第一章
1. 简述我国天气雷达发展阶段及未来发展方向。
我国天气雷达发展大体上经历了从模拟天气雷达、数字化天气雷达到多普勒天气雷达的三个发展阶段。
未来:双极化、相控阵、多基地雷达
2. 简述雷达气象的研究内容。
(1) 利用天气雷达，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。
(2)主要内容:基础理论、分析应用、探测方法与技术三部分(填空)。
（问答答法）基础理论方面包括云和降水粒子对雷达波的散射；微波经过大气、云和降水粒子时的衰减；气象条件对雷达波传播的影响，如大气折射、大气不均匀结构的散射等。
分析应用方面包括雷达测量降水和云中的含水量；天气系统(特别是中小尺度系统)的雷达回波在天气分析预报上的应用，在云和降水物理探测研究上的应用；多普勒雷达和各种波长的新型雷达在风的水平结构和铅直结构、铅直气流速度、降水粒子谱、晴空回波、大气湍流等的探测研究中的应用。
探测方法与技术方面包括各种天气雷达资料的处理和传输等。
4. 何谓雷达工作波长、频率，简述其关系。
波长λ：天气雷达发射高频电磁波的一个周期长度。波长不同，雷达性能不同。
频率f：单位时间内完成振动的次数，即每秒钟内发射出电磁波的次数
关系：f=C/λ，C为光速
5. 何谓脉冲宽度、脉冲长度，简述其关系。
脉冲宽度τ：发射高频电磁脉冲波的持续时间叫脉冲宽度
脉冲长度h：脉冲波在空间的长度叫脉冲长度。
关系：h=τ c
6. 何谓脉冲重复频率与脉冲重复周期，简述其关系。
脉冲重复频率F：是每秒钟雷达发射脉冲波的次数。
重复周期T：两个相邻脉冲波之间的时间间隔
它们之间互为倒数关系：F=1/T
11. 简述天气雷达的三种基本观测模式。
（1）圆锥扫描模式
雷达天线在仰角不变，方位进行360°的连续扫描称为圆锥扫描，也称平面位置显示(PPI)观测。
（2）垂直扫描模式
雷达天线方位角不变，仰角进行0-30° (或更高)的上下扫描称为垂直扫描，也称为距离高度显示(RHI)观测。
（3）立体扫描模式
选定的多个不同仰角圆锥扫描的集合称为立体扫描（VOL）。立体扫描一般选用大于200千米的
距离档，从0°仰角开始作圆锥扫描，完成一个圆锥扫描后，依次抬升仰角，进行多次圆锥扫描。
第二章
1. 何谓散射？简述雷达电磁波散射的基本特征。
定义： 当电磁波传播遇到空气介质和云、雨、冰雹等质点时，入射电磁波会从这些质点向四面八方传播相同频率电磁波 ，称散射现象。
特性：（1）目标物越多，散射越强；
（2）粒子散射电磁波的能力与粒子大小、形状、 以及它的电学特性有关 （3）散射只改变能量传输方向,不改变能量形式 （4）雷达波长一定,散射取决于粒子直径与入射波长之比
2. 何谓Rayleigh 散射?何谓Mie 散射？
定义：当雷达波长一定后，散射粒子的散射取决于粒子直径与入射波长之比，d<<λ称为瑞利散
射；d ≈λ称为米散射. 3. 解释名词：
(3)雷达截面： 以入射波能流密度Si 乘以σ,得到一个散射粒子的散射总功率，当散射粒子以这个总功率作各向同性散射时,散射到天线处的电磁波能流密度,
恰好等于该粒子在天线处造成的实际后向散射能流密度,则该面积σ就称为实际散射体的后向散射截面。
(4)雷达反射率:
造成的回波功率大小。
(5)
4. 简述雷达反射率与雷达反射率因子的关系与差别。
雷达反射率与雷达波长有关，不同波长获得的η不能直接比较，而Z 值只取决于云、雨滴谱的分布情况，可通过云雾物理观测方法获得。
