雷达气象学总结
雷达气象学总结
一、绪论
雷达气象学：利用气象雷达，进行大气探测和研究雷达波与大气相互作用的学科，它是大气物理学、大气探测和天气学共同研究的一个分支。雷达气象学在突发性、灾害性天气的监测、预报和警报中具有极为重要的作用。
雷达机的主要构成：
RDA -雷达数据采集子系统RPG -雷达产品生成子系统PUP -主用户处理器子系统其次包括：通讯子系统、附属安装设备
RDA的扫描方式：雷达在一次体积扫描中使用多少角度和时间。
RDA的天气模式：1.晴空模式：VCP11或VCP21 2.降水模式：VCP31或VCP32 新一代雷达：降水模式
VCP：雷达天线体扫模式
雷达的显示方式 ：
PPI（平面位置显示Plain Position Indicator) ：固定仰角，天线做0－360°顺时针扫描，显示回波分布；实际上显示的是圆锥面上的回波分布。按测距公式，R越大，回波高度越高。 RHI (Range Height Indicator距离高度显示）：固定方位角，天线做俯仰扫描，探测某方位上回波垂直结构。坐标：R－最低仰角的斜距； H－按测高公式计算（标准大气折射）。Note：纵坐标尺度放大，使回波形态变型；VCS: vertical cross section
CAPPI （等高平面位置显示）：雷达以多个仰角（仰角逐渐抬高）做0－360 °扫描，得到三维空间回波资料（体扫描），利用内插技术获得某高度的平面分布
一些雷达参数的定义：
如PRF，波长、雷达天线增益、脉冲宽度等
二、散射
散射：当电磁波束在大气中传播，遇到空气介质或云滴、雨滴等悬浮粒子时，入射电磁波会从这些介质或粒子上向四面八方传播开来，这种现象称为散射现象。
主要物质：大气介质、云滴、水滴，气溶胶等。其它散射现象：光波、声波等
散射的类型：瑞利散射：d<<λ；米(Mie)散射： d≈λ
瑞利散射
散射函数或方向函数：
后向散射能量：雷达天线接收到的只是粒子散射中返回雷达方向（θ＝π）的那一部分能量，这部分能量称为后向散射能量。
瑞利散射性质
①粒子的散射能力与波长的四次方成反比。波长越短，散射越强。
②粒子的散射能力与直径的6次方成正比。粒子半径越大，散射越强。
③粒子的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。
瑞利散射和米散射的异同点？
相同点：米散射包括了瑞利散射
区别：
1、α越大，前向散射的能量占全部散射能量的比重越大；
2、米散射侧向散射能流密度不为0，瑞利散射侧向散射能流密度为0；
3、米散射前后向散射不等，Ss 前向>Ss 后向，但后向散射仍大于瑞利散射的后向散射，所以雷达仍能接收到足够大的散射。
雷达截面或后向散射截面
定义：设有一个理想的散射体，其截面为σ，它能全部接收射到其上的电磁波能量，并全部均匀地向四周散射，该理想散射体散射回雷达天线处的电磁波能流密度，恰好等于同距离上实际散体返回雷达天线的电磁波能流密度，则该理想散射体的截面σ就是实际散射体的后向散射截面。
意义：用来表示粒子后向散射能力的强弱。后向散射截面越大，粒子的后向散射能力越强，在同样条件下，所产生的回波信号也越强。
雷达截面（后向散射截面）和散射截面的区别？
画图表示，见讲义。
反射率η：单位体积内全部降水粒子的雷达截面之和。 反射率因子（Z ）： 60()Z n D D dD ∞=∫雷达反射率因子Z 和粒子直径的六次方成正
比，说明少数大粒子提供散射回波功率的绝大部分，常以分贝表示
Z 的不同取值，意味着不同天气状况。通常Z 的取值从0dBz~70dBz ，因此要求天气雷达必需有非常大的检测范围。新一代天气多普勒雷达的接收机动态范围是90~100dBz 以内。 反射率因子与等效反射率因子的区别和联系：
冰、水、以及冰水混合物散射特性的不同，冰、水折射指数的不同所造成的散射大小的不同。
三、衰减
衰减：入射和散射波通过大气时受到削弱的现象（衰减＝吸收＋散射）
原因（1）吸收：入射（散射）波被质点吸收变成其它形式的能量；（2）散射：使入射方向的一部分能量向四面八方传播，使原方向的电磁波能量削弱
