相信不少大氣科學愛好者，或是正在準備學科競賽的夥伴，都聽過「雷達亮帶」這個名詞。幾天前難得在中大的雷達車－TEAM-R參與TAHOPE觀測中在永安漁港以不同掃描方式以及雙偏極化觀測中看到不同角度的雷達亮帶，因次PO上來和大家分享。 其實這個個案發生在兩周前，只是當時正受到期末考的荼毒，實在沒時間寫文章，拖著拖著到現在才PO出😅。 ##先備知識 TEAM-R雷達車簡介：https://radar.atm.ncu.edu.tw/topics/team-r 如果是還沒聽過「亮帶」這個名詞，建議先去看看這篇文章：https://radar.atm.ncu.edu.tw/article/66-article003 關於PPI和RHI掃描的詳細說明、優缺點可以先看這篇EASY做的迷因：https://www.facebook.com/easyearthEXPO/posts/pfbid02weTgABinfvAMQ5CQEkmavtyHZ5bg5MtRecVeogTy4KEqLgnEk6yphiUEsi11XfEpl 雙偏極化雷達：https://www.science.ntu.edu.tw/fiveyears/newsletter36/Atmos-Jou.php?NumId=388 雨滴的形狀：https://www.hko.gov.hk/tc/education/weather/rain/00533-the-shape-of-raindrops.html ##PPI掃描 PPI掃描就是大家想像中最值觀的雷達掃描方式，以固定的仰角旋轉方位角一圈，適用於做大面積的掃描。 下面的影片就是PPI掃描的實際錄影，拍攝於2021年11月TEAM-R參與宜蘭降雨觀測實驗的時候。 大家平時看到的「亮帶」，大多是像下圖類似的同心圓狀，圓心就是雷達的所在位置。這是因為氣象局的回波合成圖是先將不同仰角PPI掃描得到的回波強度（dBZ）以俯視的角度投影到地面上，並取每個柱狀中回波最強的仰角作為該格的回波強度，如下圖所示。這種呈現方式稱為column vector，簡稱CV。 圖片引用自 https://kerker2017.blogspot.com/2017/06/bright-band.html 如果我們將不同高度的回波分別繪製出來，就能看出實際上每個同心圓是發生在不同仰角。仰角越高，圓圈的半徑就越小，這是因為亮帶的發生高度（融解層）的高度在短時間內是不變的。 以下三張圖分別是仰角度PPI掃描的回波強度，CV疊合後就變成前面那張的同心圓。 ##RHI掃描 RHI掃描和PPI相反，是固定方位角，轉動仰角做垂直剖面的掃描，適用仔細於觀測天氣系統的垂直結構。 下面的影片0~10秒為垂直掃描，20秒後轉為RHI掃描，也是拍攝於2021年11月TEAM-R參與宜蘭降雨觀測實驗的時候。 下圖可以看到大約4.5km的地方，有一條紅色的水平線，就是融解層（亮帶）所在之處。因為此時融化的水包著尚未融化的冰，有點類似包心粉圓的概念（肚子餓了🤤）。然而冰的密度小、體積大，而液態水容易反射雷達波，因此冰水共存狀態下會形成較強的回波。亮帶通常出現在0℃稍微以下一點點，如果以大氣的溫度直減率來看，0℃出現在大約5km上下也是挺合理的。此外，因為冰晶反射雷達波的能力比水滴弱，因此可以看到融解層以上幾乎都是綠色，融解層以下都是黃色，代表此時地面應該正下著雨。 除了回波強度以外，TEAM-R是雙偏極化雷達，我們可以從雙偏參數看更多融解層的特徵。 首先是ZDR（差異反射率），試指水平偏振和垂直偏振方向上回波的比值。如果物體（如：雨滴）的水平寬度大於垂直高度，就會使ZDR偏大。如果物體是正圓球體，ZDR就會等於0。當雨滴越大顆，它的形狀就會越偏向扁平狀（注意，沒有任何雨滴會在空中形成漫畫中的淚滴狀，詳見先備知識5），因此ZDR可以用來推估雨滴的大小（雨滴越大 → 雨滴越扁 → ZDR越大）。 而融解層中因為剛剛提到「水包冰」的混相導致粒子半徑偏大，形狀偏扁平，因此ZDR也會比上下還要來的大。 另外一件有趣的事，可以看到融解層以上ZDR接近為零，因為此處大多以冰晶為主；融解層以下ZDR偏大，因為此處主要以雨滴為主。 接下來我們來看到RHV（回波相關係數），RHV是表示水平偏振方向與垂直偏振方向的回波的相關性。可以判斷粒子的大小、形狀是否相近，因此在濾除非氣象回波時很實用。融解層因為同時存在混相粒子，RHV也會略為偏低。 ##關注TEAM-R 參與本次觀測的學長姐們很用心，不但製作了即時直播，還撰寫每日的觀測日誌，想進一步學習更多關於雷達的知識建議點進去看看：https://linktr.ee/ncu.radarlab ##資料來源 TEAM-R觀測展示：https://radar.atm.ncu.edu.tw/products/ncu-radar-observation