第三章
1. 何谓衰减因子？简述其物理意义。
(1)假设没有考虑大气、云、降水等衰减时的平均回波率为1，则考虑大气、云、降水等衰减时的平均回波率的数值大小称为衰减因子K ，K<1；
(2)物理意义：平均回波功率为1时的衰减后平均回波功率。 2. 何谓衰减系数？简述其物理意义并说明与衰减因子的关系。
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。衰减系数的量纲:1/长度
L 。k L 是大气、云、降水等不同因子造成的总衰减
系数。
3. 简述衰减因子的分贝表示法。
4. 简述大气对雷达电磁波衰减的主要特点。
1）气体分子对雷达波的衰减：１.散射可以忽略 2. <2cm时应考虑吸收以吸收为主,对2cm以上的雷达波也可忽略
2）吸收以水汽和氧气为主
5. 简述云对雷达电磁波衰减的主要特点。
①由液滴组成的云的衰减随波长增加而迅速减小；
②液态云的衰减还随温度减小而增加；
③对于10cm波长的雷达波，云的衰减很小，可忽略；
④冰云的衰减要比液态云的衰减小2～3个量级。
6. 简述雨对雷达电磁波衰减的主要特点。
1）单位降水强度的衰减系数K’值除了与温度有关，还与波长有关；
2）除波长λ=3.2cm外，每一相同波长处不同谱型的K’值很接近，没有因滴谱形式不同而出现很大差异；
3）雨的衰减系数ktr一般和降水强度I近于成正比关系；
4）λ=10cm时，雨的衰减小到可以忽略，但K’值随波长变小而很快增大，因此毫米波雷达一般不能用来测雨，而只用于测云；
5）由于雨滴谱分布和降水强度经常是随空间变化的，故在雷达波束所经过的路径上每一段的衰减情况往往不相同。
第四章
1. 试推导均匀分布单个目标物的雷达方程。
2. 写出充塞系数为1,满足瑞利散射条件的雷达气象方程简化形式,并讨论其影响因子。
其中Z为雷达反射率因子，与气象目标物的粒子大小与数密度（气象目标物的谱分布）有关；C由雷达参数和目标物散射特性共同决定，雷达出厂时已设定；R为距离因子；k为衰减因子。⑴雷达参数：①
发射功率P t；②波长λ(振荡频率f)；③脉冲宽度τ(脉冲长度h)；④脉冲重复频率(PRF)；⑤天线增益G；
⑥接收机灵敏度(P min)⑵气象因子的作用；⑶距离因子的影响。
3. 简述dB与dBZ的区别。
dB为分贝表示法，用于表示回波功率的大小；dBZ为反射率因子的分贝表示法，用于表示雷达回波强度。
4. 何谓有效照射深度?何谓雷达距离分辨率?何谓雷达盲区?试分析它们之间的异同。
有效照射深度：波束中径向散射能量能同时回到天线处的距离，为脉冲长度的一半。
雷达距离分辨率：空间径向方向上两个目标物在雷达荧光屏上造成的回波能够区分开来的最小实际距离。
雷达盲区：离雷达站h/2距离内探测不到回波的区域。
相同点：三者均为脉冲长度的一半，即h/2；
不同点：有效照射深度是指散射能量同时回到天线，雷达盲区是指该区域内探测不到回波，距离分辨率是指在两个目标物在雷达荧光屏上造成的回波能够区分开来的最小实际距离。
5. 何谓最大不模糊距离?何谓距离折叠?试解释距离折叠的原因。
最大不模糊距离：发出一个脉冲后到下一个脉冲发出前,雷达波束能向前传播及遇到目标后能返回雷
达的最长距离，即最大探测距离。
距离折叠：当目标位于最大不模糊距离r max以外时,雷达却把目标物显示在r max以内的某个位置的现象；是雷达对回波目标物位置的一种辨认错误。
