多普勒天氣雷達(dá)原理與業(yè)務(wù)應(yīng)用思考題070831

1、1多普勒天氣雷達(dá)主要由幾個(gè)部分構(gòu)成？每個(gè)部分的主要功能是什么？、多普勒天氣雷達(dá)主要由 4個(gè)部分構(gòu)成：雷達(dá)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)( RDA),雷達(dá)產(chǎn)品生成子 系統(tǒng)(RPG),主用戶終端子系統(tǒng)(PUP)和連接它們的通信線路。RDA是數(shù)據(jù)采集單元，由發(fā)射機(jī)、天線、接收機(jī)和信號(hào)處理器。它的主要功能是產(chǎn)生 和發(fā)射射頻脈沖，接收目標(biāo)物對(duì)這些脈沖的散射能量，并通過(guò)數(shù)字化形成基本數(shù)據(jù)。RPG是一個(gè)多功能的單元，它由寬帶通訊線路從 RDA接收數(shù)字化的基本數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn) 行處理和生成各種產(chǎn)品，并將產(chǎn)品通過(guò)窄帶通訊線路傳給用戶。RPG是控制整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的指令中心。PUP的主要功能是獲取、存儲(chǔ)和顯示產(chǎn)品。2多普勒天氣雷達(dá)的應(yīng)用

2、領(lǐng)域主要有哪些？多普勒天氣雷達(dá)的應(yīng)用主要在于對(duì)災(zāi)害性天氣， 特別是與風(fēng)害和冰雹相伴隨的災(zāi)害性天 氣的監(jiān)測(cè)和預(yù)警。它還可以進(jìn)行較大范圍降水的定量估測(cè)， 獲取降水和降水云體的風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)。 還有改善高分辨率數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式的初值場(chǎng)。3我國(guó)新一代天氣雷達(dá)主要采用的體掃模式有哪些？目前主要有4個(gè)：VCP11:5分鐘內(nèi)對(duì)14個(gè)具體仰角的掃描；VCP21 :6分鐘內(nèi)對(duì)9個(gè)具體仰角的掃描；VCP31 :10分鐘內(nèi)對(duì)5個(gè)具體仰角的掃描；VCP32 :使用短脈沖10分鐘內(nèi)對(duì)5個(gè)具體仰角的掃描。4天氣雷達(dá)有哪些固有的局限性？天氣雷達(dá)的主要局限性有三個(gè)：一是波束中心的高度隨距離的增加而增加，二是波束寬度隨距離的增加而展

3、寬，三是靜錐區(qū)的存在。前兩點(diǎn)使得雷達(dá)對(duì)遠(yuǎn)距離的目標(biāo)的探測(cè)能力降 低，第三點(diǎn)使得雷達(dá)對(duì)于非常近的目標(biāo)物的探測(cè)能力受限。5給出雷達(dá)氣象方程的表達(dá)式，并解釋其中各項(xiàng)的意義。CCI 2- n PG 8中h K - 一 ， 一 一，、一Pr =t一 Z R :降水區(qū)的回波功率的時(shí)間平均值，即氣10 2(412)2 r2象目標(biāo)的回波功率。Pt ：雷達(dá)發(fā)射的脈沖功率。G:天線增益。9中：水平、垂直波束寬m2 -1度。H:脈沖長(zhǎng)度。入：波長(zhǎng)。r：目標(biāo)物到雷達(dá)天線的距離。Z：反射率因子。K=m1 ,m 2m：構(gòu)成粒子介質(zhì)的復(fù)折射指數(shù)。6給出反射率因子在瑞利散射條件下的理論表達(dá)式，并說(shuō)明其意義。單位體積內(nèi)粒子直徑

