雷达气象学复习重点
1、天气雷达工作原理
天气雷达工作原理:定向地向空中发射电磁波列(探测脉冲)，然后接收被气象目标散射回来的电磁波列（回波信号），并在荧光屏上显示出来，从而确定气象目标物的位置和特性
雷达的测距原理：雷达根据从开始发射无线电波到接收到目标物回波的时间间隔，来测定目标与雷达之间的距离
3、雷达主要组成:
RDA:雷达数据采集系统、RPG:雷达产品生成子系统、PUP:主用户处理系统
①定时器:定时器是雷达的“指挥中心”它实际上是一个频率稳定的脉冲信号
发生器。定时器每隔一定的时间间隔发出一个脉冲信号，它触发发射机，使发射机定时地产生强大的高频振荡脉冲并使阴极射线管同时开始作时间扫描②发射机:在定时器的控制下,发射机每隔一定的时间产生一个很强的高频脉
冲,通过天线发射出去
③天线传动装置: 天线传动装置主要包括两个部分，一部分是天线的转动系统，
一部分是同步系统。天线转动系统的作用是：（1）使天线绕垂直轴转动，以便探测平面上的降水分布，或漏斗面上降水、云的分布；（2）使天线在某一方位上作上下俯仰，以便探测云和降水的垂直结构和演变。天线同步系统（也叫伺服系统）的作用是：使阴极射线管上不同时刻时间扫描基线的方位、仰角和相应时间天线所指的方位、仰角一致（即同步），从而使雷达荧光屏上出现的目标标志（用亮点或垂直偏移表示）的方位、仰角就是目标相对于雷达的实际方位、仰角
④天线转换开关: 因为雷达发射和接受的都是持续时间极短（微秒量级）、间歇
时间很长（千微秒量级）的高频脉冲波，这就有可能使发射和接收共用一根天线。天线转换开关的作用是：在发射机工作时，天线只和发射机接通，使发射机产生的巨大能量不能直接进入接收机，从而避免损坏接收机；当发射机停止工作时，天线立即和接收机接通，微弱的回波信号只进入接收机
⑤接收机:雷达接收机的作用是将天线接收回来的微弱回波信号放大并变换成
足够强的视频信号送往显示器产生回波标志
⑥雷达天线:雷达天线的作用是定向地辐射高频脉冲波和接收来自该方向的回
波。气象上使用的雷达天线一般由两部分组成：一是天线辐射喇叭，把发射机产生的高频脉冲能量向外辐射。二是天线反射器，把来自辐射喇叭的脉冲电波，以很小的张角高度定向地向外反射
②显示器:显示器是把雷达探测到的云、雨等目标及其相对于雷达的坐标位置(方
位、距离、高度)、回波强度等显示出来的装置。
由于需要重点了解的情况不同，天气雷达经常使用的显示器有：
①平面位置显示器（PPI）：仰角为0
②距离高度显示器（RHI）
③距离仰角显示器(REI)：低仰角下使用
④等高平面位置显示器（CAPPI）：不同高度平面上使用
4、与探测性能有关的一些雷达参数
①脉冲宽度和脉冲长度
脉冲宽度：发射无线电脉冲波的持续时间叫脉冲宽度。
脉冲长度：脉冲波在空间的长度叫脉冲长度。
用τ表示脉冲宽度，h 表示脉冲长度，仍用c 表示电波在空间的传播速度，则脉冲长度和脉冲宽度之间的关系是:h=τ c
②脉冲重复频率与脉冲重复周期
脉冲重复频率是每秒钟雷达发射脉冲波的次数。两个相邻脉冲波之间的时间间隔叫做脉冲重复周期。用F表示脉冲重复频率，T表示脉冲重复周期，它
们之间互为倒数关系：F=1
T
③脉冲功率和平均功率
脉冲功率：指发射机发射脉冲波期间产生的高频功率。脉冲功率也叫峰值功率。脉冲功率大，雷达接收到来自云雨的回波比较强，雷达可以探测比较远、比较弱的目标。
平均功率：指脉冲功率在其重复周期内的平均值。用Pt表示脉冲功率，P t
表示平均功率，有：P t=P t╳τ
T
④方向性图与波束宽度
方向性图：表示天线向外辐射电波能量方向性情况的图叫方向性图
波束宽度：为了定量地表示天线辐射能量的定向程度，可以用方向性图上主波瓣最大辐射方向两侧，辐射能量为最大辐射能量一半的两个矢量之间的夹角的大小来表示，该角叫波束宽度
⑤天线增益
定义：定向天线最大辐射方向上的功率密度和天线各向均匀辐射能量时同一距离上功率密度的比值。天线增益数值越大，表示天线定向辐射的能力越强。
5、散射和吸收
散射:只改变传播方向,不改变传播能量的形式
粒子对电磁波的散射:只改变电磁波的传播方向,不改变电磁波能量的大小吸收:改变传播能量的形式(能量转化)
粒子对电磁波的吸收:在粒子介质内部传播时,电磁波能量转化为热量,能量受到衰减
大气中引起雷达波散射的主要物质：大气介质、云、降水粒子
散射的分类:瑞利散射：d<<λ的小球形粒子的散射.
米散射： d≈λ的大球形质点的散射
瑞利散射的特征：
①粒子散射能力与λ的4次方成反比。波长越短，散射越强
②粒子散射能力与D的6次方成正比。粒子半径越大，散射越强
③粒子前向散射和后向散射为最大，粒子无侧向散射。散射截面为纺锤形
6、散射截面
用来表示粒子的总散射能力的一个量。表示：凡射到这个截面上的入射波能量都被散射掉了，入射波在原前进方向上的能量将因粒子散射而减少，单位时间内减少的能量是Q s ?S i , 瑞利散射时，散射截面的大小与粒子的物理性质、半径、入射波波长有关
7、雷达截面
符号σ表示总散射功率与入射波能流密度之比，即雷达截面
散射截面和雷达截面的区别:
散射截面：散射总功率与入射能流密度之比，Qs ＝Ps/Si
雷达截面：假设各向同性散射，且都等于最大散射能流密度
σ=Ss(max)*4πR 2/Si 雷达截面对雷达探测更具有意义
8、雷达反射率
单位体积内全部降水粒子的雷达截面之和. 反映了单位体积内一群云、雨滴在天线处造成的回波功率的大小。用不同波长的雷达所取得的η值不能通过直接比较
9、雷达反射率因子
,Z 的大小只取决于云、雨滴谱的情况，与粒径的6次方成正比，说明少数大粒子将提供散射回波功率的绝大部分
10、等效反射率因子
反射率因子Z 是从用瑞利后向散射表示的反射率公式中引出的，当用3.2cm 或5.7cm 短波长雷达探测强降水或冰雹，以及用10cm 波长雷达探测大冰雹时，瑞利条件不成立，这时用雷达气象方程求得的Z 值就不能与代表降水的实际滴谱分布情况相对应，故只能说是等效的Z 值，以Ze 表示
直接计算Ze 值时,先测定实际粒子的滴谱，算出相对应的瑞利散射的雷达截面，通过瑞利散射和米散射的关系求出米散射的雷达截面，最后利用上式算出Ze 值。
等效反射率因子Ze 的意义：能够产生同样回波功率，与小球粒子的∑Di6 等效的Z 的数值。引进Ze 值后．即使在米散射情况下．只要以Ze 值代替Z 值，雷达气象方程仍可保持瑞利散射时的简单形式
11、衰减
定义:吸收和散射两种所用的总和,电磁波能量沿传播路径减弱的现象. 衰减物:大气、云、降水粒子
12、电磁波衰减对雷达探测有哪些影响作用
由于衰减，使回波图像、定量测量情况与实际情况之间出现偏差，造成回波的失真 ①由于衰减的存在，同一方向上远处目标的后向散射的定量测量比近处难得多。——探测距离.②如果传输过程的衰减太大，则强散射区后面的降雨单元的回波有可能被完全衰减掉。——冰雹天气的V 缺口
60()Z n D D dD ∞
=?