原因：由于雷达现在不能辨认来自脉冲2以外其他所有以前发出脉冲的回波能量，它认为现在接收到的能量是脉冲2的后向散射。雷达认为它所接收到的后向散射能量来自脉冲2在50n mile处所遇到的目
标物，而不是脉冲1在300 n mile处所遇到的目标物。
第五章
1. 简述天气雷达扫描原理及图像的PPI显示方式。
天气雷达扫描原理：新一代天气雷达是在一系列固定仰角上扫描360o进行采样的，即在某一个仰角，雷达天线绕垂直轴进行360o扫描(即PPI显示方式扫描) ，所采集到的是圆锥面上的资料。在每个仰角上，以雷达为中心，沿着雷达波束向外，径向距离增加的同时距地面的高度也增加。雷达所探测到的任一目标的空间位置(x，y，h)可根据仰角φ、方位角θ、目标距雷达的倾斜距离r求得。
2. 何谓多普勒效应?写出S波段雷达的多普勒频移的计算公式。
定义: 当接收器与能量源处于相对运动状态时，能量到达接收器时频率的变化。
对S波段雷达：
3. 简述CINRAD雷达的径向速度与实际风的关系，及其在PPI上的识别原理。
多普勒天气雷达只能探测到沿雷达径向的风矢量，径向速度只是目标物实际运动速度在雷达探测波束方向的一个分量。
识别原理：（1）雷达波束与实际风向的夹角越大，则径向速度值越小；实际风速越小，径向速度也
越小；
（2）在 PUP上，径向速度的大小和正负是通过颜色变化表示的，一般暖色表示正径向速度，冷色表示负径向速度，因此在分析速度图时，应首先查看色标；
（3）离开雷达的径向速度为正，流向雷达的径向速度为负
4. 简述均匀风场、冷暖平流、辐散辐合、冷暖平流与辐散辐合配置的PPI图像特征。
（1）均匀风场：冷色面积等于暖色面积，径向风速线都是直线，而且所有直线均过中心点，收敛于
雷达站；
（2）冷平流：零径向速度和其它非零径向线方向成反S型方向弯曲；
（3）暖平流：零径向速度和其它非零径向线方向成S型方向弯曲；
（4）辐散：冷色面积少于暖色面积，零径向速度成弓型；
（5）辐合：冷色面积大于暖色面积，零径向速度成反弓型；
（6）暖平流+辐合：暖平流S型的零速度带在显示中心一侧随距离顺转弯向正速度区程度加剧，而
另一侧的零速度带随距离顺转弯向负速度区程度趋缓；
（7）暖平流+辐散:暖平流S型的零速度带一侧弯向负速度区随距离的增加弯曲程度加剧，而另一
侧弯向正速度区随距离的增加弯曲程度趋缓。
5. 何谓最大不模糊速度V max?它与脉冲重复频率PRF和波长λ的关系是什么?
定义：多普勒雷达能够测量的一个脉冲到下一个脉冲的最大相移的上限是180 °(π)。与180°脉冲对
相移所对应的目标物径向速度值称为最大不模糊速度V max 。
6.何谓多普勒雷达的两难问题?简述多普勒雷达速度模糊与距离模糊之间的关系.
①Rmax与Vmax的关系：
②当PRF增大时：Rmax减小，Vmax增大；当PRF减小时：Rmax增大，Vmax减小；没有一个唯一的PRF能够使它们同时达到最大值.这就是多普勒两难。
③最大不模糊速度与最大不模糊距离成反比关系，最大不模糊距离需要低PRF，而最大不模糊速度需要高PRF。
8. 简述体积扫描模式VCP11、 VCP21的取样方式.
VCP11：该模式5分钟完成对14个仰角的扫描,最低两个采用CS/CD模式,中间5个采用B,上面7
个采用CDX。
VCP21: 该模式6分钟完成9个仰角扫描,最低2个采用CS/CD,中间4个采用B,上面3个采用CDX。
第六章
1. 何为多普勒速度零线?有何意义?分析零线时的要点是什么?
