舟山多普勒天氣雷達(dá)原理與業(yè)務(wù)應(yīng)用試題

1、多普勒天氣雷達(dá)原理與業(yè)務(wù)應(yīng)用試題1、新一代天氣雷達(dá)主要有哪三個(gè)部分組成？答：雷達(dá)數(shù)據(jù)采集（RDA ）、雷達(dá)產(chǎn)品生成（RPG）和主用戶處理器（PUP）。2、雷達(dá)數(shù)據(jù)采集（Radar Data Acquisition、簡(jiǎn)稱RDA，有哪幾部分構(gòu)成? 答：發(fā)射機(jī)、天線、接收機(jī)和信號(hào)處理器。3、主用戶處理器（Principal User Processor、簡(jiǎn)稱PUP,主要功能是什么? 答：獲取、存儲(chǔ)和顯示產(chǎn)品。4、新一代天氣雷達(dá)第一級(jí)數(shù)據(jù)是由接收機(jī)輸出的模擬數(shù)據(jù)，第二級(jí)數(shù)據(jù)是由信號(hào)處理器產(chǎn)生的最高時(shí)空精度的高分辨率數(shù)據(jù)，稱為 基數(shù)據(jù)；第三級(jí)數(shù)據(jù)是由RPG生成的數(shù)據(jù),稱為產(chǎn)品數(shù)據(jù)。VCP32四種常用體掃

2、模式。5、新一代天氣雷達(dá)有哪 4種常用體掃模式？強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程中最好使用何種掃描模式? 新一代天氣雷達(dá)有 VCP11、VCP21、VCP31、強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程中最好使用VCP11體掃模式。6、雷達(dá)氣象方程為Pr2 2h0.21024(ln2) 2r2'PGrkdr0j ,其中G表示天線增益單位體積i表示雷達(dá)波長(zhǎng)表示粒子的后向散射截面7、在瑞利散射條件下,i單位體積4|k |2Di6，定義反射率因子單位體積Z D；，則雷達(dá)氣單位體積r2P"象方程可表示為Z 一r，其中3 P G 2hC贏加1K|2。在不滿足瑞利散射條件下，雷達(dá)氣象方程要表示為同一形式Zer2P-，貝y乙稱為等效反

3、射率因子C8、反射率因子和回波功率的表示形式分別定義為dBZZ10 lg Z0(Z0mm6 /m3)Pr和 dB 10 lgP min將雷達(dá)氣象方r2Pr變換為10lgZ 20lg r 10lg 弋PminC10lg，即 dBZ dBPmin20lgr A，其中 20 Ig r 為C離訂正 項(xiàng),A 10 lg 是只與雷達(dá)性能 有關(guān)的常數(shù)。Pmin9、當(dāng)天線仰角 0度時(shí)，波束路徑曲率 K化率。地球與波束路徑的相對(duì)曲率為Kmdn，即為大氣折射指數(shù) n隨高度h的遞減變 dh1R K，若把Km看作地球表面曲率，雷達(dá)波束可以看作是直線傳播，則所對(duì)應(yīng)的半徑RmKmR一R一為 等效地球半徑。,cdn 1 R

4、dh10、已知標(biāo)準(zhǔn)大氣折射曲率Kdn , 4dh10 5 km 1，地球半徑R 6370km，請(qǐng)計(jì)算等效地球半徑Rm 。1解：等效地球半徑 Rm KmR,cdn1 R dh637058500km6370 4 10 5答：標(biāo)準(zhǔn)大氣的等效地球半徑為8500公里。11、曲率 K 15.7 10 5 km 1，等效地球半徑Rm0，波束路徑在地球表面與某層大氣之間，依靠地面的反射向前傳播，這種大氣折射稱為超折射 。1/2，稱為最大不模糊距離12、電磁波在雷達(dá)脈沖重復(fù)周期內(nèi)傳播的最大距離的1 C即計(jì)算公式max 1CT，或maxClt2 2 PFT其中C為電磁波傳播速度，T為脈沖重復(fù)周期，PFT為 脈沖重

