氣象雷達的海市蜃樓

明明衛星雲圖上就沒有任何的天氣系統,但是雷達回波圖上卻出現一片明顯的訊號。

2021年5月13日上午6點左右,在台灣西南外海上空出現明顯的雷達回波訊號(右圖),可是當我們透過衛星雲圖來看,卻發現這個位置並沒有任何顯著的雲系。

成因:大氣折射效應

一般情況下,雷達會由仰角0.5度起向大氣發射電磁波,並且接收被雨滴反射的回波,藉此知道降雨的特性。而我們知道電磁波(光線也是一種電磁波)在通過不同介質時會有不同的傳播速度,而電磁波通過兩種不同介質時,會產生折射現象,使得電磁波發生偏折而不再直線前進。

最典型的例子,不外乎就是沙漠中的「海市蜃樓」:由於沙地被陽光劇烈加熱,使近地面的空氣一併被加熱,與上層比較冷的空氣形成密度差,這種密度的差異讓光線產生折射的現象,讓人誤以為遠方的地面有水或城市。

雷達觀測在極端的情況下也有可能出現類似的狀況:大氣出現明顯的逆溫現象,或是近地面有相對潮濕的大氣,此時容易對雷達的電磁波產生類似海市蜃樓的折射現象,在極端的狀況下,原本往上傳遞的電磁波有可能轉向海面或地面,進一步使雷達接收到錯誤的回波訊號。這個現象被稱為「大氣槽化現象」或「大氣導管效應(atmospheric ducting)」。

這種回波被視為異常回波,亦稱「鬼波」,屬於非氣象回波,此時若只參考雷達回波圖,則很可能會誤以為海上有明顯的降雨現象,因此我們必須比對多種氣象觀測資料,減少誤判的問題發生。

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