定义：当实际风速为零或雷达波束与实际风向垂直时，径向速度为零，称为零速度。径向速度相同的点构成等速度线，零等速线即由沿雷达径向速度为零的点构成。
意义：①该点真实风向与该点相对于雷达的径向互相垂直。一般大气总是处于运动状态，通过零速度点，可以大致判断该点附近区域的风向。零速度点的风向应是从该点邻近的负径向速度区垂直吹向正速度区。(只适用于风向均匀或风向连续变化的情况)
②该点真实风速为零，大气运动速度极小或处于静止状态。如锋面等风向不连续面风速很小，往往显示出零速度色标是属于上述零径向速度。由零速度点组成的零速度带(线)的形状，在风向连续变化的条件下，能估计该带附近区域的风向变化情况。
要点：①零径向速度线是否与向径平行：若零径向速度线与向径平行，则表示风向不随高度增加而变化；反之，若零径向速度线走向不与向径平行，即它是一条曲线，则表示风向随高度增加要变化。
②零线走向有无显著折角：若径向速度线走向有折角，反映了水平流场中有不同方向气流存在,大气
中可能存在锋面、辐合线、槽线等流场系统，则配合正、负中心分布和回波强度分布特征，又可区分属什么天气系统。
③径向速度线走向是否和距离圈平行：若两者平行，这时可能会出现在远离中心(正)和朝向中心(负)沿径向排列的情形。风向和径向平行，零线即为辐合线或辐散线。有时零线为闭合曲线，则表征不同高度上存在风向辐合，即存在风的垂直切变。
2. 分析朝向分量(负)和远离分量(正)分布特征的要点是什么?
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：若大片正区和负区与原点对称，范围大致相等，说明不同高度上水平流场的基本气流一致；反之，若大片正区和负区与原点不对称，范围不相等，说明不同高度上水平流场中存在着不同方向气流，甚至有中小尺度系统存在。
②大片正区和负区是否与向径对称：这条规则在分析锋面和切变线位置时很有用。因为在锋面存在时，正、负中心往往与向经对称排列。
③有无紧密相邻的成对强小尺度正、负中心存在：当有成对沿向径排列的相距较近的(20-50)km强多普勒速度中心或有成对强多普勒速度中心位于某一向径两侧，二个中心间相距很近，这就要分析有强中小
尺度天气系统甚至飑线存在的可能。
④有无多普勒径向速度等值线密集带存在：通常在锋面和飑线附近存在径向速度等值线密集带。等值线愈密，锋面和飑线愈强，后者等值线更密。在分析时还要注意密集带走向是否与向径平行、是否与距离圈平行，这在确定锋面、飑线位置时很有用。
3. 如何根据多普勒速度图像分析高低空的冷暖平流?
①风速不变，风向随高度顺转（暖平流）；②风速不变，风向随高度逆转（冷平流）。
4. 如何根据多普勒速度图像分析高低空的辐散辐合?
①负速度区面积大于正速度区面积（辐合）；②负速度区面积小于正速度区面积（辐散）。
5. 简述冷暖平流与辐散辐合配置的速度图像特征.
暖平流+辐合：暖平流S型的零速度带在显示中心一侧随距离顺转弯向正速度区程度加剧，而另一侧
的零速度带随距离顺转弯向负速度区程度趋缓。
暖平流+辐散：暖平流S型的零速度带一侧弯向负速度区随距离的增加弯曲程度加剧，而另一侧弯向
正速度区随距离的增加弯曲程度趋缓。
冷平流+辐合：冷平流反S型的零速度带一侧弯向负速度区随距离的增加弯曲程度减小，而另一侧的
零速度带弯向正速度区随距离的增加弯曲程度加大。
冷平流+辐散：冷平流反S型的零速度带一侧弯向负速度区随距离的增加弯曲程度增大，而另一侧的
零速度带弯向正速度区随距离的增加弯曲程度减小
6. 简述γ中尺度(2~20km)系统速度图像特征.
