民國115年 高考三級 氣象 大氣測計學（包括傳統觀測與遙測）
第2題
請說明透過雙偏極化雷達（dual-polarization radar）所得到的ZDR （differential reflectivity；差異反射率）、KD…
題目
請說明透過雙偏極化雷達（dual-polarization radar）所得到的ZDR （differential reflectivity；差異反射率）、KDP（specific differential phase； 比差異相位差）以及ρ_hv（correlation coefficient；回波相關係數）所代 表之物理意義，並敘述三個變數之運用。（20 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、ZDR 的定義與物理意義：差異反射率 ZDR=10 log10(Zh/Zv)，反映降水粒子水平與垂直尺寸比及定向。球形粒子接近 0 dB；扁橢圓雨滴隨粒徑增大而呈正值，暖季大雨可達 1 至 4 dB；垂直取向冰晶可為負值；冰雹因翻滾與形狀不規則通常接近 0 或略正。故 ZDR 主要提供形狀與相態資訊，而非直接反映濃度。
- 二、KDP 的定義與物理意義：比差異相位差 KDP=0.5 dΦDP/dr，單位為 °/km，是水平與垂直相位差隨距離的變化率，與液態水含量、雨滴扁率及粒徑分布有關。其優點是對雷達絕對校準與衰減較不敏感，在大雨與強降水定量估測中較穩定；缺點是低降水時訊號微弱、雜訊大，且需足夠路徑長度與相位解纏繞。
- 三、ρhv 的定義與物理意義：回波相關係數 ρhv 為同距離閘門水平與垂直回波的相關係數，範圍 0 至 1。均勻球形或形狀一致的降水粒子接近 1；融化層、冰水混合、冰雹、昆蟲、鳥類、地物與雜波會使 ρhv 明顯降低。故其反映散射體形狀、取向與相態的一致性，是品質管制與非氣象回波辨識的重要指標。
- 四、三個變數的運用：聯合 Zh、ZDR、KDP、ρhv 可進行水文氣象粒子分類（hydrometeor classification），區分雨、毛毛雨、冰晶、雪花、霰、冰雹與融化層；以 KDP 為主估算豪雨降雨率，可降低衰減與校準誤差；以 ZDR 與 ρhv 辨識冰雹與三體散射；以 ρhv 低值區偵測融化層、鳥蟲與地物雜波，並應用於機場風切與飛安警示。
- 五、限制與注意事項：雙偏極化參數受雷達波段、波束非均勻填充、衰減、差分衰減、校準與低訊號雜訊比影響；ZDR 需精確匹配水平與垂直通道，KDP 需處理相位折疊，ρhv 在低訊號雜訊比下不穩定。實務上應先做衰減與差分相位校正、雜波濾除與品質控制，再與雨量站及探空比對，避免單一參數判讀。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。