13、雷达气象方程：集中反映雷达回波强弱与气象目标物、雷达的各参数以及距离等关系的数学表达式
p r =π31024ln 2p t hG 2θ1φ1λ21
R 2ψ|m 2?1m 2+2|2Z?10?0.2∫kdR R 0
15、充塞程度：当雷达波束完全在降水或云体的上下边界以内时，可以认为充塞系数=1，当雷达波束只是部分地被降水或云滴充塞是，雷达观测到的回波功率必定比完全充塞时小，计算的Pr 值就偏大，因此必须乘上一个小于1的、取决于充塞程度的充塞系数
16、大气折射: 电磁波在大气中曲线传播的现象就是大气折射
大气折射起源于电磁波在大气中传播速度的变化,传播速度与大气折射指数和介电常数有关,大气折射指数与温压湿有关,随高度增加,大气折射指数减小
17、等效地球半径(Rm ’)
定义：设想地球半径加大到某一数值Rm ’时，使得Rm ’为半径的球面上沿直
线传播的超短波的最大探测距离和真实地球表面上沿折射曲线轨道传播的最大探测距离相同，则Rm ’就称为等效地球半径
引入的意义：用Rm ’来代替真实的地球半径Rm ，这样把超短波处理为直线传播、有利于计算
18、地球球面和大气折射对探测目标物的影响
①球形地面和大气折射使雷达波束偏离地面的情况
当探测距离较远时，即使地面雷达做水平探测，波速轴线的高度也会离开
地面数千米；对近距离降水云，探测到的是降水云的底部；对远距离的降水，探测到的是降水云的中部或顶部；若远处降水云发展高度较低，雷达可能探测不到，实际工作中对此予以注意
②球形地面造成回波分布的变形
19、折射指数随高度变化的几种形式
①标准大气折射
在标准大气情况下，Rm ’= 8500km ，为实际地球半径的4/3倍。波束路径向
下弯曲，其曲率比地球曲率小，这种折射称为标准大气折射。标准大气折射可以代表中纬度地区对流层中大气折射的一般情况，亦称为正常折射。标准大气折射可以使最大探测距离增大16%。
②临界折射：当波束路径的曲率与地球表面的曲率相同时，即波束传播路径与地表面平行，则称为临界折射, 此时, K=15.7×10?8m ?1等效地球半径→∞。
③超折射：当波束路径的曲率大于地球表面的曲率时，即雷达波束在传播过程中将碰到地面，经地面反射后继续向前传播，然后，再弯曲到地面，再经地面反射，重复多次，雷达波束在地面和某层大气之间，依靠地面的反射向
??
前传播，与波导管中的微波传播相似，故称大气波导传播，又称超折射。等效地球半径Rm’<0，这时K>15.7×10?8m?1
④正折射：标准大气折射、临界折射、超折射这三种情况，共同特点是：满
<0，这样一个公共条件。所以统称为正折射。n值随高度的增加而减足dn
dh
小，射线向地面方向弯曲，但弯曲程度不同。超折射时弯曲最大；临界折射时射线的曲率与地面曲率相同；标准大气时曲率最小，在直线和地表面曲率之间
⑤零折射：如果雷达波束沿直线传播，无折射现象，称为零折射。这时，K =Rm’
=Rm，绝对曲率等于零，大气是均质的。在一般情况下，大气不会出现这种情况
⑥负折射：如果雷达波束不是向下弯曲，而是向上弯曲，出现这种折射时，
射线传播路径的绝对曲率小于零，称为负折射。这时的K<0
定位误差和探测盲区
由于大气水平分布非均匀,使雷达波产生折射,会导致雷达水平探测定位误差和出现探测盲区
大气某些区域，如海陆交界处、海陆锋、锋面两侧气象要素的水平变化不能忽视，折射指数梯度可相差达到30N单位以上，水平均一的假设对高精度探测就不适用了。由于大气水平分布不均匀，N单位梯度的存在会导致雷达水平探测定位存在误差
26、多普勒径向速度
径向速度：对于一个运动的目标，向着雷达运动或远离雷达运动所产生的频移量是相同的，但符号不同：移向雷达为正，远离雷达为负；移向雷达为负，远离雷达为正
①径向速度总是小于或等于实际目标速度；
②由WSR-88D测量的速度只是目标向着或离开雷达的运动；
③当目标运动垂直于雷达径向或静止时径向速度为零
27、径向速度场分析技术与方法从三个方面进行分析
零径向速度线：①零径向速度线是否与向径平行②零径向速度线走向方无显著折角③零径向速度线走向是否和距离圈平行
朝向雷达分量(负)、离开雷达分量(正)范围、分布及中心：①大片正区和负区是否和原点(测站)对称范围是否大致相等②大片正区和负区是否与向径对称③有无紧密相邻的成对强小尺度正、负中心存在④有无多普勒径向速度等值线密集带存在
强多普勒径向速度梯度带：径向速度切向梯度愈大，水平风速愈大，往往与强对流大气（快速移行冷锋、飑线、中尺度气旋）相联系。成弧状排列时，可能存在强辐合带或飑线，近似圆形排列时，则可能存在强中尺度气旋28、多普勒雷达的径向速度模式
1、图像分析
（a）环境风场的平面图：固定风速为40海里/小时，风向在地面为南风（图像中心），均匀地经西南风变为图象边缘处的西风。箭头长度正比于风速。
（b）相应的单多普勒速度图像。颜色表示多普勒速度值：正值（红色，桔黄色）表示离开雷达，负值（绿色，兰色）表示朝向雷达。零值区表明此地
的风向是与雷达径向相垂直的。
例如，在显示区的外缘，当雷达指向正北和正南时多普勒速度值为零，这意味着在相应的高度上风向要么是由西向东要么是由东向西的，由于在显示区的西部边缘多普勒速度值是负的（朝向雷达的分量），东部边缘的多普勒速度值是正的（离开雷达的分量），那么很明显在相识区边缘的高度上风向是由西向东的。
（c）说明如何利用多普勒零值曲线来解释水平均匀流场的风。
当雷达指向零值带上的点2时，其方位是330 °，那点上的风向是330°± 90°。由于风从整体上是由西向东的，那么点2处的风向应是330 °-90 °=240 °，以此类推，点3,5和6上的风向分别是300°-90°=210 °，120° +90°=210°和150 °+90°=240°。在地面雷达站处零值带是东西向的，因为地面风是由南面过来的，风向180 °
2、几种典型流场的PPI多普勒径向速度模式
一、风向不变、风速随高度变化的各种图像
风向若在所有高度上保持一致，那么多普勒速度图像总有一条直的零值带，图像的其他部分就反映了风速的垂直廓线。
（1）风向风速均不随高度变化：a、零径向速度线在PPI上是一条直线——风向在所有高度上保持一致。b、所有径向风速线都是直线，而且所有直线均通过中心，收敛于雷达站——各高度上的风速与地面风速一样。
（2）风向不变，风速随高度增加而增大：a、零径向速度线在PPI上是一条直线——风向在所有高度上保持一致。b、当地面风速为零时，它通过雷达站中心。c、其它非零径向速度线即大小相等、符号相反的径向速度等直线对称的分布在零线两侧并收敛于图像中心但达不到图像中心。
（3）风向不变，风速随高度增加而减少：a、零径向速度线在PPI上是一条直线——风向在所有高度上保持一致。b、其它非零径向速度线即大小相等、符号相反的径向速度等直线对称的分布在零线两侧。c、在我们取地面风速为20m/s的情况下，径向速度在20m/s时就闭合。
（4）风向不变，随高度增加先增后减：a、零径向速度线在PPI上是一条直线——风向在所有高度上保持一致。b、部分曲线闭合，另一部分曲线不闭合，以零径向速度为轴，两边对称排列。c、当在显示区高度内存在一个风速的最大值时，那么图象上就会出现一对近似椭圆的牛眼，牛眼中心位于雷达的上风向（负值）和下风向（正值）处，对应着风速极大值所在高度的斜距上。
二、风速不变、风向随高度变化的各种图像
当风速随高度保持不变时，各种颜色的多普勒速度带都收敛于显示区的中心（即雷达所在处）。多普勒速度零值带的曲率表明了风向随高度的变化。（1）风向随高度逆转风产生一个反型S的零值带