①γ中尺度气旋/反气旋流场径向速度图像：在小区域内，当一对最大入流/出流速度中心距雷达(RDA)是等距离时，则表示在该区域内有γ中尺度的旋转存在；沿雷达径向方向，若最大入流速度中心位于左侧，表示为气旋性旋转(图3.27a)；若最大入流速度中心位于右侧，则为反气旋性旋转。
②γ中尺度辐合/辐散流场径向速度图像：由于γ中尺度辐合/辐散流场的尺度较小，其源点或汇点和
整个流场均在雷达的有效探测范围内。在包含γ中尺度辐合/辐散流场的小区域内，沿同一雷达径向方向
有两个最大径向速度中心，若最大入流中心位于靠近雷达一侧，则该区域为径向辐散区；相反，则为径向辐合区。
③γ中尺度气旋式辐合/辐散流场：当一对最大入流/出流中心距RDA不是等距离而且也不在同一个雷
达径向时，若最大出流中心更靠近RDA并且最大入流中心位于雷达径向左侧时，表示小区域内的流场为气旋式辐合；相反，若最大入流中心更靠近RDA并且位于雷达径向左侧时，表示小区域内的流场为气旋式辐散。
④γ中尺度反气旋式辐合/辐散流场：与上述情况类似，还可以有反气旋式辐合和反气旋式辐散。
第七章
4. 简述超级单体风暴回波特征。
1）最强的雷达回波出现在有界弱回波区的左侧，包括冰雹在内的强降水就发生在靠近有界弱回波区的
一侧。
2）在低层，有界弱回波区的右侧经常可以观测到一个钩状的附属物，即钩状回波，它是超级单体的一
个特征性回波。
3）在主要的回波强中心的下游，有一个伸展达60-150公里甚至更远的砧状回波，以及一长达100-300公里的可见砧状云区。
5. 简述冰雹云的雷达回波特征。
(1)冰雹云的雷达回波强度特别强,一般在50dBZ；
(2)回波顶高度高；
(3)上升气流(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(TBSS三体散射长钉）；
(5)RHI上冰雹云的回波特征：
①超级单体风暴中的穹窿(弱回波区)、回波墙和悬挂回波
②冰雹云的强回波中心的高度远比普通雷暴的强回波中心高
③旁瓣回波
④辉斑回波（TBSS三体散射长钉）。
6. 简述TBSS回波特征。
主要特征：三体散射长钉(TBSS)虚假回波位于从强反射风暴核沿着雷达径向向外一定距离，通常具有较低的反射率因子值（一般小于20dBZ）。TBSS的长度取决于显示域值。当显示域值为5dBZ时，TBSS长度通常小于15公里。
1)产生S（10cm）波段雷达三体散射的最小反射率因子在60dBZ左右；
2)TBSS长度与反射率因子核最大强度和强反射率因子核心区的面积大小成密切的正相关，即反射率因子核心强度越大，高反射率因子的区域越大，三体散射长钉TBSS的长度就越长；TBSS出现的最大高度为13km，最低高度是1km；60.3％的TBSS出现在3-6 km高度之间，TBSS在4-5 km高度出现次数最多，然后向上、向下减少；TBSS长度≥10km的出现次数同样以4-5km高度最多，然后向上、向下迅速减少；
3)TBSS主要在雹暴位于雷达的西半边时出现；
4)TBSS的持续时间几乎都超过30分钟.其中持续时间在30-60分钟的情况居多.在出现TBSS时，几乎所有雹暴都降了2cm以上的强冰雹；
5)在湖南北部的统计表明，80％左右的产生2cm以上直径冰雹的强雹暴都产生了三体散射.再考虑到TBSS的持续时间多数在30-60分钟之间，因此TBSS可以作为强冰雹的有效预警指标，可以有效降低强冰雹预警的虚警率；
6)在产生三体散射的23个强雹暴中，有一半以上是超级单体和准超级单体风暴，雹暴中的涡旋有利于大冰雹的形成。