5、復(fù)頻率。13、當(dāng)雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率 PFT為250次/秒，已知電磁波的傳播速度為 3 105公里，請(qǐng)計(jì)算雷達(dá)的脈沖重復(fù)周期T和最大不模糊距離rm ax。1 1解：T 2.5 10 3秒PFT 2503 105max甘W 600公里）3答：雷達(dá)的脈沖重復(fù)周期 T為2.5 10秒和最大不模糊距離rm ax為600公里。14、當(dāng)目標(biāo)物位于最大不模糊距離rm ax以外時(shí)，雷達(dá)錯(cuò)誤地把它當(dāng)作同一方向的最大不模糊距離max以內(nèi)的某個(gè)位置，稱之為距離折疊。15、最大不模糊距離rmax為300公里，一個(gè)位于距雷達(dá)360公里處的目標(biāo)物會(huì)發(fā)生距離折疊,請(qǐng)計(jì)算雷達(dá)會(huì)錯(cuò)誤地把它當(dāng)作同一方向距雷達(dá)多少的位置上。解：該雷達(dá)

6、在電磁波每傳播 2x300=600公里發(fā)出一個(gè)脈沖，360公里處的目標(biāo)物返回到達(dá)雷 達(dá)時(shí)傳播了 2x360=720公里，這時(shí)雷達(dá)已經(jīng)發(fā)出了下一個(gè)脈沖，并且傳播了120公里，雷達(dá)就會(huì)錯(cuò)誤地把它當(dāng)成是剛發(fā)出的脈沖在120/2=60公里處目標(biāo)物所返回的。答：雷達(dá)會(huì)錯(cuò)誤地把 360公里處的目標(biāo)物當(dāng)作同一方向距雷達(dá)60公里的位置上。多普勒16、當(dāng)接受者與能量源處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，能量到達(dá)接受者時(shí)的頻率變化稱為效應(yīng)，其多普勒頻移fdop竺，其中Vr為運(yùn)動(dòng)的相對(duì)速度（離開(kāi)為正）為電磁波波長(zhǎng)。17、一個(gè)雷達(dá)波長(zhǎng)10cm,當(dāng)目標(biāo)物向著雷達(dá)運(yùn)動(dòng)的速度為25m/s時(shí)的多普勒頻移為多少？解:多普勒頻移fdop 弘 2

7、 (繆 500(Hz)10 10答:多普勒頻移fdop為500赫茲，約為原來(lái)頻率的1.7 10 5%。18由于多普勒頻移fdop很小，一般為約為原來(lái)頻率的2 10 5%，雷達(dá)很難準(zhǔn)確測(cè)定其頻移fdop，但可以通過(guò)測(cè)量相繼返回的脈沖對(duì)之間的相位差來(lái)確定目標(biāo)物的徑向速度,因?yàn)橄辔徊? 2(r r)2 1 0 22r 4 r（0 2竺），所以目標(biāo)物的徑r向速度Vr両PRF，其中r為粒子徑向移動(dòng)距離，有正負(fù)（離開(kāi)雷達(dá)為正,4向著雷達(dá)為負(fù)），故相位差必須。當(dāng)時(shí)，有Vmax嚴(yán)，這時(shí)速度的Vmax稱為最大不模糊速度。當(dāng)粒子徑向移動(dòng)速度超過(guò)Vmax時(shí)，必定會(huì)發(fā)生模糊 。19、一個(gè)波長(zhǎng)為10厘米，脈沖重復(fù)頻率為

8、400次/秒的雷達(dá)，其最大不模糊速度 Vmax為多少?最大不模糊距離rm ax為多少？2解: VmaxPRF 10 10400 10(米 / 秒)44max一C一 3價(jià) 375（公里）2 PFT 2 400答：其最大不模糊速度 Vmax為10米/秒，最大不模糊距離rmax為375公里。20、在體掃模式 VCP21中，每一仰角使用什么取樣方式（CS/CD , B, CDX ） ?仰角（度）0.501.452.403.354.306.009.9014.619.5取樣方式CS/CDCS/CDBBBBCDXCDXCDX21、.下圖表示為中尺度（2 20公里）的基本速度圖，雷達(dá)位于圖的下方，紅色表示反射