（2）.风向随高度顺转风产生一个S型的零值带
（3）当风向随高度先顺转后逆转时，S型带随雷达距离的增加（高度增加）
而转变为反S带。
三、风速风向都随高度变化的各种图像
（1）风向随高度顺转、风速随高度增加。
（2）风向随高度顺转、风速随高度增加先增后减。
29、冷锋位置的识别
①开始有NE—SW走向，然后折向NW—SE方向的零线，零线附近等值线密集，
零线有明显折角。
②冷锋位于等值线密集带靠近远离（正值）速度中心一侧，并向零线折角方
向延伸。
③折角位于测站以北，冷锋未过境，折角位于测站以南，冷锋已过境。
④有NE—SW走向的雷达回波带与冷锋相配合。
30、中小尺度流场系统
一、中尺度气旋和反气旋
中尺度气旋多普勒径向速度的特征：1.气旋中心的径向速度为0.2.站在原点：面向系统，正值区在右，负值区在左，表示中尺度气旋
二、辐合与辐散
如果实际风向在各高度层上为大尺度的发散或汇合场，则在速度图上，零等径向速度线呈弓形，但弓的背面必在雷达中心
用正负速度区的面积判断辐合和辐散的类型：
S正>S负：辐散（流入少于流出）。
S正 轴对称辐散气流的多普乐径向速度图像 特点：站在图像中心,面对系统,负值区靠近雷达,正值区远离雷达，辐散系统三、辐合／辐散中尺度气旋图像 基本特点：1、多普勒径向速度零值线与距离圈斜交。2、一对“牛眼”既不沿径向排列，也不沿距离圈对称排列，都有一个角度。角度取决于两个流场分量的相对大小和强度 四、判断中小尺度天气系统中尺度气旋：暴雨、龙卷、冰雹、强风等剧烈天气 ①确定雷达站位置。 ②查找近邻的正负速度对，根据两个速度对相对雷达站的位置，确定是气旋 反气旋，还是辐合、辐散。 ③根据正负速度区的中心数值识别其强弱。 ④判断其发展：低层是辐合性气旋，高层是辐散性反气旋，则系统将发展。 如果气旋和反气旋无明显辐合，也无明显辐散，中尺度系统达到一个相对极值，未来在一个较短时间内将发生调整 33、旁瓣假回波 概念：一般情况下，旁瓣产生的回波太弱，以至于分辨不出来。但是当遇上散射能力极高的目标物（如积雨云中柱状的冰雹和暴雨）时就能够出现旁瓣回波 34、旁瓣假回波的识别 RHI：表现为回波顶上出现一条细长的回波，并延伸很高。在判断这类强降水回波的顶高时，需要除去旁瓣所造成的假回波。测雨雷达旁瓣和尾瓣的辐射能量很小，只有在近距离目标物有强回波时，才会出现虚假回波现象，因此假回波就可判断出强烈天气即将出现 35、三体散射和旁瓣回波的定义,分别是怎么形成的,他们的出现说明大气中的 哪些天气现象? 旁瓣回波：雷达沿主波瓣传输能量,主波瓣的典型宽度是1°,此外还有一些能量沿偏离主波瓣中心线的旁瓣传输,由旁瓣产生的回波称为旁瓣回波.一般情况下，旁瓣产生的回波太弱，以至于分辨不出来。但是当遇上散射能力极高的目标物（如积雨云中柱状的冰雹和暴雨）时就能够出现旁瓣回波. 是判断强对流天气的特殊回波 三体散射：雷达发射的电磁波在强降水中心和地面之间经过多次散射后，返回雷达。而雷达在强回波区的半径延长线上定出一个弱回波区,三体散射的出现说明在探测范围内有强降水,是判断强对流天气的特殊回波 速度场:①速度模糊：最大正负速度区连接②风暴顶辐散 复习思考题 第一章大气概述 1.大气中臭氧,二氧化碳,水汽在气象学上得意义。 臭氧能大量吸收紫外线,使臭氧层增暖,影响大气温度得垂直分布;同时,臭氧层得存在也使地球上得生物免受过多太阳紫外线得伤害,对地球上生物有机体生存起了保护作用。 二氧化碳就是植物进行光合作用制造有机物质不可缺少得原材料,它得增多也会对提高植物光合效率产生一定影。二氧化碳就是温室气体,它能强烈吸收与放射长波辐射,对空气与地面有增温效应。 水汽能强烈吸收长波辐射,参与大气温室效应形成,对地面起保温作用。大气中水汽含量多少,影响云雨及各种降水,对植物生长发育所需水分有着直接影响,最终影响到植物及农作物得产量。 2.大气垂直分层得依据就是什么。各层得主要特点有哪些。 依据:世界气象组织根据大气温度与水汽得铅直分布、大气得扰动程度与电离现象等不同物理性质,把大气分为五层。 特点: 对流层就是靠近地表得大气最底层,气温随高度增加而降低,空气具有强烈得对流运动,气象要素水平分布不均匀。 平流层位于对流层顶到距地面约50~55km得高度,气温随高度得上升而升高,空气以水平运动为主,水汽含量极少。 中间层就是从平流层顶到距地面85km左右得高度,气温随高度得增加迅速降低,有空气得垂直运动,几乎没有臭氧存在。 热成层又称暖层,位于中间层顶至500km左右,气温随高度得增加迅速升高,大气处于高度得电离状态。 散逸层就是大气得最高层,又称外层,气温随高度得增加很少变化。 3.名词解释:饱与水汽压、相对湿度、露点、饱与差。 饱与水汽压:在温度一定情况下,单位体积空气中得水汽含量就是有一定限度得,如果水汽达到此限度,空气就就是饱与状态,这时得空气称饱与空气。饱与空气产生得水汽压力称为饱与水汽压,它就是温度得函数。 相对湿度:空气中得实际水汽压与同温度下得饱与水汽压得比值。 露点温度:当空气中水汽含量不变,且气压一定时,使空气冷却到 第一章地球大气 第一节大气的组成 1.大气由干洁大气、水汽和大气杂质所构成 2.大气中的臭氧主要集中在10~50 km高度，称为大气臭氧层，其最大浓度层出现在20~30 km高度处。 3.大气臭氧层能够强烈吸收太阳紫外线辐射，形成平流层逆温，并对地球生物形成重要的保护作用。 4.大气中的二氧化碳、甲烷等能够强烈吸收地面辐射并放射大气辐射，对地面形成温室效应。 第二节大气的铅直结构 1.根据大气温度随高度的分布特点和大气铅直运动的状况，可将地球大气层分为对流层、平流层、中间层、热成层和散逸层。 2.对流层中存在着强烈的平流、对流和乱流运动。 3.对流层分为下层（摩擦层、行星边界层）、中层、上层和对流层顶。 4.贴地层是指距地面2 m的气层。 5.对流层和中间层大气的温度随高度的增加而降低，对流运动强烈。 6.平流层和热成层大气的温度随高度的增加而升高。 7.习惯上将极光出现的最大高度（1000~1200 km）作为大气上界。 第三节气象要素 1.气象要素包括日照、辐射、温度、湿度、气压、风、云、降水、蒸发、能见度、天气现象等。 2. 天气现象是指大气中或地面上产生的降水、水汽凝结物（云除外）冻结物、干质悬浮物和光、电现象，也包括一些风的特征。 第二章辐射 第一节辐射的基本知识 1.太阳短波辐射：l mm，lM＝ mm 0.1~4微米 8 地面长波红外辐射：l 3～80mm，lM＝10mm 大气长波红外辐射：l 4～120mm，lM＝15mm 2.辐射通量密度：单位时间通过单位面积的辐射能。单位J/(s^m2) 或 W/m2。 3.光通量密度（照度）：单位面积上接收的光通量。单位： lm/m2（流明）。 第二节太阳辐射 1. 太阳高度角（h）：太阳光线与地平面之间的夹角。 2.正午时刻的太阳高度角h＝90。 - φ + δ（φ观测点纬度，δ观测时间的太阳 倾角即赤纬，太阳直射点纬度） 春秋分δ＝ 0。 ，夏至δ＝ 23.5 。 ，冬至δ＝-23.5 。 3. 太阳方位角：阳光在地平面上的投影与当地子午线之间的夹角。 4. 可照时数（昼长）：一天中从日出到日落所经历的时间数。 5.可照时数北半球冬至→夏至加长，夏至→冬至缩短。 6.可照时数随纬度增加而加长，夏季尤为显著。 7. 光照时间＝可照时数＋曙幕光时间。 8.曙幕光时间夏长冬短，随纬度增加而加长。 9.大气对太阳辐射的减弱方式：吸收作用、散射作用、反射作用。 