复习思考题 第一章大气概述 1.名词解释：气温垂直递减率、饱和差、相对湿度、露点、饱和水汽压。 2.大气在垂直方向上可分哪几个层次？各层次的主要特征有哪些？ 3.简述臭氧、二氧化碳、气溶胶的气候效应。 4.如何用相对湿度、饱和差、露点温度来判断空气距离饱和的程度？ 5.已知气温和饱和差，如何得出饱和水汽压、水汽压、相对湿度和露点温度？ 第二章辐射能 1.名词解释：太阳常数、大气透明系数(P)、太阳高度、可照时间、日照时间、直接辐射、大 气逆辐射、大气之窗、地面有效辐射、地面净辐射、逆温、平流逆温、辐射逆温、活动积温、有效积温。 2.为什么地面和大气的辐射是长波辐射？为什么说地面辐射是大气的主要能量的来源？ 3.太阳高度角计算公式中都包括哪些要素？如何计算到达地面的直接辐射、总辐射、反射率、 大气透明度？ 4.太阳辐射在大气中减弱的一般规律是什么？贝尔减弱定律的公式。 5.到达地面的太阳总辐射由哪两部分组成？试比较二者的异同及影响因子。论述植物和太阳辐 射的关系。 6.地面有效辐射的公式。影响地面有效辐射的因子有哪些？ 7.写出地面净辐射公式和各项的物理意义。 第三章温度 1.名词解释：逆温、平流逆温、辐射逆温、生物学温度、活动积温、有效积温。 2.写出地面（土壤）热量平衡方程，解释公式中各项的意义。 3.什么叫土壤日较差、气温日较差？影响土壤日较差、气温日较差的因子有哪些？ 4.土温的日变化和年变化有何规律？它与太阳总辐射的日变化和年变化有何差异？ 5.近地层气温的铅直变化规律。 6.简述辐射逆温形成的条件。逆温对农林业生产有何影响？ 7.界限温度的概念，5个界限温度在林业上的作用。 8.如何计算活动积温、有效积温？简述积温在林业生产中的意义。 第四章大气中的水分 1.影响蒸发的气象因子有哪些？ 2.道尔顿定律、蒸散的概念。 3.大气中水气的凝结条件是什么？其达到凝结的途径有哪些？云、露、霜、雾分别是在哪些冷 却方式下产生的？ 4.辐射雾、平流雾的形成条件有哪些？ 5.降水量、降水强度、降水相对变率、降水绝对变率的定义。降水相对变率和绝对变率分别可 用来表示什么？ 6.简述降水形成的原因和种类。 7.从你所学知识说明植物与空气湿度的关系。
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： \
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）
卫星气象学章考试题带 答案 集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
卫星气象学1-4章考试题 一、填空题。每空1分，共45分。 1、卫星气象学是指如何利用（气象卫星探测）各种气象要素，并将（卫星探测）到的资料如何用于大气科学的一门学科。 2、利用气象卫星对大气进行遥感探测称作（气象卫星遥感），亦称（卫星大气遥感）。 3、卫星气象学主要研究（60KM ）以下大气中各气象要素的获取和应用。 4、遥感按工作方式可以分为（主动遥感）和（被动遥感）。 5、(暴雨）和（强雷暴）是灾害性危险天气系统，对人们的生命财产常造成严重损失。 6、卫星作为一个（天体），它要受到其他天体的（引力）的作用。 7、对于第一定律，圆锥截线表示为θcos 112e e a r +-=，θ是矢经与 半长轴之间的夹角，称（真近点角）。 8、由于卫星运动和地球的自转，星下点在地球表面形成一条连续的运动轨迹，这一轨迹称为（星下点轨迹）。 9、由于卫星绕地球公转的同时，地球不停地自西向东旋转，所以当卫星绕地球转一周后，地球相对卫星转过的度数称之为（截距）。 10、当卫星倾角为90°时，卫星通过南北两极，这种轨迹称之（极地轨道）。
11、地面的（散射辐照度）为分子散射、气溶胶粒子散射和地面与大气之间多次散射之和。 12、表示卫星探测分辨率的参数有三个，分别为：（空间分辨率）、（灰度分辨率）和（时间分辨率）。 13、卫星云图的增强处理是对灰度或辐射值进行处理，通过（灰度变化），将人眼不能发现的目标物细微结构清楚的表现出来。 14、从卫星到观测地表面积之间构成的空间立体角称作（瞬时视场）。 15、（等效噪声温度差）是指目标物温度的改变而引起投射到探测器的辐射功率的改变正好等于等效噪声功率时的温度差。 16、光学系统的作用是手机目标物发出的（辐射能），并将其传给探测器。 17、由于云和气溶胶（特别是火山灰）对太阳辐射的强散射作用，导致 到达地面的太阳辐射能减少，称为(阳伞效应或反射效应). 18、当太阳光从水面单向反射至卫星仪器内，则其在卫星云图上表现一片色调较浅的明亮区域，这区域称做（太阳耀斑区）。 19、（黑体）是指某一物体在任何温度下，对任意方向和波长的吸收率或发射率都等于1。