衰减的一般规律和对雷达探测的影响：
衰减系数k L ：物理意义：由于衰减作用，单位接收功率在大气中往返单位距离时所衰减掉的能量（量纲为1/距离，1/m ）
1N i i ησ==
∑0()()n D D dD ησ∞=∫6363/110lg 1/Zmm m
dBZ mm m =×
分贝/距离衰减系数k ：（量纲为k =4.343k L , 分贝/距离，dB/km ）
雨的衰减与雨强和波长的关系，以及测雨雷达波段的选择:
V 形缺口的认识及应用:
四、折射
折射的物理本质？折射、散射、吸收的异同点？
不同点：
折射：超短波在不同介质或不均匀介质中，由传播速度不同引起的传播方向改变的现象 散射：仅改变电磁波传播方向，使电磁波向四面八方传播，没有使电磁波能量改变形式 吸收：改变电磁波能量的形式
相同点：同时发生
等效地球半径，定义、公式？
大气折射类型（画图以及产生条件）：标准大气折射、临界折射、超折射、零折射、负折射
超折射回波的物理意义？
辐射超折射：晴空晚上到清晨，由于地面的长波辐射，近地面产生逆温；特别地面潮湿时，对流在逆温层受抑止，产生超折射
平流超折射：干暖空气移到冷水面上易产生超折射
雷暴超折射：雷暴消散期，下沉气流有时导致逆温（下沉逆温），因下雨地面潮湿，对流受抑止，易产生雷暴超折射，是雷暴消散的指标。
折射对测高的影响:
五、雷达方程
气象雷达方程：以数字表达式，定量表示气象目标雷达回波的强度（功率）与雷达技术参数、气象目标的性质、目标物距雷达的距离及其间介质传输衰减等主要影响因素之间的关系的方程式
雷达气象方程的讨论：雷达气象方程：①雷达机各参数、②气象因子、③目标物和雷达机之间的距离
雷达机参数：①发射功率，②脉冲宽度和脉冲长度，③波瓣宽度，④天线增益等
发射功率：增加发射功率通常可以提高信噪比，从而增大最大探测距离。但最大探测距离还取决于脉冲重复频率，目标物最大高度，雷达架设高度，以及地球曲率等影响。
脉冲宽度和脉冲长度:当两者增加时，雷达脉冲在空间的体积增加，同一时间里被电磁波所照射到的降水粒子数量增多，所以回波接收功率增大，使一些弱的雨区等容易发现。 缺点：1）雷达的距离分辨率变低2）雷达的盲区变大。
220.211222*********(ln 2)2R kdR t r PG h m P Z R m θ?πψλ??∫=×+
波束宽度θ: 水平波束宽度和垂直宽度愈大，天线发射的能量愈分散，入射能流密度将随距离增加而较快地减小，造成回波能量变弱。天线增益也随之增加。
天线增益G: 天线增益增加时，回波功率以平方的倍数增大，可提高雷达的探测能力。提高G ，必须增大圆抛物面口径的几何面积，带来转动性能和抗风能力差的缺点。增大天线口径面积可以提高天线的增益和减小波束宽度，从而增大雷达的探测能力和探测的角分辨率
波长：雷达的最重要参数，云雨粒子对电磁波的散射能力和衰减能力，都与波长有密切关系。
各气象因子的作用:1）目标物的后向散射特性。反映在因子 Z 上 2）波束路径上各种粒子对雷达波的衰减作用。反映在因子00.210
R kdR ?∫ 上 距离因子的影响:
Pr 与R 平方成反比，气象目标随距离增加而减小，同样强度的降水出现在远距离处要比近距离处弱得多
充塞系数：
有效照射深度：在雷达脉冲发射发射的方向上，被照射的粒子的回波信号能够同时返回天线的空间长度，即h/2。
有效照射体积：在波速宽度范围内，被照射粒子的回波信号能够同时返回天线的体积。 画图表示有效照射深度和有效照射体积。
会计算抛物面天线时有效照射体积的大小：具体见书上和讲义上的计算
距离折叠和速度模糊：理解并能解释。
六、雷达探测能力和精度
测高公式：
大气折射引起的测高误差： 波束垂直方向的宽度引起的测高误差；由于仰角相差，可能引起云顶偏高，云底偏低； 旁瓣引起的测高误差（指状回波）；距离衰减引起的测高误差。 径向分辨率和切向分辨率：
雷达在有衰减和无衰减时最大探测距离和降水强度以及波长的关系：
七、定量测量降水
原理：在不考虑衰减、充塞程度，并满足瑞利散射的条件下，知道Z-I 关系，就可以直接根据雷达R 处的平均回波功率来计算降水强度I.