4、六次方之和，用Z表示。Z值的大小反映了氣象目標(biāo)內(nèi)部降水粒子的尺度和數(shù)密度，常用來(lái)表示氣象目標(biāo)的強(qiáng)度。單位 mm6/m3 7給出后向散射截面的定義式及其物理意義。設(shè)有一個(gè)理想散射體，其截面面積為b ,它能全部接收射到其上的電磁波能量，并均勻地向四周散射，若該理想散射體返回雷達(dá)天線處的能流密度，恰好等于同距離上實(shí)際散射體返回雷達(dá)天線的電磁波能流密度，則該理想散射體的截面面積b就稱為實(shí)際散射體的后向散射截面。后向散射截面是一個(gè)虛擬的面積，它可以用來(lái)定量地表示粒子后向散射能力SSs() = TSs(n):粒子后向散射到雷達(dá)天線處的能流密度，r：粒子離雷達(dá)天4 二r線的距離，Si：到達(dá)降水粒子的入射波能

5、流密度。由于實(shí)際粒子不是理想散射體，所以它的Ob表示，稱為標(biāo)準(zhǔn)后向散射截面不等于其幾何截面。后向散射截面與幾何截面的比值，用 化的后向散射截面。8什么是天氣雷達(dá)工作頻率？什么是天氣雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率？發(fā)射機(jī)發(fā)射的脈沖振蕩頻率就是天氣雷達(dá)工作頻率，決定了發(fā)射脈沖的波長(zhǎng)。每秒產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖的數(shù)目稱為天氣雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率。9什么是波束的有效照射深度和有效照射體積？在徑向方向上，粒子的回波信號(hào)同時(shí)返回雷達(dá)天線的空間長(zhǎng)度為h/2,稱為有效照射深度。在波束寬度0和范圍內(nèi)，粒子所產(chǎn)生的回波同時(shí)到達(dá)天線的空間體積，稱為有效照射體積。10 0 dBZ代表多少反射率因子單位？ 10dBz、30dBZ和40dBZ分別

6、代表多少反射率因子單位？dBZ=10*lg（Z/Z 0）, Zo=1 mm6/m31、0.1、1000、1000011何謂多普勒效應(yīng)？多普勒雷達(dá)測(cè)量回波徑向速度的主要技術(shù)是什么？多普勒效應(yīng)：當(dāng)接收者或者接收器與能量源處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，能量到達(dá)接收者（器）時(shí)頻率的變化。多普勒速度信息是用脈沖處理方法得到的，用這種方法確定從一個(gè)給定的距離段相繼反射回來(lái)的兩個(gè)脈沖之間的相移。速度信息用三個(gè)步驟得到：（1）為了使對(duì)每個(gè) 0.25km的12什么叫距離折疊？什么叫速度模糊？最大不模糊距離和最大不模糊速度的表達(dá)式是什 么？多普勒兩難指的是什么？距離折疊是指雷達(dá)對(duì)產(chǎn)生雷達(dá)回波的目標(biāo)物位置的一種錯(cuò)誤；當(dāng)目標(biāo)位

7、于最大不模糊距離以外時(shí)，雷達(dá)卻把目標(biāo)物顯示在Rmax以內(nèi)的某個(gè)位置。多普勒天氣雷達(dá)能夠測(cè)量的脈沖到下一個(gè)脈沖的最大相移上限是180° （兀），如果一個(gè)目標(biāo)在兩個(gè)脈沖的時(shí)間間隔期間移動(dòng)得太遠(yuǎn)了，它的真實(shí)相移超過(guò)180。，那么雷達(dá)對(duì)此目標(biāo)的速度的第一猜測(cè)值是不正確的，就是速度模糊。最大不模糊距離 Rmax=CT/2=C/（2*PRF） 最大不模糊速度 Vmax=入*PRF/4PRF:脈沖重復(fù)頻率由于Rmax與PRF成反比，而Vmax與PRF成正比，因此不存在一個(gè)單一的脈沖重復(fù)頻率 能夠使Rmax與Vmax都比較大。這通常稱為“多普勒兩難”。13 0.5度仰角，Rmax=460km和7.5

