日报标题：在多云多雨的贵州建了一个世界最大的射电望远镜，它能看得远吗？ 相关链接：世界最大射电望远镜今落成 可能带来系外脉冲星惊喜 蕉叶 不怕，不怕，不怕~ 原因是 FAST 的主要观测频率受云和降水的影响不大。 降水对电磁波的衰减这个课题其实早就有人研究过了。毕竟雷达的应用都已经如此广泛了，怎么会留着这么个问题没搞明白呢？ 除了题主说到的云和雨，还有大气、雾、雪、冰雹也会造成对观测造成影响，其中雪还分干雪、湿雪。以下尝试分情况讨论电磁波衰减的问题（非定量分析）。由于题目问的是 FAST 的情况，下面我尽量把讨论范围设定在观测频率低于 8GHz（对应波长 3.75 厘米）的情况下。 值得注意的一点。虽然 FAST 的设计观测频率上限可以到8GHz（如果我没记错的话），但按目前的计划看，其观测频率在可预期的未来会处在3GHz以下。而（在 FAST 观测频段内）电磁波频率越低，受到天气的影响就越小。 一、大气衰减 即使是晴空万里，大气的存在还是会对电磁波传播造成影响的。大气主要是通过吸收使得电磁波在传递过程中发生衰减（散射导致的衰减可以忽略），而这种衰减在波长大于 2cm 的情况下是可以忽略的。大气对电磁波的吸收主要是来源于大气中的两种气体：氧气与水汽。下图是一个标准大气压，环境温度 20℃情况下，氧气（实线）和水汽（虚线）对不同频率电磁波的衰减率。 （图片来源：第三章 大气、云、降水粒子对雷达波的衰减） 可见在观测频率低于 8GHz 的情况下，这两种气体导致的电磁衰减率均在 0.01dB/km 以下，完全可以忽略。另外从图中还能明显看到 3 段吸收比较明显的衰减，分别是水汽 22.235GHz（1.35cm）吸收带，氧气 60GHz（0.5cm）及 118.8GHz（0.253cm）吸收带。还有一条水汽吸收带在图中看不出来，位于 183.3GHz（0.164cm）。 二、云、雾衰减 云和雾的构成大致相同，可以使用相同的方法计算电磁衰减。 计算的原理和方法就不放了，直接放图： 上图是不同温度下云雾对不同频率电磁波的衰减。可见对于 8GHz 以下的电磁波，其衰减都低于 0.1dB/km；对于 3GHz 以下电磁波，衰减都低于 0.01dB/km。图片来源于参考文献【电磁波传播的云雾衰减特性研究】，其中有计算电磁波云雾衰减的原理和方法，有兴趣的读者可以好好看看。 三、降雨衰减 降水是诸多影响因素中对电磁波衰减最为严重的一种。降雨对电磁波不仅会吸收、还会散射。其对电磁波的衰减和雨滴大小有关，一般用与雨滴大小分布呈一定相关性的另一个量“降雨率”来表示。 下表直接给出在特定环境下降雨对电磁波的衰减（表中衰减率的单位应该也是 dB/km）： 资料来源：二.2 电磁波的衰减 由上图可以看出，对于波长大于 10cm（3GHz）的电磁波，即使下大于，衰减也不大。但到了波长 3cm（10GHz），大于对电磁波的衰减就很明显了。 四、降雪衰减 降雪的情况比较复杂，一般得分干雪、湿雪两种情况考虑。干雪的影响比雨水的影响小；湿雪因为外层包裹了水膜，相比于干雪衰减会大很多。 下表是干雪造成的衰减（资料来源：第三章 大气、云、降水粒子对雷达波的衰减）： 可见同降水类似，干雪对 10cm 波长（3GHz）电磁波影响并不明显。对于 3.2cm 波长（9.375GHz）电磁波，当干雪降雪量较大的时候，应该还是很明显的。 湿雪的情况复杂很多，还和其形状有关系，有时候可以超过相同情况下降雨的衰减。没找到啥湿雪衰减的分析资料，没得放图了。。。 五、冰雹衰减 冰雹的情况也是复杂。其导致的衰减还和雹谱分布、最大冰雹直径等有关。直接放表格（资料来源：第三章 大气、云、降水粒子对雷达波的衰减）： 于是我们幸运地发现，对于 10cm 波长（3GHz）的电磁波，冰雹造成的衰减依然挺小的。但到了 5.5cm（~5.45GHz）时，冰雹就有很大可能造成明显影响了。 总结 大气对于 FAST 的观测影响可以忽略；云、雾对 3GHz 以下观测的影响可以忽略，对 3~8GHz 观测影响很小；即使较大的降水（雨、雪、雹）对 3GHz 以下观测的影响也较小，可以忽略。 水平所限，难免有所错漏，欢迎指正。 阅读原文