测雨——厘米波雷达（微波雷达） ? 测云——毫米波雷达 ? 测风——风廓线雷达 ? 测气溶胶——激光雷达? 测温——声雷达 气象雷达的分类 （1）按照工作原理：常规天气雷达，多普勒天气雷达，偏振天气雷达，等。 （2）按照雷达工作波段：X 波段，C 波段，S 波段，L 波段，Ka 波段，等。 ! （3）按照安装平台：固定式，车载移动式，船载式，机载式，星载式，等。 天线方向：在极坐标中绘出的通过天线水 ?平和垂直面上的能流密度的相对分布曲线图。天气雷达的天线具有很强的方向性，它所辐射的功率集中在波束所指的方向上。 天线增益：辐射总功率相同时，定向天线在最大辐射方向上的能流密度与各向均匀辐射的天线的能流密度之比。G=10*lg （S 定向/S 各项均匀） 新一代天气雷达系统结构概述 构成：发射机，天线，接收机和信号处理器。 ? 主要功能：产生和发射射频脉冲，接收目标物对这些脉冲的散射能量，并通过数字化形成基数据。 雷达数据采集子系统（RDA ）雷达产品生成子系统（RPG ）主用户处理器（PUP ） 散射现象：当电磁波传播遇到空气介质和云、降水粒子时，入射的电磁波会从这些质点向四面八方传播相同频率的电磁波，称为散射现象。 — 散射过程：入射电磁波使粒子极化，正负电荷中心产生偏移而构成电偶极子或多极子，并在电磁波激发下作受迫振动，向外界辐射电磁波，就是散射波。 单个球形粒子的散射 定义无量纲尺度参数：α=2πr/λ 当α<<1时：Rayleigh 散射，也称分子散射。如空气分子对可见光的散射。 当<α<50：Mie 散射。如大气中的云滴对可见光的散射。 当α>50：几何光学：折射。如大雨滴对可见光的折射、反射，彩虹等光现象。 思考：对于3cm 和10cm 雷达遇到半径0.1cm 的雨滴发生哪种散射 瑞利散射：方向函数的具体形式：当雷达波是平面偏振波时，瑞利散射在球坐标中的 ! 方向函数为：()() ??θλπ?θβ2 222 2 2464sin cos cos 2 116,++-=m m r 当入射雷达波长一定，散射粒子的大小和相态一定（即r 、m 为常数），则: ()()??θ?θβ222sin cos cos ,+=C 米散射：单个球形粒子的散射 Rayleigh 散射与Mie 散射不同点： Rayleigh ：前后向散射相等，侧向散射为零。 Mie ：散射前向大于后向散射，α越大向前散射所占比越大，侧向散射不为零。 关系： \ 气象雷达与卫星遥感在农业方面的应用 摘要：随着时代的进步，科技的发展，气象雷达与卫星遥感在不同领域都发挥着巨大的作用。农业遥感对世界许多国家的农业生产、粮食安全、进出口调整、农业政策及计划制度、以及保护国家利益等方面都起到了巨大的作用。 关键字：气象雷达，遥感技术 一、气象雷达 1、气象雷达的工作原理 雷达发射机产生电磁能量，雷达天线将电磁能量集中形成向某一方向传播的波，由雷达天线以电磁波的方式辐射出去，电磁能在大气中以光速（29.98×104km/s）传播。当传播着的电磁波遇到了目标物后便产生散射波，而且这种散射波分布在目标周围的各个方向上。其中有一部分沿着与辐射波相反的路径传播到雷达的接收天线，被接收的这一部分散射能量，称为目标的后向散射，也就是回波信号，对这种回波信号的检测可以确定目标的空间位置。 雷达是用测量回波信号的延迟时间来测量距离的。假设目标离开雷达的斜距用R表示，则发射信号在R距离上往返两次经历的时间用Δt表示，目标的斜距R便可由下式给出（1/2）cΔt，其中c为光速。雷达测量目标的方位角和仰角是依靠天线的定向作用去完成的，它辐射的电磁波能量只集中在一个极狭小的角度内。空间上任一目标的方位角和仰角，都可以用定向天线辐射的电磁波束的最大值（即波束的轴向）来对准目标，同时接收目标的回波信号，这时天线所指的方位角和仰角便是目标的方位角和仰角。雷达天线装在传动系统上，可以固定方位角而在仰角范围内扫描，或固定仰角而在方位角范围内扫描，从而可以得到各个方向和探测距离内目标的信息。 世界上最高的气象探测站 2、气象雷达的组成 典型的气象雷达的主要由发射系统、天线系统、接收系统、信号处理器和显示系统等部分组成。电子线路组成部分见下图 3、气象雷达在农业方面的应用 无论是农业气象监测、农业气象情报、农业气象灾害防御，农业气候区划及资源开发利用、农作物产量预报等方面，我国气象工作者都开展了大量卓有成效的工作，为保障和促进我国农业生产做出了显著贡献。农业气象业务已成为现代气象业务体系中最重要的领域，而我国基层的气象为农服务又是其中最基础、最不可或缺的部分 在实施人工增雨(雪)、人工防雹及森林灭火中,采用雷达进行时实天气跟踪探测,可以有效监测云雨过程的发生和演变规律[1],是不可缺少的重要工具。目前,随着气候变暖,灾害性天气,如冰雹、洪水、干旱和森林火灾等时有发生。在气象应急服务时,快速应对异常天气变化,及时准确地提供 二、卫星遥感 气象学与气候学复习重点 第一章绪论 1.天气与气候的区别（时间、空间尺度） 2.气象学发展历程：气象仪器、无线电报、无线电探空仪、遥感探测、自动气象站 第二章大气的基本情况 1.大气组成： 干洁空气（N2、O2、CO2、O3）、水分、悬浮杂质 2.大气的垂直结构（温度、成分、电荷、大气垂直运动） a.对流层：①气温随高度增加而降低②垂直对流运动③气象要素水平分布不均匀④主要大气现象发生在此层 分层：贴地层、摩擦层、对流中层、对流上层、对流层顶 b.平流层：①25km（臭氧层）以下，气温保持不变；25km以上，气温随高度增加而显著升高。(臭氧层能大量吸收太阳辐射 热而使空气温度大大升高) ②空气运动以水平运动为主，无明显的垂直运动。 ③水汽和尘埃含量极少，晴朗少云，大气透明度好，气流比较平稳，适宜飞机航行。 c.中间层：温随高度增加而迅速下降，并有强烈的垂直运动。 d.热层：气温随温度的增加而迅速增高；电离现象 e.散逸层 3. 气象要素：气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量、能见度 a.比湿：一团湿空气中，水汽质量与该团空气总质量（水汽与干空气的质量）的比值； b.露点：空气水汽含量不变，气压一定时，使空气达到饱和时的温度,称露点温度 气压一定时，露点的高低只与空气中水汽含量有关，水汽含量高，露点高； 实际大气中，空气经常处于未饱和状态，露点温度比气温低 第三章辐射系统 1.辐射通量及辐射通量密度定义 辐射通量：单位时间通过任意面积上的辐射能量 辐射通量密度：单位面积上的辐射通量 2.辐射规律（选择） a.基尔荷夫定律(选择吸收定律)：放射能力强（弱），吸收能力强（弱）黑体吸收（放射）能力最强 同一物体，温度T时它放射某一波长的辐射，同一温度下也吸收这一波长的辐射。 b.斯蒂芬—波尔兹曼定律：物体温度越高，放射能力越强 c.维恩位移定律：物体的温度愈高，放射能量最大值的波长愈短，随着物体温度不断增高，最大辐射波长向短位移。 太阳辐射是短波辐射；地面、大气辐射是长波辐射。 3.太阳辐射 ◆太阳辐射光谱：可见光（50%）、红外区（43%）、紫外区（7%） ◆太阳常数：指在日地平均距离条件下，在大气上界，垂直于太阳光线的单位面积，单位时间内获得的太阳辐射能量。值为 1370W/m2 1)大气上界的太阳辐射（天文辐射） a.影响因素：日地距离、太阳高度角、白昼长度 b.天文辐射对热量分布的影响 ①全球获得太阳辐射最多的是赤道，随纬度增高而减少。形成热带、温带、寒带等气候带。 ②夏半年获得天文辐射量最大值在20°～25°的纬带上，由此向两极减少，最小值在极地。 （原因：太阳高度角大，白昼长度大于赤道） ③冬半年北半球获得天文辐射最大在赤道。随纬度增高而减少，到极点为零。高低纬度之间冬季气温差较大。 ④由于日地距离影响，南北半球天文辐射总量是不对称的，南半球夏季各纬圈日辐射总量大于北半球夏季相应各纬圈的 日辐射总量。相反，南半球冬季各纬圈日辐射总量小于北半球冬季相应各纬圈的日辐射总量。 2)穿过大气层的太阳辐射（反射、散射、吸收） a.主要变化： 第三章温度 一、名词解释题： 1.温度(气温)日较差：一日中最高温度(气温)最低温度(气温)之差。 2.温度(气温)年较差：一年中最热月平均温度(气温)与最冷月平均温度(气温)之差。 3.日平均温度：为一日中四次观测温度值之平均。即 T 平均 =(T02 + T08 + T14 + T20) - 4。 4.候平均温度：为五日平均温度的平均值。 5.活动温度：高于生物学下限温度的温度。 6.活动积温：生物在某一生育期(或全生育期)中，高于生物学下限温度的日平均气温的总和。 7.有效温度：活动温度与生物学下限温度之差。 8.有效积温：生物在某一生育期(或全生育期)中，有效温度的总和。 9.逆温：气温随高度升高而升高的现象。 10.辐射逆温：晴朗小风的夜间，地面因强烈有效辐射而很快冷却，从而形成气温随高度升高而升高的逆温。 11.活动面(作用面)：凡是辐射能、热能和水分交换最活跃，从而能调节邻近气层和土层温度或湿度状况的物质面。 12.容积热容量：单位容积的物质，升温1C，所需要的热量。 13.农耕期：通常把日平均温度稳定在0 C以上所持续的时期，称为农耕期。 14.逆温层：气温随高度升高而升高的现象，称为逆温现象。发生逆温现象的气层，称为逆温层。 15.三基点温度：是指生物维持生长发育的生物学下限温度、上限温度和最适温度。 二、填空题： 1.空气温度日变化规律是：最高温度岀现在(1)时，最低温度岀现(2)时。 年变化是最热月在(3)，最冷月在(4)月。 2.土温日较差，随深度增加而(5)，极值(即最高，最低值)岀现的时间，随着深度的增加而(6)。 3.水的热容量(C)比空气的热容量(7)。水的导热率(入)比空气(8)。粘土的热容量比 沙土的要(9)，粘土的导热率比沙土(10)。 4.干松土壤与紧湿土壤相比：C干松土 一、填空（30分，T14=2分） 1使用雷达的PPI资料时，不同R处回波处于不同高度上 2根据衰减理论，波长越短，衰减愈大；雷达波在大气中传播时受到衰减的原因是：（1）电磁波投射到气体分子或液态、固态的云和降水粒子上时一部分能量被粒子吸收，变成热能或其他形式的能量。（2）另一部分能量将被粒子散射，使原来入射方向的电磁波能量受到削弱。 或者：大气对电磁波的吸收和衰减作用的总和（P33） ？3圆形的中气旋流场，在多普勒速度图上表示为零径向速度线穿过涡旋中心，一对左负右正，对称的正负速度中心，正负闭合等值线圈沿雷达距离圈排列（P289、407） 4大冰雹的后向散射截面比同体积的大水滴的后向散射截面大 5通常，超折射回波的本质是地物回波（ppt，P300） 6“V”型缺口通常表示冰雹云的回波（P381，ppt） 7 Z的物理意义是单位体积中降水离子直径6次方的总和，它与粒子大小有关（ppt） 8 以不同的仰角探测超级单体风暴云的回波特征，可能出现：钩状回波， 空洞回波（无回波穹窿），指状回波回波（ppt） 9层状云降水的雷达强度回波图上，经过加衰减后，其回波图上经常会出现零度层亮带，此现象在雷暴消散期也常常出现。（P306、309） 10 非降水回波包括云的回波，闪电的回波，雾的回波，晴空大气回波等回波（P345） ？11 同一块雨云由远至近地性质不变地逼近雷达站，在强度回波图上显示的回波范围越来越大，强度越来越强，这是由于距离衰减的影响 12 波束宽度指的是在天线方向图上两个半功率点方向的夹角（单位：°），它决定雷达的切向分辨率。（课堂笔记） 13 在雷达的速度回波图上若零速度带通过测站并呈一直线状，则表示测量范围内各高度层的风向不变（P278） 14 如果雷达发射功率很大，接收灵敏度也很高，那么天气雷达的探测能力的大小主要取决于：雷达电磁波束能否有效地照射到降水区中和反射率因子的大小（ppt习题） 15 多普勒天气雷达速度回波图中零速度带的意义是：实际风速为零或很小、实际风向与雷达探测波束相垂直（ppt） 16 层状云零度层亮带的成因主要是由于：融化作用，碰并聚合效应，速度效应，粒子形状的作用，（P308）二计算题 分别画出并计算图一、图二中1,2的真实风向 （画出！&计算！四个地方） 三、简答题（30分） 1用雷达资料判别冰雹云回波可以从哪些方面着手？（P380-385） （1）冰雹云的雷达回波强度特别强 以下各题中未注明单位的各物理量均为标准国际单位制。 1．C 2．C 3．A 4．B 5．D 6．C 7．C 8．C 9．B 10．B 11．A 12．B 13．D 14．C 15．C 16．C 17．B 18．A 19．B 20．B 一、单项选择题：(本大题20小题,共20分) 1．长江中下游地区，（）入梅对农业生产最有利。 A、5月下旬 B、6月上旬 C、6月中旬 D、6月下旬 2．露点温度表示（）。 A、潮湿地面温度 B、空气湿度 C、饱和湿空气温度 D、未饱和湿空气温度 3．一团饱和的湿空气作升降运动时，大气处于稳定状态的判定条件是（）。 A、γ<γm B、γ=γm C、γ>γm D、γ≤γm 4．低层大气能量的主要来源于（）。 A、太阳辐射 B、地面辐射 C、大气辐射 D、大气逆辐射 5．切变线是指（）急剧变化的界线 A、温度 B、湿度 C、气压 D、风 6．在三圈环流中，南、北半球各形成（）个气压带。 A、2 B、3 C、4 D、5 7．下面霜冻最轻的是（）。 A、谷地 B、洼地 C、山顶 D、坡地 8．温度愈高物体放射能力的波长愈向短波方向移动。已知太阳辐射最大放射能力的波长为0.475微米，由此计算得太阳表面的温度约为（）。 A、5780 K B、6500 K C、6000 K D、6300 K 9．大气中臭氧主要集中在（）。 A、散逸层，因该层紫外线辐射强，O与O2易合成O3 B、平流层，因该层紫外线辐射强，易形成O3 C、对流层，因该层温度低，O3不易分解 D、近地层，因该层温度高，O与O2易合成O3 10．在北球，冬半年，随着纬度的升高（）。 A、昼弧增长 B、夜弧增长 C、昼弧夜弧相等 D、昼弧变短 11．以下作物中属于长日照植物的是（）。 A、油菜 B、玉米 C、烟草 D、水稻 12．积雨云属于（）云系。 A、滑升云 B、积状云 C、波状云 D、层状云 任课教师：系（教研室）主任签字： 雷达气象学考试复习 雷达气象学考试复习 1.说明和解释冰雹回波的主要特点（10分）。 答：冰雹云回波特征：回波强度特别强（地域、月份、>50dBZ ）；回波顶高高（>10km ）；上升（旋转）气流特别强(也有强下沉气流，)。 PPI 上，1、有“V ”字形缺口，衰减。2、钩状回波。3、TBSS or 辉斑回波。画图解释。 RHI 上：1、超级单体风暴中的穹窿（BWER ，∵上升气流）、回波墙和悬挂回波。2、强回波高度高。3、旁瓣回波。画图解释。4、辉斑回波。5、在回波强中心的下游，有一个伸展达60-150km 甚至更远的砧状回波。 速度图上可以看到正负速度中心分布在径线的两侧，有螺旋结构。有可能会出现速度模糊。 2.