Z-I 关系不确定性的思考：
影响降水测量精度的各种因素：
八、多普勒雷达原理
多普勒频率（频移）：当目标物与雷达之间存在相对运动时，接收到回波信号的频率相对于原来的发射的频率产生一个频率偏移，在物理学上称之为多普勒频移。
径向速度：物体（目标）在观察者视线方向的速度。
谱宽的影响因素：气团的界面附近，如锋面边界和雷暴的出流边界等；雷暴；切变区域；湍流；风切变；不同尺度的雨、雪，不同的降落速度。
一些非气象条件也可使谱宽增加，包括：天线转速；距离；WSR-88D的内部噪声。
多普勒两难的理解：
V AD技术的原理与应用：
九、雷达回波
多普勒径向速度场分析技术与方法？
1、多普勒零径向速度线特征
（1）零径向速度线是否与径向平行（平行，表示风向不随高度增加而变化）；零径向速度线是一条曲线，则表示风向随高度增加变化）
（2）零径向速度线走向有无显著折角
（3）零径向速度线走向是否和距离圈平行（可能出现远离中心（正）和朝向中心（负）沿径向排列的情况）
2、远离分量（正）和朝向分量（负）分布特征
（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径向对称
（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
3、强多普勒径向速度梯度带（径向速度切向梯度越大，水平风速越大）
多普勒零速度线：（1）此处的风向与雷达径向垂直；（2）风速为0 （静风）
正值：远离雷达站；负值：朝向雷达站
一定要会画：根据多普勒速度图画出风向和风速随高度的变化
均匀流场时的几种典型多普勒速度图：
非均匀流场的典型速度图：
气旋、反气旋、辐合、辐散的识别和分析：
雷达回波的分析原则
1、形态分析：块状、片状、絮状、带状、弓状、指状、钩状、LEWP（Line Echo Wave Pattern)、“V”型缺口
2、结构分析：回波顶高（与对流强弱有关）；回波强中心所在高度（冰雹水份累积区）；回波强度梯度；0°层亮带（稳定性降水的标志）；高中低空回波强度之间相对位置的配置；
3、统计分析：应用历史资料进行回归分析
4、动态分析：雷达连续观测，前后对比，某块回波是否发展、消亡；回波合并、分裂、弥合；移向、移速（回波整体移动和其中强回波传播之间的区别）
Note： PPI分析时回波距离和相应高度；途中质点的衰减
辉斑回波（三体散射）：又称“冰雹尖峰”，雷达探测冰雹云时，由于冰雹（强回波中心）和地面的多次反射使电磁波传播距离变长，产生异常回波信号，回波所用的额外时间被雷达显示成更远处的回波，表现为从冰雹云中沿强回波中心径向方向延伸出去的尖峰
旁瓣回波：由天线特性造成的虚假回波，在回波顶上出现一条细长的回波
二次回波：由于距离折叠或者多层回波，当目标物位于最大不模糊距离之外时，就会产生距离折叠，而出现二次回波
非气象回波如地物回波的特点等
零度层亮带：在实际大气温度0℃以下300－500m形成一个回波强度强的亮带。是层状云续降水的标志。
零度层亮带的成因及意义：
冰雹云的雷达回波特征？
1、冰雹云的雷达回波强度特别强Z≥53dBZ
2、回波顶高度高
3、上升（下沉）气流特别强
4、PPI上冰雹云回波的形态特征
（1）“V ”型缺口;（2）钩状回波;（3）辉斑回波（三体散射）
5、RHI上冰雹云的回波特征
（1）超级单体风暴中的穹隆（弱回波区BWER）、回波墙和悬挂回波
（2）强回波中心高（含水量累积区）
（3）旁瓣回波
（4）辉斑回波
雪的散射，降雪回波的特点：
雷达探测云回波：
降水回波
层状云连续性降水－片状回波，层状云降水（稳定性降水）
零度层亮带是层状云连续性降水的一个重要特征
强度回波具有较大水平范围、连绵成片、均匀幕状特征，强度均匀、边缘弥散，降水持续时间长
层状云降水回波垂直剖面图中，回波通常占满对流层中下部，水平尺度要大于垂直尺度，
高度一般在5－6km
对流云阵性降水－块状回波（包括雷阵雨、冰雹和暴雨）
几公里至几十公里不规则块状结构、边界清晰、结构紧密、回波强度强，
对流云回波在RHI上通常呈柱状结构，高度较高，垂直伸展大于水平伸展。
积层混合云降水－絮状回波
PPI：比较大的范围内，回波边缘支离破碎，没有明显边界，层状云回波中镶嵌着以一个个密实的团块，强度可达40dBZ以上，有时强回波团块整齐排列可形成一条短带
RHI图上混合云表现为在均匀的层状云高度上柱状回波高低起伏的镶嵌其中
多普勒雷达探测对流云强度回波具有较大水平范围、连绵成片、均匀幕状特征，强度均匀、边缘弥散，降水持续时间长
南京信息工程大学雷达气象学期末复习重点
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
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
