,它造价低廉,使用方便,深受各国的青睐．我国在1975年就研制出了声雷达,据悉,在大气探测方面已经取得了可喜的成果。

雷达技术发展迅速,目前与之相关的一些较完善的探测系统相继问世．如计算机与天气雷达相联的数字化天气雷达探测系统,它已经远远超出了对天气现象的监测,对洪水预报、江河水位的监视都完成得很好．再如多普勒天气雷达系统,它对警戒龙卷风有特殊的本领．还有一些天气雷达系统,如双波长雷达探测系统、圆盘振波雷达系统,也在发展中。