8、仰角，Rmax=115 km時(shí)為什么不大可能產(chǎn)生距離折疊？Sin0.5=0.0087, 460km 處高度 H=16+4km , sin7.5=0.13, 115 km 處高度 H=1+15km14地物雜波有哪幾種？抑制地物雜波的主要思路是什么？普通地物雜波：雷達(dá)波束正常傳播情況下，由高大建筑和地形造成的。異常地物雜波： 在特殊氣象條件下雷達(dá)波束的超折射造成的地物雜波。利用多普勒功率譜可以對(duì)基數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。對(duì)特定的距離庫(kù)，其系列脈沖回波的功率和速度有所不同。通過(guò)檢驗(yàn)每一個(gè)距離庫(kù)回波的多普勒功率譜，可以區(qū)別氣象信號(hào)和雜波信號(hào)。雜波信號(hào)具有較高的回波功率，徑向速度以零為中心分布，譜寬很窄；氣象信號(hào)

9、具有時(shí)間變化的回波功率，徑向速度很少以零為中心分布。15指出超折射在雷達(dá)回波圖上的特點(diǎn)。出現(xiàn)超折射表明當(dāng)時(shí)的大氣狀況怎樣？發(fā)生超折射時(shí)，雷達(dá)回波圖上的地物回波顯著增多、增強(qiáng)。在平顯上，常常是一些呈輻轅狀排列的短線，當(dāng)強(qiáng)度較大時(shí)，這些短線狀的回波相互彌合成片狀。出現(xiàn)超折射表明當(dāng)時(shí)大氣氣溫向上遞增，同時(shí)水氣壓向上迅速遞減， 即出現(xiàn)暖干蓋大氣 層結(jié)。16速度退模糊算法的主要思路是什么？CINRAR-SA 雷達(dá)速度退模糊算法的主要步驟是哪幾步？基于連續(xù)性原則，將每個(gè)速度初猜值與它的周圍的相臨速度值相比較。如果一個(gè)速度 初猜值與它的周圍顯著不同，則采取算法，試圖用另一個(gè)可能的值去替代那個(gè)速度初猜值。1）

10、徑向連續(xù)性檢查；2）九點(diǎn)平均；3）擴(kuò)展搜索；4）環(huán)境風(fēng)表17 Rmax = 300km,雷達(dá)波長(zhǎng)5厘米，Vrmax應(yīng)是多少？若雷達(dá)波長(zhǎng)10厘米，V.max是多少？Rmax=C/2PRFVr max=C M6Rmax 狂5cm : Vr max=8.3m/S； 狂10cm : V r max=16.7m/S；V r max=犬 PRF /418如果一個(gè)模糊的徑向速度值是45節(jié)，它的鄰近值是-55節(jié)，最大徑向速度是 60節(jié)，那么這個(gè)徑向速度的最可能值是什么？65節(jié)19對(duì)流風(fēng)暴分為哪幾種類型？普通單體、多單體，線風(fēng)暴（颶線），超級(jí)單體20雷暴產(chǎn)生的環(huán)境條件主要有哪些？熱力不穩(wěn)定，垂直風(fēng)切變，水汽條件

11、，抬升條件。21垂直風(fēng)切變對(duì)雷暴發(fā)展的主要作用是什么？垂直風(fēng)切變對(duì)對(duì)流性風(fēng)暴組織和特征的影響最大。一般，在一定的熱力不穩(wěn)定條件下，垂直風(fēng)切變的增強(qiáng)將導(dǎo)致雷暴進(jìn)一步發(fā)展。1）使上升氣流傾斜，上升氣流中的降水質(zhì)點(diǎn)能夠脫離上升氣流，不會(huì)因?yàn)橥弦纷饔脺p弱上升氣流的浮力。2）增強(qiáng)中層干冷空氣的吸入，加強(qiáng)風(fēng)暴中的下沉氣流和低層冷空氣外流。再通過(guò)強(qiáng)迫抬升使得流入的暖濕氣流更強(qiáng)烈地上升，從而加強(qiáng)對(duì)流。22雷達(dá)單體生命史分為哪幾個(gè)階段？每個(gè)階段的主要特征是什么？塔狀積云階段、成熟階段、消亡階段。上升氣流，初始回波水平尺度1KM左右，垂直尺度略大，回波頂通常在-4-16度之間，回波底在0度附近；回波同時(shí)向上下增長(zhǎng)