雷达气象学考试复习总结.doc
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7/4 π(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。 速度 3π/4 π/4 7π/4 方位角 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φ 0，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） d 4 dr 4 v r dt dt d 2f D 另一方面，角频率与频率的关系dt 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。 图中能流密度最大方向上的波瓣称为主瓣，侧面的称为旁瓣，相反方向的称为尾瓣。 5.天气雷达新技术： 多基地雷达系统 双偏振天气雷达（双极化） 双多普勒雷达观测阵 组网的多普勒雷达：难点共面显示。 CAPPI 晴空条件下的测风雷达：激光雷达测云、T、 机载多参数测雨雷达： 相控阵雷达 Phase Array Radar ：天线， time ， 风廓线雷达： 三维雷达回波图象 闪电定位系统 6.雷达气象业务涉及的软、硬件系统及内容： 1气象雷达系统（硬件部分） 2气象雷达系统（软件部分）
6、多普勒天气雷达原理与应用
第六部分多普勒天气雷达原理与应用（周长青） 我国新一代天气雷达原理；天气雷达图像识别；对流风暴的雷达回波特征；新一代天气雷达产品 第一章我国新一代天气雷达原理 一、了解新一代天气雷达的三个组成部分和功能 新一代天气雷达系统由三个主要部分构成：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）。 二、了解电磁波的散射、衰减、折射 散射：当电磁波束在大气中传播，遇到空气分子、大气气溶胶、云滴和雨滴等悬浮粒子时，入射电磁波会从这些粒子上向四面八方传播开来，这种现象称为散射。 衰减：电磁波能量沿传播路径减弱的现象称为衰减，造成衰减的物理原因是当电磁波投射到气体分子或云雨粒子时，一部分能量被散射，另一部分能量被吸收而转变为热能或其他形式的能量。 折射：电磁波在真空中是沿直线传播的，而在大气中由于折射率分布的不均匀性（密度不同、介质不同），使电磁波传播路径发生弯曲的现象，称为折射。 三、了解雷达气象方程 在瑞利散射条件下，雷达气象方程为： 其中Pr表示雷达接收功率，Z为雷达反射率，r为目标物距雷达的距离。Pt表示雷达发射功率，h为雷达照射深度，G为天线增益，θ、φ表示水平和垂直波宽，λ表示雷达波长，K表示与复折射指数有关的系数，C为常数，之决定于雷达参数和降水相态。 四、了解距离折叠 最大不模糊距离：最大不模糊距离是指一个发射脉冲在下一个发射脉冲发出前能向前走并返回雷达的最长距离，Rmax=0.5c/PRF, c为光速，PRF为脉冲重复频率。 距离折叠是指雷达对雷达回波位置的一种辨认错误。当距离折叠发生时，雷达所显示的回波位置的方位角是正确的，但距离是错误的（但是可预计它的正确位置）。当目标位于最大不模糊距离（Rmax）以外时，会发生距离折叠。换句话说，当目标物位于Rmax之外时，雷达却把目标物显示在Rmax以内的某个位置，我们称之为‘距离折叠’。 五、理解雷达探测原理。 反射率因子Z值的大小，反映了气象目标内部降水粒子的尺度和数密度，反射率越大，说明单位体积中，降水粒子的尺度大或数量多，亦即反映了气象目标强度大。 反射率因子（回波强度）： 即反射率因子为单位体积内中降水粒子直径6次方的总和。 意义：一般Z值与雨强I有以下关系： 层状云降水 Z=200I1.6 地形雨 Z=31I1.71 雷阵雨 Z=486I1.37 新一代天气雷达取值 Z=300I1.4 六、了解雷达资料准确的局限性、资料误差和资料的代表性 由于雷达在探测降水粒子时，以大气符合标准大气情况为假定，与实际大气存在一定的差别，使雷达资料的准确度具有一定的局限性，且由于雷达本身性能差异及探测方法的固有局限，对探测目标存在距离折叠及速度模糊现象，对距离模糊和速度模
雷达气象学
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
多普勒天气雷达练习题