画出均匀西北风的VAD 图像 从VAD 图像上可以获得环境风速和风向的信息，西北风的风向对应7/4π(315°)如图所示，零速度线是从45°—225°方位的一条直线（可配图说明）。由此可绘出VAD 图像。 3.解释多普勒频移： 多普勒频移：由于相对运动造成的频率变化 设有一个运动目标相对于雷达的距离为r ，雷达波长为λ。 发射脉冲在雷达和目标之间的往返距离为2r ，用相位来度量为2π?2r/λ。若发射脉冲的初始相位为φ0，则散射波的相位为φ=φ0+4πr/λ。 目标物沿径向移动时，相位随时间的变化率（角频率） 44r d d r v d t d t ?ππλλ== 另一方面，角频率与频率的关系2D d f d t ? ωπ== 则多普勒频率与目标运动速度的关系fD=2vr/λ 4.天线方向图：在极坐标中绘出的通过天线水平和垂直面上的能流密度的相对分布曲线图。天气雷达的天线具有很强的方向性，它所辐射的功率集中在波束所指的方向上。 反映了雷达波束的电磁场强度及其能流密度在空间的分布；曲线上各点与坐标原点的连线长度，代表该方向上相对能流密度大小。 π/4 3π/4 7π/4 方位角 速度 前言 1) 按遥感方式划分，天气雷达属于主动遥感设备或有源遥感设备。 2) 我国目前已经布网了160多部新一代多普勒天气雷达。按波长划分，已布网的新一代多普勒天气雷达有S波段和C波段两种类型，S波段雷达部署在大江大河流域及沿海地区，C波段雷达部署在东北、西北、西南等内陆地区。 3) 天气雷达起源于军事雷达，最早出现天气雷达是模拟天气雷达。 4) 天气雷达最常用的扫描方式有PPI扫描、RHI扫描和VOL体扫描。 5) S波段天气雷达波长在10cm左右；C波段天气雷达波长在5cm左右；X波段天气雷达波长在3cm左右 第1章散射 1) 散射是雷达探测大气的基础，大气中引起雷达波散射的主要物质有大气介质、云和降水粒子。 2) 粒子在入射电磁波的极化作用下，做强迫的多极震荡而产生次波就是散射波。 3) 什么是瑞利散射及瑞利散射的特点？ 4) 什么是米散射及米散射的特点？ 5) 雷达截面也称作后向散射截面，它的大小反映了粒子的后向散射能力的大小，雷达截面越大，粒子的后向散射能力越强。 6) 什么是雷达反射率 ？ 单位体积内全部降水粒子的雷达截面之和称为雷达反射率。 7) 相关研究表明，对于小冰球粒子，其雷达截面要比同体积小水球的小很多；对于大冰球粒子，其雷达截面要比同体积大水球的大很多； 8) 晴空回波产生的原因是什么？ 湍流大气（折射指数不均匀）对雷达波的散射作用；大气对雷达波的镜式反射（大气中折射指数的垂直梯度很大）。 9) 雷达反射率因子 与雷达反射率的区别 第2章衰减 1) 造成雷达电磁波衰减的物理原因是散射和吸收。 2) 造成雷达电磁波衰减的主要物质有大气、云和降水。 3) 水汽和氧气对电磁波的衰减作用主要是吸收 4) 云滴对雷达波的衰减随雷达波长得增加而减小。 5) 雨对雷达波的衰减一般与降水强度成近似的正比关系 第三章 雷达气象方程 1) 什么是天线增益G ？ 定向天线最大辐射方向的能流密度与各向均匀辐射天线的能流密度之比，称为天线增益，用符号G 表示。 2) 天线增益的物理意义 由方向性天线把辐射能量集中到某个方向上,使这个方向上的辐射能流密度增加为各向同性天线的 G 倍。 3) 有效照射深度由雷达脉冲宽度决定，其值为脉冲宽度的一半。 4) 有效照射体积除了与有效照射深度有关外，还取决于雷达波束的几何形状。 5) 充塞系数除了与云和降水有关外，还取决于目标物距雷达的距离和雷达波束宽度有关。 6) 解释雷达气象方程 02 220.222231101024(ln 2)2R kdR t r PG h m P Z R m θ?ψπλ--?=?+， 各物理参数的意义。 答题思路：写出各符号分别指代的参数，如Pr ：雷达回波功率，Pt ：雷达发射功率，G 天线增益… 7) 说明雷达气象方程中各物理参数在雷达探测中的作用。 第4章 折射 1) 什么是大气折射？ 光波或电磁波在大气中曲线传播的现象称为大气折射。 2) 折射产生的物理原因是光波或电磁波在不均匀介质中的传播速度不同而引起的。 大气科学导论复习题 第二周 一、地球大气的主要成分及其演化历史？ 主要成分：浓度>1%，氮(N2,占78.08%v)，氧(O2,占20.95%v)，氩(Ar,占0.93%v)。 原生大气（天文大气圈） ◆原生大气的成分是以氢和少量的氦为主（why？）。大气伴随着地球的诞 生就神秘地“出世”了。也就是拉普拉斯所说的星云开始凝聚时，地球周围就已经包围了大量的气体了。 次生大气（地质大气圈） 地球生成以后，由于温度的下降，地球表面发生冷凝现象，而地球内部的高温又促使火山频繁活动，火山爆发时所形成的挥发气体，就逐渐代替了原始大气，而成为次生大气。 次生大气形成时，水汽大量排入大气中，当时地面温度很高，大气不稳定对流的发展很旺盛，强烈的对流使水汽上升凝结形成液态水，出现江河湖海等水体，风雨闪电交加。 次生大气笼罩的时间大约46亿年前到20亿年前。期间大量的CO2溶于原始海洋，最原始的生命在这个时期已经出现（大约35亿年前）。 大气圈成分 20亿年前：N2CO2SO2H2O Ar 20亿年后：N2O2Ar H2O CO2 含氧大气 现代大气 由次生大气转化为现在大气，同生命现象的发展关系最为密切。 1.植物的出现和发展使大气中氧出现并逐渐增多起来，动物的出现借呼吸作 用使大气中的氧和二氧化碳的比例得到调节。 2.大气中的二氧化碳还通过地球的固相和液相成分同气相成分间的平衡过 程来调节。 二、按照气温的变化特征，在垂直方向上，地球大气包括哪些层次？为 什么会有这样的变化特征？ 根据温度的垂直变化，分为：对流层、平流层、中层、热层和外逸层等。对流层(Troposphere) 特点： 1.气温随高度增加而降低，平均而言，减温率平均为γ=0.65℃/100米。 原因：阳光加热地面，而地面又加热它上面的空气。包含了地球上我 们熟悉的所有天气 2.大气密度和水汽随高度迅速递减。对流层几乎集中了整个大气质量的 3/4，和水汽的90%。 3.有强烈的垂直运动。 4.气象要素的水平分布不均匀，受地表的影响大。海陆分布、地形起伏差异 等。 平流层(Stratosphere) 特点（对流层顶到55km）： 1.最初20km以下，气温随高度不变；20-50km温度上升很快。 南京农业大学试题纸 学年第学期课程类型：试卷类型： 课程：农业气象学班级：学 号：姓名：成绩： E、露点温度 F、大气压强 随着雷暴的来临，气压、温度和湿度会出现显著的变化，表现为。 B、温度升高 C、湿度升高 E、温度降低 F、湿度降低 根据大陆度指标，下列城市位于海洋性气候区的有。 B、南京 C、北京 E、成都 F、西安 三、单选题：（每小题1分，共20分） 光照强度是指单位面积上接收的光通量，其单位为。 B、lm C、J/s D、W/m2夏季，下列城市中光照时间最长的是。 B、上海 C、成都 D、海口 到达地面的太阳总辐射与地面反射辐射之差称为。 B、有效辐射 C、天光漫射 D、地面辐射差额 通常将高于生物学下限温度的日平均气温称为。 B、活动温度 C、有效温度 D、净效温度 土壤温度铅直分布呈时，随着深度增加，土壤温度逐渐升高。 B、辐射型 C、上午转变型 D、傍晚转变型 水面蒸发速率随而减小。 B、饱和差增大 C、气压升高 D、风速加大 地面上的霜和露是通过冷却降温而形成的。 B、接触 C、辐射 D、混合 ，按降水强度的等级划分，属于。 B、中雨 C、大雨 D、暴雨 目前气象上常用的气压及水汽压的标准单位是。 