12、，但不接地，最強(qiáng)回波在云體中上部。上升氣流和下沉氣流共存，回波開(kāi)始接地23給出中氣旋的定義凡滿足下列判據(jù)的小尺度渦旋即為中氣旋：（1）核區(qū)直徑小于等于10KM ,轉(zhuǎn)動(dòng)速度（|Vmax|+|Vmin| ） /2超過(guò)相應(yīng)數(shù)值；（2）垂直延伸厚度大于等于 3KM ,大小在10KM左右; （3）前兩個(gè)指標(biāo)都滿足的持續(xù)時(shí)間至少為兩個(gè)體掃描，約12分鐘生命史；（4）核區(qū)的徑向速度隨半徑的增大而增強(qiáng)，過(guò)了中氣旋核區(qū)后隨著距離的增大而減小。24給出超級(jí)單體風(fēng)暴的定義。經(jīng)典超級(jí)單體風(fēng)暴反射率因子回波的主要特征是什么？一個(gè)孤立的強(qiáng)對(duì)流單體， 上升氣流強(qiáng)且有旋轉(zhuǎn)， 具有特殊結(jié)構(gòu)的風(fēng)暴。 在PPI上有“鉤” 狀回波，

13、在RHI上有弱回波“穹窿”、“回波墻”、“懸掛"回波。強(qiáng)度大于 55dBZ,生命史 大于45分鐘。25給出下列小尺度流場(chǎng)特征的雷達(dá)徑向速度示意圖：1）輻合+氣旋式旋轉(zhuǎn)；2）輻散+氣旋式旋轉(zhuǎn)。26強(qiáng)對(duì)流天氣指的是哪些天氣?龍卷、下?lián)舯┝鳌⒈?、暴雨、雷?7強(qiáng)冰雹的主要雷達(dá)識(shí)別判據(jù)有哪些？回波強(qiáng)度最大值及所在高度（-20 C以上），有界弱回波區(qū)或弱回波區(qū)區(qū)域大?。ù螅?，垂直液態(tài)含水量，風(fēng)暴頂輻散，“火焰”回波或“雹釘”28雷暴大風(fēng)的主要雷達(dá)回波特征有哪些？積云發(fā)展過(guò)程中，只要對(duì)流發(fā)展較旺盛，由于相對(duì)強(qiáng)的上升氣流和下沉氣流，地面總會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間的強(qiáng)降水和強(qiáng)陣風(fēng)。冰雹云、多單體風(fēng)暴、超級(jí)單體

14、風(fēng)暴總會(huì)出現(xiàn)雷暴大風(fēng)。確定是對(duì)流性回波后，從強(qiáng)度、回波塊面積及回波體高度來(lái)分析?；夭斕帨囟?22.4 C為界29龍卷預(yù)警的主要思路是什么？天氣背景分析雷達(dá)數(shù)據(jù)分析：反射率因子 +冰雹指數(shù)+中氣旋產(chǎn)品等，確定可能的強(qiáng)風(fēng)暴區(qū)；對(duì)每個(gè) 可能的強(qiáng)對(duì)流風(fēng)暴，分析垂直剖面，垂直風(fēng)切變、中氣旋。30給出你認(rèn)為比較重要的 8個(gè)雷達(dá)導(dǎo)出產(chǎn)品.組合反射率因子、垂直累積液態(tài)含水量、分層組合反射率因子、回波頂、冰雹指數(shù)、 一小時(shí)累積雨量、組合切變、中氣旋。31何謂脈沖風(fēng)暴，其演變的主要特征是什么？可產(chǎn)生哪幾種強(qiáng)對(duì)流天氣？在弱垂直風(fēng)切變環(huán)境中產(chǎn)生的對(duì)流較強(qiáng)的單體風(fēng)暴。下?lián)舯┝?、冰雹、弱龍卷?2有利于雷暴大風(fēng)產(chǎn)生的環(huán)