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
复习思考题 第一章 1.名词解释：气温垂直递减率(每上升100m，气温约下降0.65℃，也称气温垂直梯度，通常 以γ表示)、饱和水汽压（p16 饱和空气产生的水汽压力称为饱和水汽压 E）、相对湿度（空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的比值 U）、露点（当空气中水汽含量不变，且气压一定时，使空气冷却到饱和时的温度称露点温度 td）、饱和差（在一定温度下，饱和水汽压与实际空气中水汽压之差成为饱和差 d）。 2.气候与天气的不同有哪些？天气：一个地方某一瞬间大气状态和大气现象的综合称为天气。 气候：一个地方多年间发生的天气状态，既包括平均状态又包括极端状态。 3.平流层和对流层的主要特点有哪些？平流层：①气温随高度的上升而升高②空气以水平运 动为主③水汽含量极少，大多数时间天气晴朗对流层：①气温随高度增加而降低②空气具有强烈的对流运动③气象要素水平分布不均匀 4.臭氧、二氧化碳、水汽和气溶胶的气候效应。臭氧：臭氧能大量吸收太阳紫外线，使臭氧 层增暖，影响大气温度的垂直分布；同时，臭氧层的存在也使地球上的生物免受过多太阳紫外线的伤害，对地球上生物有机体生存起了保护作用。二氧化碳：二氧化碳是植物进行光合作用制造有机物质不可缺少的原料，他的增多也会对提高植物光和效率产生一定影响。 二氧化碳是温室气体，能强烈吸收和放射长波辐射，对空气和地面有增温效应，如果大气中二氧化碳含量不断增加，将会导致温度上升，并使全球气候发生明显变化。水汽：形成各种凝结物如云、雾、雨、雪、雹等，水汽相变过程吸收或放出潜热，引起大气湿度变化，同时引起热量转移，对大气运动的能量转移和变化，地面及大气温度、海洋之间的水分循环和交换，以及各种大气现象都有着重要影响。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。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的产量。气溶胶粒子：使大气能见度变坏，能减弱太阳辐射和地面辐射，影响地面及空气温度。大气气溶胶微粒能充当水汽凝结核，对云、雨的形成有着重要的作用。 5.如何用饱和差、露点温度来判断空气距离饱和的程度？饱和差表示实际空气距离饱和的程 度d=E-e d>0未饱和露点温度：t＞td时，表示空气未饱和；t＝td时，表示空气饱和；t ＜td时，表示空气过饱和。 6.已知气温和相对湿度后，如何得出饱和水汽压、水汽压、饱和差、露点温度。P16 第二章、第三章 1.名词解释：太阳常数（在日地平均距离条件下，地球大气上界垂直于太阳光线的面上所接收到的太阳辐射通量密度，称为太阳常数以S0表示）、 2.大气透明系数(P大气透明系数是表征大气透明度的特征量，是指透过一个大气质量的透射辐射与入射辐射之比。)、 3.太阳高度(太阳光线和观测点地平线间的夹角，以h表示)、太阳直接辐射（太阳以平行光方式投射到与光线相垂直的面上的辐射称为太阳直接辐射用S表示）、总辐射（到达地面的太阳直接辐射和散射辐射之和称为总辐射用St表示）、大气逆辐射（投向地面的这部分大气辐射称为大气逆辐射以La表示）、大气之窗（大气之窗是指地球辐射中波长为8.5到11微米波段的辐射几乎没有为大气所吸收而能全部透过并进入太空，好像大气为这个波段长开了一个窗子，故名为“大气之窗”。）、地面有效辐射（地面有效辐射是地面发射的长波辐射与地面吸收的大气逆辐