练习题2 1．业务运行的多普勒天气雷达通常采用体积扫描的方式观测。我国业务运行多普勒雷达通常采用的体描模式（VCP11、VCP21、VCP31）2．多普勒天气雷达与常规天气雷达的主要区别在于：前者可以测量目标物（沿雷达径向速度），从而大大加强了天气雷达对各种天气系统特别是（强对流天气系统）的识别和预警能力。 3．新一代雷达系统对灾害天气有强的监测和预警能力。对台风、暴雨等大范围降水天气的监测距离应不小于（400km）。 4．新一代雷达系统对灾害天气有强的监测和预警能力。对雹云、中气旋等小尺度强对流现象的有效监测和识别距离应大于（150km）。 5．新一代雷达观测的实时的图像中，提供了丰富的有关（强对流天气）信息。 6．新一代雷达速度埸中，辐合（或辐散）在径向风场图像中表现为一个最大和最小的径向速度对，两个极值中心连线和雷达射线（一致）。7．新一代雷达速度埸中，气流中的小尺度气旋（或反气旋），在径向风场图像中表现为一个最大和最小的径向速度对，但中心连线走向则与雷达射线相（垂直）。 8．新一代天气雷达观测采用的是北京时。计时方法采用24小时制，计时精度为秒。 9．速度场（零等值线）的走向不仅表示风向随高度的变化，同时表示雷达有效探测范围内的（冷、暖平流）。 10．在距离雷达一定距离的一个小区域内，通过对该区域内沿雷达径向速度特征的分析，可以确定该区域内的气流（辐合）、（辐散）和（旋转）等特征。 11．天气雷达是用来探测大气中降水区的（位置）、大小、强度及变化
12．气象目标对雷达电磁波的（散射）是雷达探测的基础。 13．气象上云滴、雨滴和冰雹等粒子一般可近似地看作是圆球。当雷达波长确定后，球形粒子的散射情况在很大程度上依赖于粒子直径D 和入射波长λ之比。对于（D远小于λ）情况下的球形粒子散射称为瑞利散射；而（D与λ尺度相当）情况下的球形粒子散射称为（Mie）米散射。 14．多普勒天气雷达使用低脉冲重复频率PRF测（反射率因子）,用高脉冲重复频率PRF测（速度）。 15．每秒产生的触发脉冲的数目，称为（脉冲重复频率），用PRF 表示。两个相邻脉冲之间的间隔时间，称为（脉冲重复周期），用PRT表示，它等于脉冲重复频率的（倒）数。 16．降水粒子产生的回波功率与降水粒子集合的反射率因子成（正比）。与取样体积到雷达的距离的平方成（反比）。 17．S波段天气雷达是（10）cm波长的雷达。 18．在天线方向上两个半功率点方向的夹角称为（c波束宽度）。19．在强回波离雷达（较近）时，有可能产生旁瓣造成虚假回波. 20．降水粒子的后向散射截面是随粒子尺度增大而（增大）。 21．0 dBZ、－10dBZ、30dBZ和40dBZ对应的Z值分别为（1）、（0.1）、（1000）、（10000） (mm6/m3)。 22．SA雷达基数据中反射率因子的分辨率为(1km×1°)。 23．写出Z-I关系的表达公式 (b Z ) AI 24．Ze的物理意义是（所有粒子直径的６次方之和）。 25．雷达反射率η是单位体积中，所有降水粒子的（雷达截面之和）。 26．雷达气象方程说明回波功率与距离的（二）次方成反比。
雷达气象学考试复习培训资料
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
雷达与卫星气象学总复习
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。
雷达复习
雷达气象学 绪论&第一章雷达基本概念 1.常用的测雨雷达波段与波长 X波段——cm、C波段（反射强，内陆地区，一般性降水）——cm、S 波段（穿透能力强、衰减少，沿海地区，台风、暴雨）——cm 2.雷达主要由哪几部分组成 ①雷达数据采集子系统（RDA）： A.发射机：RDA是取得雷达数据的第一步——发射电磁波信号。RDA主要 是由放大器完成，产生高效率且非常稳定的电磁波信号。稳定 是非常重要的，产生的每个信号必须具有相同的初相位，以保 证回波信号中的多普勒信息能够被提取。一旦信号产生，就被 送到天线。 B.天线：将发射机产生的信号以波束的形式发射到大气并接受返回的能量， 确定目标物的强度，同时确定目标物的仰角、方位角和斜距进行定位。 天线仰角的设置取决于天线的扫描方式（共有三种）、体扫模式（ VCP）和工作模式（分为晴空和降水两种模式）。 使用三种扫描方式： 扫描方式#1：5分钟完成14个不同仰角上的扫描（14/5） 扫描方式#2：6分钟完成9个不同仰角上的扫描（9/6）（我国） 扫描方式#3：10分钟完成5个不同仰角上的扫描（5/10）体扫模式定义4个： VCP11 --- VCP11规定5分钟内对14个具体仰角的扫描方式。 VCP21 --- VCP21规定6分钟内对9个具体仰角的扫描方式。