15、境條件是什么？33有利于強(qiáng)冰雹產(chǎn)生的環(huán)境條件是什么？大的對(duì)流有效位能 CAPE和較大的垂直風(fēng)切變34龍卷的級(jí)別是如何劃分的？用最大風(fēng)速和造成的損害強(qiáng)度劃分，即F等級(jí)，F(xiàn)0F5。FPP等級(jí)，由最大風(fēng)速、路徑長(zhǎng)度、路徑寬度這三個(gè)參數(shù)確定。35多普勒天氣雷達(dá)能為短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)提供哪些線索？反射率因子：降水范圍、系統(tǒng)類型和演變趨勢(shì)（移向和強(qiáng)度變化）回波產(chǎn)品：降水強(qiáng)度分布，降水量分布徑向速度： 降水區(qū)移向和移動(dòng)速度，識(shí)別輻合線、切變和氣旋，低空急流等。36 CINRAD-SA雷達(dá)降水算法主要分哪幾個(gè)步驟？降水檢測(cè)、雨量計(jì)數(shù)據(jù)獲取、反射率因子預(yù)處理、降水率轉(zhuǎn)換、降水累加、利用的數(shù)據(jù)對(duì)估測(cè)值進(jìn)行訂正、生成產(chǎn)

16、品。37雷達(dá)降水估計(jì)誤差主要來(lái)自哪些方面？（1） Z值估計(jì)錯(cuò)誤：地物雜波；非正常傳播（超折射）；波束部分充塞，使 Z值下降;濕的天線罩。（2） Z-R關(guān)系誤差：滴譜分布的變化；混合型降水與亮帶。（3）位于波束以下的影響帶來(lái)的誤差：強(qiáng)水平風(fēng)；雷達(dá)下面的蒸發(fā)；在雷達(dá)下的合并。38下圖中是否有速度模糊出現(xiàn)？估計(jì)圖中向著雷達(dá)的徑向速度大約是多少？Usee Velocity (V27)Rang?: 230 kmResolution: 1.00 kmDaw： Teine H6 in rima: 11:39:53 ROA. £hou5han (580 Height: 43S.3 m Lat: 30

17、/ 4,8 N Long 122/ 6/32 F Mode: PrecipitationVCP 21Cntr: 263deg 116kmEIhv - I.SdcgMai: -27m/s 27 mFF 0 5012 2 1139下圖中為 C波段雷達(dá)的圖像，其中與雷達(dá)東北偏東方向強(qiáng)回波對(duì)應(yīng)的“V”形缺口是由什么造成的？該" V'形缺口的出現(xiàn)可以指示哪種強(qiáng)對(duì)流天氣？VCPBEdBZBase Roflactivity (R19)Raiqe: 200 kmResnlufian 0 fUlf) kmDate: 2006 07 27Time: 07:27:25RDA. EEDS (477)

18、Height; 57rsmLal: 3融電 1 N Long: 110/ 30 E Mode: Precipilation50km 30deg/ Polar:IPolar: 25km 3口dwg40請(qǐng)根據(jù)下圖判斷雷達(dá)上空風(fēng)隨高度變化的主要特征Ra»e VldEily (V26) 口an”： 115 km Rvselulion 0 50 km Oylir 2006 08 29 Tim機(jī) 16:09:57 POA 恭城(MS) Haight 26.4 m La1 33/25/65 N Long 12cxM f t Modw: PrecipvlaliiciiiVCF:21 Cnlr: Udeg DkmElev =WaK- -32m/s 30 m/s41判斷箭頭附近是否存在中氣旋。另外算法識(shí)別出一個(gè)龍卷渦旋特征TVS （右下圖R3）,評(píng)論算法的表現(xiàn)。Kin HRflHElwily 用財(cái)中2期ko 的Him詞ri I .DO hm XOTfff U? hma H1:Q1 IS WEIA .1卜 IMI|hl 1叫修 Lii:重古力I N L«