發展曆史
氣象雷達屬于雷達領域中的一個重要分支,其發展至今大緻經曆了從模拟、數字到以美國NEXRAD為代表的新一代氣象雷達三個發展階段。
第二次世界大戰前雷達用于軍事目的。當時雲、雨等氣象目标的回波被作為幹擾看待。1941年在英國最早使用雷達探測風暴。1942～1943年，美國麻省理工學院專門設計了為氣象目的使用的雷達。在氣象雷達發展初期，一般都靠手工操作，回波資料隻能作定性分析。上世紀60年代采用了多普勒技術，氣象多普勒雷達具有對大氣流場結構的定量探測能力；常規雷達的數字顯示和彩色顯示也相繼出現。
70年代，除聯合使用多部多普勒雷達外，又相繼發展了大功率高靈敏度的甚高頻和超高頻多普勒雷達和具有多普勒性能的高分辨率調頻連續波雷達；在雷達結構上，廣泛采用了集成電路，配備有小型或微型電子計算機，使氣象雷達能對探測資料進行實時數字處理和數字化遠距離傳輸；有的天氣雷達已能按照預先編好的程序，由電子計算機操縱觀測，并逐步向自動化觀測網的方向發展。
80年代以後，在多普勒雷達的基礎上，科羅拉多州立大學電子工程系的教授提出了偏振氣象雷達的思想，為大氣雷達探測，已經氣象資料分析提供了一個更為先進的平台。
偏振多普勒雷達參數為分析雨滴等降水信息分布，以及降雨形狀分布提供了更為精确的信息。科羅拉多州立大學的CSU-CHILL雷達也是世界上該領域最為先進的天氣雷達，CSU-CHILL是美國國家天氣雷達設備，由NSF提供資金，科羅拉多州立大學負責。
工作原理
氣象雷達通過方向性很強的天線向空間發射脈沖無線電波，它在傳播過程中和大氣發生各種相互作用。如大氣中水汽凝結物（雲、霧和降水）對雷達發射波的散射和吸收；非球形粒子對圓極化波散射産生的退極化作用，無線電波的空氣折射率不均勻結構和閃電放電形成的電離介質對入射波的散射，穩定層結大氣對入射波的部分反射；以及散射體積内散射目标的運動對入射波産生的多普勒效應等。
氣象雷達回波不僅可以确定探測目标的空間位置、形狀、尺度、移動和發展變化等宏觀特性，還可以根據回波信号的振幅、相位、頻率和偏振度等确定目标物的各種物理特性，例如雲中含水量、降水強度、風場、鉛直氣流速度、大氣湍流、降水粒子譜、雲和降水粒子相态以及閃電等。
此外，還可利用對流層大氣溫度和濕度随高度的變化而引起的折射率随高度變化的規律，由探測得到的對流層中溫度和濕度的鉛直分布求出折射率的鉛直梯度，并通過分析無線電波傳播的條件，預報雷達的探測距離，也可根據雷達探測距離的異常現象（如超折射現象）推斷大氣溫度和濕度的層結。
特點
MST雷達的結構和氣象多普勒雷達大緻相同。其特點在于：它們一般配備了大型天線（天線陣），有些甚高頻段雷達的天線陣，尺度達30～200米，采用半波振子陣或八木天線振子陣，以相控方式實現波束掃描。
超高頻段雷達采用直徑幾十米的可動抛物面天線，這類雷達的發射功率在幾百千瓦至2兆瓦之間，發射功率和天線面積的乘積值在10～10瓦·米之間。此外，為獲得高靈敏度和高空間分辨率，在脈沖發射體制和回波數據處理方面，也采取一些技術措施。
應用
氣象雷達可提供飛機前方氣象情況的準确和連續的圖像并以距離和方位的形式顯示出來，為飛機改變航道、避開颠簸區域和飛行安全提供保障；為天氣預報，火箭、導彈和航天器的發射與飛行提供必要的氣象資料；為機場氣象保障和氣象研究提供資料。氣象雷達可分為測雨雷達、測雲雷達和測風雷達等。
技術參數
工作在30～3000兆赫頻段的氣象多普勒雷達。一般具有很高的探測靈敏度。因探測高度範圍可達1～100公裡，所以又稱為中層-平流層-對流層雷達(MST radar)。它主要用于探測晴空大氣的風、大氣湍流和大氣穩定度（見大氣靜力穩定度）等大氣動力學參數的鉛直分布。
氣象雷達使用的無線電波長範圍很寬，從1厘米到1000厘米。它們常被劃分成不同的波段,以表示雷達的主要功能。氣象雷達常用的1、3、5、10和20厘米波長各對應于K波段（波長0.75～2.4厘米）、X波段（波長2.4～3.75厘米）、C波段（波長3.75～7.5厘米）、S波段（波長7.5～15厘米）和L波段（波長15～30厘米），超高頻和甚高頻雷達的波長範圍分别為10～100厘米和100～1000厘米。
雷達探測大氣目标的性能和其工作波長密切有關。把雲雨粒子對無線電波的散射和吸收結合起來考慮，各種波段隻有一定的适用範圍。常用K波段雷達探測各種不産生降水的雲，用X、C和S波段雷達探測降水,其中S波段最适用于探測暴雨和冰雹，用高靈敏度的超高頻和甚高頻雷達可以探測對流層－平流層-中層的晴空流場。
