为什么气象台上总有一个“足球”？
黄山山顶有这么一个气象站，老气横秋！
这个气象站从1956就有了。十几年前扩建，变成了现在的样子。
上面有个新生足球。搞什么鬼？
那不是足球，是雷达。
拜托，我见过雷达。就像一个锅。看看红色警报内部:
在游戏中选择苏联阵营，建造这个雷达。你会在右上角得到一个小地图视图和侦察机选项(来自游戏《命令与征服:红色警戒2》)。
雷达有很多种，那是红警里最常规的雷达。绘制了一个模型。这里的雷达叫多普勒雷达，其实里面像个锅，外面有个特殊的外壳保护天线。稍微大一点的气象站现在有了这种高科技产品。
这是类似足球的东西吗？有这么厉害吗？
也就是说，多普勒雷达功能强大...
哦，我明白了。应该更像这个东西。总是很霸道！
天气控制器，游戏中盟军阵营的“特殊武器”，可以召唤“闪电风暴”给敌方基地带来致命一击(来自游戏《命令与征服:红色警戒2》)。
这是我们民用的天气预报雷达，不是天气控制仪，不能召唤闪电...
那么这个“足球”有什么用呢？
这很有用。慢慢听我说。
雷达，你可能听说过。小学的科普书上会有:人类通过研究蝙蝠捕猎的原理，发明了雷达。
雷达可以发射电磁波或声波，通过计算发射信号和反射信号的时间差来估计物体的位置和大小。雷达可广泛应用于战争、农业、气象、航天等领域。这是一种非常普通的设备。
雷达最广为人知的形状是一个类似大锅的东西，中央有一个天线，斜着仰望天空，一边转弯一边探测空中有什么飞行物，就像游戏中描绘的那样。
但是，在雷达前面加一个“多普勒”，可能很多人都没听说过。同时，人们可以注意到，在许多气象站和机场旁边的塔上，有一个神秘的球形或半球形建筑，看起来像一个足球。
四川气象局、深圳气象局、浦东机场塔台
(图片来自image.baidu.com)
那么，什么是“多普勒雷达”？
这就涉及到中学的一个物理概念——多普勒效应。
多普勒效应是指相对于参照物运动的物体发出不垂直于运动方向的波时，波的波长会相应变化的现象。
生活中最常见的多普勒效应就是声音的多普勒效应。当一辆车从你身边呼啸而过时，它的声音会由高变低，声音的音调与声波的波长有关。音调越高，声波的波长越小，频率越高。
因此，对于声波传播方向相同的物体，其音调会变高，波长会变短；与声波方向相反的运动物体，音高会更低，波长会更长。
多普勒效应(来自维基百科)
知道了多普勒效应，就很容易理解多普勒雷达的探测原理。它会不断发出电磁波信号或声波信号，通过检测物体反弹的电磁波/声波的频率来获得一个频率差，进而推断出物体的移动速度。根据不同发射频率的反射结果，可以推断出物体的移动方向和距离。
它和普通雷达最大的区别是需要一直保持开启，然后利用集成电路、计算机等物体反射回来的波的频率差来分辨有效信息。普通雷达通过计算发射信号到接收反射信号的时间差来计算物体的运动信息，得到的信息更加简洁。
用于气象观测的多普勒雷达通常发射微波(一种电磁波，在微波炉中发射)。通过多普勒效应计算气流在不同高度的速度，可以得到附近区域的风速、水汽等信息的垂直分布。
对于不同的观测对象，气象多普勒雷达的发射频率会有所不同，因为不同对象对电磁波的反射率会随着频率的变化而变化。
一般来说，单个雷达的工作频率范围是相对有限的，只有在探测特定大小的颗粒时，特定的工作频率才更准确。比如云雷达，适用于探测粒子较小的云粒子，用于探测中高层的云，测量云底云顶的高度。雨雷达波长较长，频率较低，适用于探测颗粒较大的雨滴和低层雨云，也适用于跟踪可能产生降水的云，以达到实时观测天气的目的，所以又叫天气雷达。
还有一种短波长的“甚高频/超高频雷达”，可用于探测大气湍流和大气中的带电粒子，适用于监测雷电等现象。
2017台风田歌登陆时，云层越厚，颜色越红。
那么为什么气象站雷达是球形的呢？
这种球形外壳被称为“天线罩”。
其实多普勒雷达真正的核心还是大锅和天线的形状，和普通雷达没有明显区别。增加一个类似足球的外壳，主要作用是保护内部天线，延长使用寿命。因为多普勒雷达需要全天开启，加个天线罩更有用。
天线罩还可以起到均匀分配信号的作用。但同时天线罩会导致信号衰减，分辨率差，所以一些分辨率要求高的雷达不会安装这种天线罩。
日本某基地的天线罩(来自维基百科)
多普勒雷达广泛应用于气象和军事领域，是一种极其重要的设施。据行业统计，我国目前有270部新一代天气雷达(估计2020年，基本都是多普勒雷达)，X波段雷达(应急保障或重大活动时使用)和风廓线雷达(69 by 2016 * * *)同网连接，形成全国气象观测网。
参考资料:
1.《天气雷达探测与应用》(胡明宝主编，气象出版社，2007.11)
2.雷达气象学(张培昌等主编，气象出版社，2005.438+0)
3./question/118723014 . html
6.中国网问答:气象雷达(2017-2020)发展有什么专项规划？
作者:张宇恒
编辑:李颖