B、mb C、Pa D、hPa 在自由大气层中，水平气压梯度力与平衡时的风称为地转风。 B、惯性离心力 C、摩擦力 D、水平地转偏向力 地面行星风带在北半球低纬度地区为。 D、雷暴 D、12 D、初冬 D、黑灾 D、22 南半球的大气活动中心已标明，请直接在图中标出北半 7月11日）低空和地面的天气形势简图，请根据此图分析江淮梅雨低 20°02′N，110°21′E）在春分、夏至、秋分、冬至时正午时刻的太阳高度角。 兰大《卫星雷达气象学》18春平时作业3 1、B 2、D 3、D 4、C 5、C 一、单选题共10题，40分 1、对于不同波长的雷达，在有衰减时，衰减系数随波长增大而减小，探测中雨效果最好的是___雷达。 A3.2厘米 B5.6厘米 C11厘米 D10厘米 正确答案是：B 2、根据可见光云图观测原理，卫星观测到的辐射与物体的反照率和___有关。 A观测角度 B本身的辐射 C温度 D太阳天顶角 正确答案是：D 3、水汽图上边界整齐光滑，向上游一侧凸起，一侧为里冷的湿区和高云区，另一侧为狭窄的干黑带，这个边界是___。 A斜压叶状边界 B干涌边界 C底涌边界 D头边界 正确答案是：D 4、高空脊上游一侧高层积累的水汽越过脊区向赤道方向移动，水汽边界在该湿区前侧形成的是___。 A斜压叶状边界 B干涌边界 C回流边界 D内边界 正确答案是：C 5、按卫星轨道的倾角可将轨道划分成四类，不包括以下___项。 A赤道轨道 B极地轨道 C圆形轨道 D后退轨道 正确答案是：C 6、表征雷达垂直方向充塞程度的垂直充塞系数与很多因子有关，但不包括以下的___项。A距离R B波束水平宽度 C降水云体的顶高 D天线的仰角 正确答案是：B 7、风云1系列卫星属于___。 A静止气象卫星 B极轨气象卫星 C陆地观测卫星 D海洋观测卫星 正确答案是：B 8、可见光云图中，卫星观测到的辐射与物体的___和太阳天顶角有关。 A反照率 B本身的辐射 C温度 D形状 正确答案是：A 9、卫星云图的通过增强处理，可将人眼不能发现的细节结构清楚地表示出来，现在广泛用于业务的是___。 A反差增强 B分层增强 C增强红外云图 D灰度的门限化 正确答案是：C 10、在PPI和RHI上出现完整的零度层亮带，它是___的重要特征。 A层状云连续性降水 B对对流云降水 C积层混合云降水 D沙暴中的降水 正确答案是：A 二、多选题共5题，20分 1、对多普勒径向速度场基本特征的研究，可按___；___；___三个方面进行分析。 A零径向速度线 B朝向雷达分量(负)范围、分布及中心 C强多普勒径向速度梯度 D离开雷达分量(正)范围、分布及中心 正确答案是：ABCD 2、多单体风暴的下沉气流主要来源于___。 A对流层中层 B上升气流转变而来 C对流层低层 D平流层 正确答案是：AB 3、超级单体风暴常伴有的天气现象有___。 A局地暴雨 B冰雹 C下击暴流 D龙卷 正确答案是：ABCD 4、雷达回波功率与下列那些因子成正比，___。 A脉冲宽度 09地信气象与气候学学复习资料（仅供参考） 一名词解释 1.气象学 P1 人类在长期的生产实践中不断地对它们进行观测、分析、总结，从感性认识提高到理性认识，再在生产实践中加以验证、修订、逐步提高，这就产生了专门研究大气现象和过程，探讨其演变规律和变化，并直接或间接用之于指导生产实践为人类服务的科学。 2.气候系统 P1 是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内的， 能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理系统。 3.气候系统 P7 气候系统是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内的，能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理系统。4.太阳常数 P25 就日地平均距离来说，在大气上界，垂直于太阳光线的1cm2 面积内，1min 内获得的太阳辐射能量，用I0 表示。 5.大气窗口 P32 气在整个长波段，除8—12μm 一段外，其余的透射率近于零，即吸收率为1。8—12μm 处吸收率最小，透明度最大。 6.大气的保温效应 P33 大气辐射指向地面的部分称为大气逆辐射。大气逆辐射使地面因放射 辐射而损耗的能量得到一定的补偿，由此可看出大气对地面有一种保暖作用。 7. 地面有效辐射 P33 地面放射的辐射（Eg）与地面吸收的大气逆辐射（δEa）之差。8.地面的辐射差额 P33 地面由于吸收太阳总辐射和大气逆辐射而获得能量，同时又以其本身的温度不断向外放出辐射而失去能量。某段时间内单位面积地表面所吸收的总辐射和其有效辐射之差值。 9. 气块绝热上升单位距离时的温度降低值，称绝热垂直减温率（简称绝热直减率）。对于干空气和未饱和的湿空气来说，则称干绝热直减率，以γd表示，即γ。其中表示某一气块。 P39 10.冰晶效应 P63 在云中，冰晶和过冷却水共存的情况是很普遍的，如果当时的实际水汽压介于两者饱和水汽压之间，就会产生冰水之间的水汽转移现象。水滴会因不断蒸发而缩小，冰晶会因不断凝华而增大。 11. 凝结增长 P63 云雾中的水滴有大有小，大水滴曲率小，小水滴曲率大。如果实际水汽压介于大小水滴的饱和水汽压之间，也会产生水汽的蒸发现象。小水滴因蒸发而逐渐变小，大水滴因凝结而不断增大。 12深厚系统浅薄系统 P92 暖性高压和冷性低压系统不仅存在于对流层低层，还可伸展到对流层高层，而且其气压强度随高度增加逐渐增强，称深厚系统。而暖性低 农业气象学试题（1）及参考答案 一、名词解释： (共16分,每小题2分) 1、辐射的波动性: 辐射以波动的形式发射或传播能量的过程。 2、太阳高度角太阳光线与地平面的交角 3、长日照作物需要经过一段时间长的白天和短的黑夜才能开花结果的植物，称为长日照植物。 4、相对湿度空气中的实际水气压与同温度下饱和水气压的百分比。 5、温度年较差一年中最热月的月平均温度与一年中最冷月的月平均温度之差。 6、季风环流由于海陆热力差异引起的东西方向的垂直环流。 7、副热带高压西太平洋副热带高压是指由于热带环流圈的下沉在30°N附近堆积下沉形成的高压系统。 8、农业气候资源可供农业生产利用的光、热、水等气候资源，称 为农业气候资源。 二、填空(共10分,每空0.5分) 1、广东大部分地区的年降雨量多在 1500mm 到 2000mm 之间,通常把一年的降水分成两大部分，前一部分的降水，称为 前汛期降水，主要是由锋面引起的；后一部分的降水 称为后汛期降水,主要是由台风引起的。 2、由于地球的自转，形成了地球上昼夜交替变化.由于 地轴与地球公转轨道面不垂直 ,且地球在公转时，地轴方 向保持不变，因而形成了地球上的季节交替和各地昼夜长 短不等。 3、地球接收到的太阳辐射，主要是短波辐射，地面和大气 向外发出的辐射，主要是长波辐射。 4、植物在繁育期期对低温的反应比生长期对低温的 反应更为敏感，这一时期往往就是植物的温度临界期期。 5、水面蒸发速度的大小，与风速和饱和差成正比， 与大气压力成反比。 6、台风是指形成在热带海洋上的强烈气旋。