VCP31 --- VCP31规定10分钟内对5个具体仰角的扫描方式。 VCP32 --- VCP32确定的10分钟完成的5个具体仰角与VCP31相同。 不同之处在于VCP31使用长雷达脉冲而VCP32使用短脉冲。 工作模式： 工作模式A：降水模式使用VCP11或VCP21，相应的扫描方式分别 为14/5 和9/6。 工作模式B：晴空模式使用VCP31或VCP32，两者都使用扫描方式 5/10。 C.接收机：当天线接收返回（后向散射）能量时，它把信号传送给接收机。 由于接收到的回波能量很小，所以在以模拟信号的形式传送给 信号处理器之前必须由接收机进行放大。 D.信号处理器：完成三个重要的功能：地物杂波消除，模拟信号向数字化 的基本数据的转换，以及多普勒数据的退距离折叠。 ②雷达产品生成子系统（RPG）：产品生成、产品分发、通过UCP (雷达控制台） 对整个雷达系统进行控制。 ③主用户处理器（PUP）：主要功能是获取、存储和显示产品。预报员主要通过 这一界面获取所需要的雷达产品，并将它们以适当的 形式显示在图形监视器上。 ④宽/窄带通讯子系统（WNC）及附属安装设备 3.雷达的定位原理（距离、方位、仰角） 目标位置的确定——由于雷达收发共用天线，雷达的定位就是目标的定位 1、方位：极坐标360度，正北方位0度，顺时针旋转 2、仰角：地平为0度，向上为正 3、距离：以雷达为中心，径向延伸R=C*dT/2, C：光速；dT：电磁波从发射 到接收的时间 4.常用的雷达参数是哪些
兰大卫星雷达气象学18春平时作业3辅导资料
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
雷达总结
雷达气象学是一门与大气探测、大气物理，天气系统探测相关联的学科 Radar：通过无线电技术对目标物的探测和定位。测定目标位置的无线电技术范畴 气象雷达:是用于探测气象要素和各种天气现象的雷达，“千里眼、顺风耳”。 雷达气象学：利用气象雷达，进行大气探测和研究雷达波与大气相互作用的学科，它是大气物理学、大气探测和天气学共同研究的一个分支。雷达气象学在突发性、灾害性天气的监测、预报和警报中具有极为重要的作用。 气象雷达的分类：探空雷达、测雨雷达、声雷达、多普勒雷达、激光雷达 南方：S波段为主，北方：C波段为主 雷达机的主要构成 RDA -雷达数据采集子系统RPG -雷达产品生成子系统PUP -主用户处理器子系统其次包括：通讯子系统、附属安装设备RDA 主要结构：天伺系统、发射机、接收机、信号处理器 定义：用户所使用的雷达数据的采集单元。 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。 雷达的硬件系统！ RDA的扫描方式：雷达在一次体积扫描中使用多少角度和时间。 RDA的天气模式：1.晴空模式：VCP11或VCP21 2.降水模式：VCP31或VCP32 新一代雷达：降水模式 VCP：雷达天线体扫模式 RPG（雷达产品生成系统） 定义：（指令中心）由宽带通讯线路从RDA接收数字化的基本数据，对其进行处理和生成各种雷达数据产品，并将产品通过窄带通讯线路传给用户 功能：产品生成、产品分发、雷达控制台（UCP） PUP（主用户处理系统） 功能：获取、存贮和显示雷达数据产品。预报员通过这一界面获取所需要的雷达产品，并将它们以适当的形式显示在监视器上 用处：(1)产品请求(获取)，(2)产品数据存贮和管理，(3)产品显示，(4)状态监视，(5)产品编辑注释。 粒子对电磁波有散射，衰减，折射的作用 散射：当电磁波束在大气中传播，遇到空气介质或云滴、雨滴等悬浮粒子时，入射电磁波会从这些介质或粒子上向四面八方传播开来，这种现象称为散射现象。 主要物质：大气介质、云滴、水滴，气溶胶等。其它散射现象：光波、声波等 散射的类型：瑞利散射：d<<λ；米(Mie)散射：d≈λ 瑞利散射 散射函数或方向函数： 后向散射能量：雷达天线接收到的只是粒子散射中返回雷达方向（θ＝π）的那一部分能量，这部分能量称为后向散射能量。瑞利散射性质 ①粒子的散射能力与波长的四次方成反比。波长越短，散射越强。 ②粒子的散射能力与直径的6次方成正比。粒子半径越大，散射越强。 ③粒子的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。 散射截面或后向散射截面 定义：设有一个理想的散射体，其截面为σ，它能全部接收射到其上的电磁波能量，并全部均匀地向四周散射，该理想散射体散射回雷达天线处的电磁波能流密度，恰好等于同距离上实际散体返回雷达天线的电磁波能流密度，则该理想散射体的截面σ就是实际散射体的后向散射截面。 意义：用来表示粒子后向散射能力的强弱。后向散射截面越大，粒子的后向散射能力越强，在同样条件下，所产生的回波信号也越强。 反射率η：单位体积内全部降水粒子的雷达截面之和。 反射率因子（Z）：Z的不同取值，意味着不同天气状况。通常Z的取值从0dBz~70dBz，因此要求天气雷达必需有非常大的检测范围。新一代天气多普勒雷达的接收机动态范围是90~100dBz以内。
雷达气象学期末复习重点
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=