9、粒子離開(kāi)雷達(dá)的速度，綠色表示向著雷達(dá)的速度，請(qǐng)回答流場(chǎng)的輻合/輻散和氣旋/反氣旋式特征，并畫出流場(chǎng)示意圖。答：純輻散流暢，示意圖如下。/ 22、下圖表示為 中尺度（2 20公里）的基本速度圖，雷達(dá)位于圖的下方，紅色表示反射 粒子離開(kāi)雷達(dá)的速度，綠色表示向著雷達(dá)的速度，請(qǐng)回答流場(chǎng)的輻合/輻散和氣旋/反氣旋式特征，并畫出流場(chǎng)示意圖。答：純輻合流暢，示意圖如下。xl/23、下圖表示為 中尺度（2 20公里）的基本速度圖，雷達(dá)位于圖的下方，紅色表示反射 粒子離開(kāi)雷達(dá)的速度，綠色表示向著雷達(dá)的速度，請(qǐng)回答流場(chǎng)的輻合/輻散和氣旋/反氣旋式特征，并畫出流場(chǎng)示意圖。答：純反氣旋式流暢，示意圖如下。中尺度（2

10、20公里）的基本速度圖，雷達(dá)位于圖的下方，紅色表示反/輻散和氣旋/反氣旋24、.下圖表示為射粒子離開(kāi)雷達(dá)的速度，綠色表示向著雷達(dá)的速度，請(qǐng)回答流場(chǎng)的輻合 式特征，并畫出流場(chǎng)示意圖。答：純氣旋式流暢，示意圖如下。/V中尺度（2 20公里）的基本速度圖，雷達(dá)位于圖的下方，紅色表示反射/輻散和氣旋/反氣旋式答：反氣旋式輻散流暢，示意圖如下。w25、下圖表示為粒子離開(kāi)雷達(dá)的速度，綠色表示向著雷達(dá)的速度，請(qǐng)回答流場(chǎng)的輻合 特征，并畫出流場(chǎng)示意圖。26、下圖表示為 中尺度（2 20公里）的基本速度圖，雷達(dá)位于圖的下方，紅色表示反射 粒子離開(kāi)雷達(dá)的速度，綠色表示向著雷達(dá)的速度，請(qǐng)回答流場(chǎng)的輻合/輻散和氣旋/

11、反氣旋式特征，并畫出流場(chǎng)示意圖。答：反氣旋式輻合流暢，示意圖如下。27、下圖表示為 中尺度（2 20公里）的基本速度圖，雷達(dá)位于圖的下方，紅色表示反射 粒子離開(kāi)雷達(dá)的速度，綠色表示向著雷達(dá)的速度，請(qǐng)回答流場(chǎng)的輻合/輻散和氣旋/反氣旋式特征，并畫出流場(chǎng)示意圖。答：氣旋式輻散流暢，示意圖如下。28、下圖表示為 中尺度（2 20公里）的基本速度圖，雷達(dá)位于圖的下方，紅色表示反射 粒子離開(kāi)雷達(dá)的速度，綠色表示向著雷達(dá)的速度，請(qǐng)回答流場(chǎng)的輻合/輻散和氣旋/反氣旋式特征，并畫出流場(chǎng)示意圖。答：氣旋式輻合流暢，示意圖如下。，風(fēng)O1歯tl(b)(c)(d)29、下圖為水平均勻風(fēng)場(chǎng)情況下的雷達(dá)徑向速度示意圖，虛

12、線表示風(fēng)速向著雷達(dá)，實(shí)線表 示風(fēng)速離開(kāi)雷達(dá)，請(qǐng)選擇垂直風(fēng)廓線風(fēng)向風(fēng)速隨高度分布類型組合。風(fēng)向 速風(fēng)速類型:風(fēng)向類型:H(b)(c)r 1答：風(fēng)向_a，風(fēng)速虛線表示風(fēng)速向著雷達(dá)， 實(shí)線表示30、下圖為水平均勻風(fēng)場(chǎng)情況下的雷達(dá)徑向速度示意圖,風(fēng)速離開(kāi)雷達(dá)，請(qǐng)選擇垂直風(fēng)廓線風(fēng)向風(fēng)速隨高度分布類型組合。風(fēng)向，風(fēng)速風(fēng)速類型:K7F/苞 /.壞/y< -亠-(b)(d)風(fēng)向類型:答:ifln TTn風(fēng)向(b)00 ICO £70(c)風(fēng)速31、下圖為水平均勻風(fēng)場(chǎng)情況下的雷達(dá)徑向速度示意圖， 風(fēng)速離開(kāi)雷達(dá)，請(qǐng)選擇垂直風(fēng)廓線風(fēng)向風(fēng)速隨高度分布類型組合。虛線表示風(fēng)速向著雷達(dá)， 實(shí)線表示風(fēng)向,風(fēng)速