当台风在东经180度以西，赤道 以北的西北太平洋海区形成后，我国气象部门将对其进行命名和编 雷达系统组成：触发信号产生器，发射机，天线转换开关,天线，接收机，显示器 脉冲重复频率PRF ：每秒钟产生的脉冲数目，脉冲间隔决定了探测距离； 脉冲重复周期PRT ：两个相邻脉冲之间的时间间隔，PRT ＝1/PRF ； 脉冲宽度τ：脉冲发射占有时间的宽度，单位微秒 波长λ：电磁波在一个周期内在空间占有的长度； 脉冲发射功率P ：发射机发出的探测脉冲的峰值功率； 平均功率Pa:发射机在一个脉冲重复周期里的平均功率。 天线方向图：在极坐标中绘出的通过天线水平和垂直面上的能流密度的相对分布曲线图。 波束宽度: 在天线方向图上，两个半功率点方向的夹角。波束宽度越小，定向角度的分辨率越高，探测精度越高。 天线增益：辐射总功率相同时，定向天线在最大辐射方向上的能流密度与各向均匀辐射的天线的能流密度之比。 灵敏度：雷达检测弱信号的能力。用最小可辨功率Pmin 表示，就是回波信号刚刚能从噪声信号中分辨出来时的回波功率。 平面位置显示器PPI ：雷达天线以一定仰角扫描一周时，测站周围目标物的回波。以极坐标形式显示。 距离高度显示器RHI ：显示雷达天线正对某方位以不同的仰角扫描时目标物的垂直剖面图 散射现象：当电磁波传播遇到空气介质和云、降水粒子时，入射的电磁波会从这些质点向四面八方传播相同频率的电磁波，称为散射现象。 散射过程：入射电磁波使粒子极化，正负电荷中心产生偏移而构成电偶极子或多极子，并在电磁波激发下作受迫振动，向外界辐射电磁波，就是散射波。 单个球形粒子的散射 定义无量纲尺度参数：α=2πr/λ 当α<<1时：Rayleigh 散射，也称分子散射。如空气分子对可见光的散射。 当0.1<α<50：Mie 散射。如大气中的云滴对可见光的散射。 当α>50：几何光学：折射。如大雨滴对可见光的折射、反射，彩虹等光现象。 瑞利散射：方向函数的具体形式：当雷达波是平面偏振波时，瑞利散射在球坐标中的 方向函数为：()() ??θλπ?θβ222222464sin cos cos 2116,++-=m m r 当入射雷达波长一定，散射粒子的大小和相态一定（即r 、m 为常数），则: ()()??θ?θβ222sin cos cos ,+=C 米散射：单个球形粒子的散射 Rayleigh 散射与Mie 散射不同点： Rayleigh ：前后向散射相等，侧向散射为零。 Mie ：散射前向大于后向散射，α越大向前散射所占比越大，侧向散射不为零。 关系： Mie 散射包含Rayleigh 散射，Rayleigh 散射是Mie 散射的特殊。 后向散射：θ= 180o，只有后向散射能量才能被雷达天线接收。 雷达截面：粒子向四周作球面波形式的各向同性散射，并以符号σ表示总散射功率与入射波能流密度之比，即雷达截面i s S R S 2 4)(ππσ=或)(4ππβσ= 预报员试题/卫星与雷达；总计184道试题，选择题96道，术语题9道，判断题46道，问答33题 极轨卫星：。 轨道位置在空间几乎是固定的，高度800——1000千米，绕地球飞行，获取全球资料。 4 1 地球同步（或静止）卫星。 位于地球赤道上空，高度36000千米左右，与地球自转速度相同，在赤道上空静止不动，因此，也称地球同步轨道卫星。 4 1 太阳耀斑：。 在可见光图像上，水面对太阳光的反射有可能使它具有云或浮尘的表现，这一现象称为太阳耀斑。 4 3 多普勒效应：。指波源相对于观察者运动时，观察者接收到的信号频率和波源发出的频率是不同的，而且发射频率和接收频率之间的差值和波源运动的速度有关。 4 3 下击暴流：-----------------------------------------------------。 能够产生近地面破坏性的水平辐散出流的风暴下部强下沉气流。 4 1 云线：-----------------------------------------------------。 带状云系的宽度小于一个纬距叫云线。 4 阵风锋：-----------------------------------------------------。雷暴产生的冷空气外流边界的前沿。 4 3 雹暴云团、-----------------------------------------------------。以冰雹、大风天气为主的云团。 4 3 在云图中，“IR”“VIS”和“WV”分别代表： A.可见光图、红外图、水汽图 B.红外图、水汽图、可见光图 C.红外图、可见光图、水汽图 D.水汽图、可见光图、红外图 C 1 1 红外云图的波长区间____。 A. 5.7至7.1um B. 10.5至12.5um C. 0.4至1.1um B 1 1 可见光云图的波长区间____。 A. 5.7至7.1um B. 10.5至12.5um C. 0.4至1.1um C 1 1 水汽云图的波长区间____。 A. 5.7至7.1um B. 10.5至12.5um C. 0.4至1.1um A 1 气象学知识整理 ㈠名词解释5×2′㈡填空20×1′㈢判断10×1′㈣选择10×1′㈤填图2×5′㈥简答3×5′㈦计算2×5′㈧论述1×15′ 名词解释 1.气象学：气象学就是研究大气中所发生的各种物理现象和物理过程的形成原因，时、空分布和变化规律的学科。 2.农业气象学：农业气象学就是研究气象条件与农业生产相互 关系及相互作用规律的一门学科，它是广义农学（含农、林、牧、渔、农经等）与气象学之间相互渗透的交叉学科。 3.大气污染：由于自然过程和人类活动的结果，直接或间接地把大气正常成分之外的一些物质和能量输入大气中，其数量和强度超出了大气的净化能力，以致造成伤害生物、影响人类健康的现象称大气污染。 4.黑体（绝对黑体）：吸收率等于1的物体为黑体。如果有一物体，在任何温度下，对任何波长的入射辐射能的吸收率都等于1，即对投射于其上的辐射能全部吸收，这种物体就成为绝对黑体，简称为黑体。 5.灰体：如果一个物体的吸收率为小于1的常数，并且不随波长而改变，这种物体称为灰体。 6.*太阳常数：当日、地间处于平均距离时，在大气上界垂直于太阳入射光线表面的太阳辐射的辐照度称为太阳常数。建议取值1367±7W?m﹣2，通常采用1367W?m﹣2. 7.温室效应：由于大气对太阳短波辐射吸收很少，易于让大量的太阳辐射透过而达到地面，同时大气又能强烈吸收地面长波辐射，使地面辐射不易逸出大气，大气还以逆辐射返回地面一部分能量，从而减少地面的失热，大气对地面的这种保暖作用，称为“大气保温效应”，习惯称“温室效应”。 8.光合有效辐射：太阳辐射中对植物光合作用有效的光谱成分称为光合有效辐射（PAR） 9.*逆温现象：在对流层中，总的看来气温是随着高度的增加而递减的。但就其中某一层而言，在一定条件下，有时可出现气温随高度增高而增加（气温垂直梯度为负值）的现象，叫做逆温现象。按形成原因分辐射逆温、平流逆温、下沉逆温、锋面逆温 10.三基点温度：温度对于植物生命、生长和发育过程的影响，从其生理过程来讲，都有3个基本点温度，简称三基点温度，即最适温度、最低温度和最高温度。 11. “温周期现象”：植物的生长和产品品质，在有一定昼夜变温的条件下比恒温条件下要好。这种现象称“温周期现象”。 12.饱和差：某一温度下的饱和水汽压与实际水汽压之差，称饱和差。单位hPa d﹦E－e d越小，空气越接近饱和即越潮湿d＝0时空气达饱和 13.露点温度：当空气中水汽含量不变且气压一定时，通过降低温度，使未饱和空气达饱和时所具有的温度称露点温度，简称露点。 气压一定，水汽越多，露点越高；反之越低气象学复习重点
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