卫星与雷达
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
雷达气象学1-知识点综合3
《雷达气象学》知识点--2014版本 第一章前言 1 天气雷达的主要功能 2 天气雷达回波的形成的两种机制。 3 天气雷达系统的组成和主要参数（λ，PRF，τ）。 4 天气雷达的常用观测方式PPI、RHI、VCP（VOL体扫） 5 我国新一代天气雷达网的业务情况介绍 第二章气象目标物对雷达电磁波的散射 1 散射的物理本质 2、Rayleigh散射和Mie散射的概念、区别与联系； 3、若干基本物理量（散射函数，散射截面，雷达截面，雷达反射率，雷达反射率因子，等效反射率因子）的概念、物理意义以及他们之间的联系。 4、Z和dBZ的转化计算。 5、后向散射截面σb与尺度参量α的关系。 6、水滴球、冰球、外包水膜冰球的散射能力比较。 7、介质小椭球体的散射 8、晴空回波的成因 第三章大气、云、降水粒子对雷达波的衰减 1、衰减的物理本质 2、电磁波在大气传输过程中的衰减特性及衰减公式。 3、大气气体、云、雨、雪、冰雹等对雷达电磁波的衰减能力及比较。 4、衰减对雷达探测的影响。 5、衰减和波长的关系 第四章雷达气象方程 1、单个目标的雷达方程的推导。 2、云及降水的雷达气象方程的推导。 3、雷达气象方程的讨论。 4、雷达方程成立的条件。 5、有效照射体积、照射深度、波束宽度、天线方向图、天线增益 6、雷达常数及简化的雷达方程 7、雷达气象方程的应用 8、考虑充塞系数和衰减的雷达方程 第五章雷达电磁波在大气中的折射 1、产生折射现象的物理原因和折射规律 2、折射指数N单位与温度、压力和水汽压的关系 3、射线的曲率和等效地球半径的概念。 4、折射指数随高度变化的几种形式。 5、地球球面和大气折射对雷达探测远距离气象目标的影响。
气象雷达塔站防雷设计浅谈
气象雷达塔站防雷设计浅谈 郭思宝 摘 要 文章通过实例分析，对气象雷达塔站遭受雷电损害的主要原因及可能的侵入途径作了阐述，同时对 气象雷达塔站的防雷保护技术进行了相应介绍。 关键词 气象雷达塔站 雷电波侵入 雷击防护 1、防雷概述 雷电是发生在因强对流天气而形成的雷云之间，云对大地之间强烈瞬间放电的自然物理现象。 随着社会信息化进程的加快，微电子设备的普及，雷电灾害也随着社会经济的发展有逐渐上升的趋势，它所造成了损失也日益增大，雷电灾害是高科技信息时代所带来的必然结果，雷电灾害被国际电工委员会称为“电子化时代的一大公害”。据德国一家保险公司统计，在各种灾害造成的损害中，因雷电造成的损害高居榜首，全世界每年因雷电造成的损失高达十亿美元以上。雷电灾害是联合国国际减灾十年委员会公布的对人类威胁最严重的自然灾害之一。 2、气象雷达塔站实例简介及其防 雷的必要性 气象雷达塔站是气象部门用以接收气象卫星传输来的云图信 息，并加以实时地报导当地气象情况的专业设备用房。本文通过某实例分析如图1，从而对其所处地理位置、地质条件、气象条 件，自然环境诸多因素分析并确 定其防雷等级，划分其防护区域，并从中得出气象雷达塔站防雷必要性的结论。 该气象雷达站处于天水市北山顶端, 塔站海拔1640m,该场地属Ⅱ级自重湿陷性黄土地区,场地内无液化土存在,该塔站相对高度为30.4m,天线罩直径为8.6m(雷达天线直径为4.3m)。安装雷 HYA10(2X0.5)SC20FC YJV-(5X25)SC50FC H=1.OM PL1,BV(5X25)SC32引上至AL7箱 PL2,BV(5X25)SC32引上至XM7箱从发电机引入后引上至箱 图1 塔站一层平面 门 厅 AL1 HA1 四芯多膜光纤电气竖井 北
雷达气象学复习重点
雷达气象复习 1 多普勒天气雷达可获取的基数据有反射率因子、平均径向速度和速度谱宽。 2天气雷达一般分为X 波段、 C 波段、 S 波段，波长分别是3厘米、5厘米、10厘米 3目前我国 CINRAD-SA降水模式中使用的体扫模式为VCP11、VCP21、VCP31。其中VCP11通常在强对流风暴出现的情况下使用，而VCP21在没有强对流单体有显著降水的情况下使用，晴空情况下使用VCP31 4目前我国 CINRAD-SA使用两种工作模式，即降水模式和晴空模式 5我国新一代天气雷达的降水估测只使用最低的4个仰角：0.5°，1.5°，2.4°，3.4°，分别使用在50km以外，35-50km，20-35km和0-20km的距离范围内。 6我国新一代天气雷达系统主要由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）、通讯线路。 7当波源和观测者做相对运动时，观测者接受到的频率和波源的频率不同，其频率变化量和相对运动速度大小有关，这种现象就叫做多普勒效应。 