普考申論題
114年
[氣象] 大氣測計學概要
第 四 題
使用 S-波段（S-band）及 C-波段（C-band）雙偏極化都卜勒雷達同時觀測相同之降雨系統時，這兩種波段雷達所測到的比相位差（Kdp）有何差異？（20 分）
📝 此題為申論題
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看到此題，應先聯想比相位差（Kdp）的物理定義及其與雷達波長（λ）的數學關係。運用「雷利散射下，Kdp 與波長成反比」的核心原則，結合 S-band（約 10 cm）與 C-band（約 5 cm）的波長差異，推導出兩者觀測數值倍數關係，並補充大雨滴時可能引發的米氏散射（Mie scattering）共振效應。
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【破題】比相位差（Kdp）係指雙極化雷達中，水平與垂直極化波在穿透降水粒子時因「前向散射（Forward Scattering）」所累積的相位差變率。在相同降雨系統中，兩波段所測得的 Kdp 差異主要源於「雷達波長（λ）」的物理依賴性。 【論述】 一、比相位差（Kdp）之物理機制與波長相依性
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Kdp 波段觀測特性比較
💡 Kdp 與雷達波長成反比，影響觀測靈敏度與散射機制。
| 比較維度 | S-波段 (S-band) | VS | C-波段 (C-band) |
|---|---|---|---|
| 典型波長 | 約 10 cm | — | 約 5 cm |
| Kdp 數值大小 | 較小 (約 1 倍) | — | 較大 (約 2 倍) |
| 弱降水觀測 | 靈敏度較低 | — | 靈敏度高且精確 |
| 強降水散射機制 | 符合雷利散射 | — | 易生米氏散射共振 |
💬C-band 的 Kdp 約為 S-band 的兩倍，具高靈敏度優勢但須注意強降水誤差。