13、? It-* '風(fēng)速類型:(b)風(fēng)向類型:(b)I(c)虛線表示風(fēng)速向著雷達(dá)， 實(shí)線表示風(fēng)向，風(fēng)速 IF *： * 風(fēng)速類型:(c)tir?(d)答：風(fēng)向b ，風(fēng)速32、下圖為水平均勻風(fēng)場(chǎng)情況下的雷達(dá)徑向速度示意圖， 風(fēng)速離開(kāi)雷達(dá)，請(qǐng)選擇垂直風(fēng)廓線風(fēng)向風(fēng)速隨高度分布類型組合。風(fēng)向類型:ifln TTnr 1(b)(c)虛線表示風(fēng)速向著雷達(dá)， 實(shí)線表示風(fēng)向 ，風(fēng)速Ju風(fēng)速類型:(b)(c)答：風(fēng)向C_，風(fēng)速 33、下圖為水平均勻風(fēng)場(chǎng)情況下的雷達(dá)徑向速度示意圖， 風(fēng)速離開(kāi)雷達(dá)，請(qǐng)選擇垂直風(fēng)廓線風(fēng)向風(fēng)速隨高度分布類型組合。風(fēng)向類型:(b)(c)答：風(fēng)向_c，風(fēng)速虛線表示風(fēng)速向著雷達(dá)， 實(shí)線表

14、示34、下圖為水平均勻風(fēng)場(chǎng)情況下的雷達(dá)徑向速度示意圖,風(fēng)速離開(kāi)雷達(dá)，請(qǐng)選擇垂直風(fēng)廓線風(fēng)向風(fēng)速隨高度分布類型組合。風(fēng)向，風(fēng)速風(fēng)速類型:H Fr(d)風(fēng)向類型:(b)(c)答：風(fēng)向_a，風(fēng)速虛線表示風(fēng)速向著雷達(dá)， 實(shí)線表示風(fēng)向，風(fēng)速35、下圖為水平均勻風(fēng)場(chǎng)情況下的雷達(dá)徑向速度示意圖， 風(fēng)速離開(kāi)雷達(dá)，請(qǐng)選擇垂直風(fēng)廓線風(fēng)向風(fēng)速隨高度分布類型組合。風(fēng)向類型:HFyrrS / 1U / . 1 別£7D350D c0IflC2TO鳳向(a)(b)1(c)答：風(fēng)向b ，風(fēng)速36、.下圖是鋒面從西北方向移向雷達(dá)時(shí)， 選擇鋒面經(jīng)過(guò)雷達(dá)徑向速度示意圖的排列順序。到達(dá)雷達(dá)時(shí)和移過(guò)雷達(dá)時(shí)的徑向速度示意圖,A

15、.abc,B.bca,C.bac,D.cab答：Cb.三體散射剖面40、下圖是假定大氣中每一高度上的風(fēng)向、 風(fēng)速比較均勻情況下的模擬速度圖。 度線，圖中呈反“ S”形狀，則此圖表示風(fēng)向隨高度逆 時(shí)針旋轉(zhuǎn)，有白色為零速 冷_平流。37熱力不穩(wěn)定是影響風(fēng)暴強(qiáng)度的主要因子之一，用來(lái)衡量熱力不穩(wěn)定大小的最佳參量是對(duì)流有效位能CAPE，是氣塊在給定環(huán)境中絕熱上升時(shí)的正浮力所產(chǎn)生的能量的垂直積分。在溫度對(duì)數(shù)壓力（T-lgP）圖上，CAPE正比于 氣塊上升曲線 和 環(huán)境溫度曲線 從自 由 對(duì)流高度（LFC） 至 平衡高度（EL） 所圍成的區(qū)域的面積。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為CAPE g EL Tp Te 。9 LFC