8天气雷达的局限性：波束中心的高度随距离增加而增加、波束宽度随距离的增加而展宽、静锥区的存在。 9获取雷达接收到的降水回波信号是降水粒子对雷达所发射电磁波的散射产生的，因此电磁波在降水粒子上的散射是天气雷达探测降水的基础。 10当雷达波长λ确定后，球形粒子的散射情况主要取决于粒子直径d 。对于d<<λ的小球形粒子的散射，称为瑞利散射；d≈λ的大球形质点的散射称为米散射。11反射率因子在瑞利散射条件下的定义：单位体积中降水粒子直径6次方的总和 称为反射率因子，用Z表示，其常用单位为mm6/m3，即∑ = 单位体积6 i D Z 12后向散射截面的定义：设有一理想的散射体，其截面为σ，它能全部接收射到其上的电磁波能量，并全部均匀地向四周散射，若该理想散射体返回雷达天线处的电磁波能流密度，恰好等于同距离上实际散射体返回雷达天线的电磁波能流密度，则该理想散射体的截面σ就称为实际散射体的后向散射截面。 13单位体积中降水粒子后向散射截面的总和，称为气象目标的反射率，用η表示，常用单位是 cm2/m3 14电磁波能量沿传播路径减弱的现象，称为衰减。大气、云、降水粒子对雷达波的衰减是由于散射和吸收引起的，衰减的结果将使回波图象、定量测量情况与实际情况出现偏差。 15 距离折叠是指雷达对产生雷达回波的目标物位置的一种辨认错误。距离折叠现象常见于速度和谱宽产品，距离折叠现象只偶尔出现在反射率产品。
雷达气象期末复习整理版分析
雷达气象期末复习整理版 雷达气象 第一章 第一节 1 雷达的含义，雷达气象含义及其用处 Radar ：通过无线电技术对目标物进行探测和定位，确定目标位置和强度的技术。 气象雷达：是用于探测气象要素和各种天气现象的雷达，常称为“千里眼、顺风耳”。 雷达气象：利用气象雷达，进行大气探测和研究雷达波与大气相互作用的学科，是大气物理学、大气探测和天气学共同研究的一个分支。雷达气象学在突发性、灾害性天气的监测、预报和警报中具有极为重要的作用。 2 气象雷达的特点 气象雷达是雷达中的一个重要成员，探测的对象是覆盖整个地球的大气，不受季节、昼夜和天气条件的影响，能全天时、全天候工作，不受能见度，探测条件的影响。采用大功率发射机、高增益天线、高灵敏接收机，可增加雷达威力，探测数百公里外的目标。现代化的雷达机，与计算机技术结合，使其数据处理技术进一步提高，测定目标的精度更高。 3 我国雷达分布情况 根据天气现象： ? 沿海地区：暴雨台风多，S波段（5cm）为主 ? 内陆地区：一般性降水，C波段（10cm）为主 电磁特性：暴雨，S波段穿透能力强，衰减小；一般性降水，S波段反射弱，C波段反射强4 我国天气雷达的应用 强对流天气的监测与预警：灾害性大风、冰雹和暴洪。天气尺度和次天气尺度降水系统的监测。 应用：人工影响天气、降水测量、风的测量、数据同化。 第二节 1 我国新一代雷达的组成部分----雷达的硬件系统 新一代天气雷达系统的三个部分： （1）数据采集子系统（RDA）； 定义：用户所使用雷达数据的采集系统。 功能：产生和发射电磁波，接收目标物对这些电磁波的散射能量，并形成数字化的基数据。
气象学雷达气象学考试卷模拟考试题.docx
《雷达气象学》 考试时间：120分钟 考试总分：100分 遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。 1、雷达截面的意义（ ） 2、雷达反射率（ ） 3、雷达电磁波特征（ ） 4、电磁波的衰减（ ） 5、如何去除雷达回波的起伏现象？（ ） 姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________ --------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线-------------------------
6、天线的增益G的物理意义是什么？（） 7、折射指数随高度变化的几种形式以及各种高折射产生的条件。（） 8、等效地球半径（） 9、超折射（） 10、何谓亮带（） 11、雷达定量测量降水的常用方法（） 12、最大不模糊距离与距离折叠（）
13、最大不模糊速度与速度模糊如何理解？（） 14、解决测速模糊的方法是什么？（） 15、多普勒两难是什么？（） 16、晴空回波（） 17、非气象回波指那些回波？（） 18、圆点状回波（） 19、冰雹云的雷达回波特征是什么？（） 20、脉冲多普勒天气雷达径向速度场分析从哪些方面考虑（）
21、零度层亮带形成的原因（） 22、典型流场的PPI多普勒径向速度模式（） 23、超级单体风暴的回波特征（） 24、何谓弱回波区。（） 25、CIMO是指：（）；RIC是指（）。（） 26、简述气象雷达的分类。（） 27、简述气象雷达的分类。（）