16、 Te38、三體散射現(xiàn)象是雷達(dá)波束被大粒子散射到地面后， 地面又將散射波反射到空中， 空中的 粒子散射被雷達(dá)接受到而形成， 下圖是典型的三體散射的平面圖和剖面圖， 它表明風(fēng)暴中存 在 大冰雹 。-"-AZ號(hào)J +十*_*富丄,1"2 ta.三體散射平面39、下圖是假定大氣中每一高度上的風(fēng)向、風(fēng)速比較均勻情況下的模擬速度圖。白色為零速度線，圖中呈“ S”形狀，則此圖表示風(fēng)向隨高度順 時(shí)針旋轉(zhuǎn)，有暖 平流。41、下圖是假定大氣中每一高度上的風(fēng)向、 度線，圖中呈直線形狀，則此圖表示風(fēng)向隨高度風(fēng)速比較均勻情況下的模擬速度圖。 不變 ，風(fēng)速隨高度白色為零速不變 。*'0十至-

17、JS -不42、反射率因子Z與降水率R之間的經(jīng)驗(yàn)公式為BZ AR ，其中Z單位為mm6 /mm3，a和B為待定參數(shù)，R單位為mm/h。新一代多普勒天氣雷達(dá) 和1.4,請(qǐng)估算新一代多普勒天氣雷達(dá)探測(cè)到1少？ ( 3001458.7A和B的默認(rèn)值分別為 300lOdBZ和40dBZ回波強(qiáng)度的降水率分別為多解：反射率因子Z110喬 5.2，被定義為11000014717.8)dBZ 10lgZ(Z01mm6 / m3)，即：dBZdBZ 10 IgZ，或 Z10 10，則10dBZ和40dBZ強(qiáng)度的反射率因子為 10 mm6/mm3和6310000 mm / mm 。BZ o由Z AR得R (-)，

18、則10dBZ強(qiáng)度的多普勒默認(rèn)值的降水率為:0.088 mm/h1 丄R 101.4300肓40dBZ強(qiáng)度的多普勒默認(rèn)值的降水率為:1丄R 100001.412.23 mm/h300答：10dBZ回波的降水強(qiáng)度為 0.088毫米/小時(shí)，40dBZ回波的降水強(qiáng)度為 12.23毫米/小時(shí)。43、超級(jí)單體風(fēng)暴常伴隨哪些災(zāi)害性天氣？ 答：冰雹、雷雨大風(fēng)（大風(fēng)）、暴洪（強(qiáng)降水）等。44、請(qǐng)列舉3種非降水回波。答：地物回波、海浪回波、昆蟲和鳥的回波、云回波、大氣折射指數(shù)脈動(dòng)引起的回波等。45、請(qǐng)簡(jiǎn)述超折射回波在反射率因子、徑向速度和譜寬產(chǎn)品中的一般表現(xiàn)特征。 答：反射率因子產(chǎn)品特征：強(qiáng)度往往非常強(qiáng)，水平梯度很大，基本上不移動(dòng)。徑向速度產(chǎn)品特征：超折射回波區(qū)域的速度值很小，基本上接近于零。譜寬產(chǎn)品特征：超折射回波區(qū)域的譜寬值一般都比較大。46、請(qǐng)列舉5種常用的強(qiáng)天氣分析雷達(dá)產(chǎn)品。答：強(qiáng)天氣分析（SWA ）、組合反射率因子（CR ）、垂直累積液態(tài)水（VIL ）、冰雹指數(shù)（HI ）、 中氣旋（M ）、龍卷渦旋特征（TVS ）、回波頂（ET ）、風(fēng)廓線（VWP ）、剖面產(chǎn)品等。+15m/s,47、某雷達(dá)探測(cè)最大不模糊速度為27m/s，設(shè)某點(diǎn)速度值出現(xiàn)了一次模糊，其值為請(qǐng)計(jì)算該點(diǎn)真實(shí)速度值（即退模糊后的值）為多少m/s？答：真實(shí)速度值為：15-2*27=-39 （ m