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
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。
卫星气象学1-4章考试题 一、填空题。每空1分，共45分。 1、卫星气象学是指如何利用（气象卫星探测）各种气象要素，并将（卫星探测）到的资料如何用于大气科学的一门学科。 2、利用气象卫星对大气进行遥感探测称作（气象卫星遥感），亦称（卫星大气遥感）。 3、卫星气象学主要研究（60KM ）以下大气中各气象要素的获取和应用。 4、遥感按工作方式可以分为（主动遥感）和（被动遥感）。 5、(暴雨）和（强雷暴）是灾害性危险天气系统，对人们的生命财产常造成严重损失。 6、卫星作为一个（天体），它要受到其他天体的（引力）的作用。 7、对于第一定律，圆锥截线表示为θcos 112e e a r +-=，θ是矢经与半 长轴之间的夹角，称（真近点角）。 8、由于卫星运动和地球的自转，星下点在地球表面形成一条连续的运动轨迹，这一轨迹称为（星下点轨迹）。 9、由于卫星绕地球公转的同时，地球不停地自西向东旋转，所以当卫星绕地球转一周后，地球相对卫星转过的度数称之为（截距）。 10、当卫星倾角为90°时，卫星通过南北两极，这种轨迹称之（极地轨道）。 11、地面的（散射辐照度）为分子散射、气溶胶粒子散射和地面
与大气之间多次散射之和。 12、表示卫星探测分辨率的参数有三个，分别为：（空间分辨率）、（灰度分辨率）和（时间分辨率）。 13、卫星云图的增强处理是对灰度或辐射值进行处理，通过（灰度变化），将人眼不能发现的目标物细微结构清楚的表现出来。 14、从卫星到观测地表面积之间构成的空间立体角称作（瞬时视场）。 15、（等效噪声温度差）是指目标物温度的改变而引起投射到探测器的辐射功率的改变正好等于等效噪声功率时的温度差。16、光学系统的作用是手机目标物发出的（辐射能），并将其传给探测器。 17、由于云和气溶胶（特别是火山灰）对太阳辐射的强散射作用，导致 到达地面的太阳辐射能减少，称为(阳伞效应或反射效应). 18、当太阳光从水面单向反射至卫星仪器内，则其在卫星云图上表现一片色调较浅的明亮区域，这区域称做（太阳耀斑区）。19、（黑体）是指某一物体在任何温度下，对任意方向和波长的吸收率或发射率都等于1。 20、如果物体的吸收率（或发射率）随波长而变，则这种物体称作（选择性辐射体）。 21、风云2号静止气象卫星星下点地面分辨率可见光为 （1.25km），红外为（5.0km），水汽为（5.0km）。
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=
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。
第五章气压与风练习题 (一)单项选择 1、风由东吹向西，则称为_____风。 ①东②东南③西④西北 2、在北半球，吹地转风时,背风而立，低压在_____ 。 ①右边②右前方③左边④左前方 3、随着海拔高度增高，气压会______。 ①增大②降低③先增后降④先降后增 4、一个标准大气压等于_____ 百帕。 ①4／3 ②760 ③1000 ④1013 5、在陆地上，_____气压高。 ①春季②夏季③秋季④冬季 6、随着海拔高度的增高，_____增大。 ①大气质量②大气压力③单位气压高度差④大气柱 7、形成风的直接原因是____ 的作用。 ①水平地转偏向力②水平气压梯度力 ③摩擦力④惯性离心力 8、水平气压梯度力的方向是由_____ 。 ①高压指向低压②低压指向高压 ③中间指向四周④四周指向中间 9、在北半球，水平地转偏向力指向物体运动方向的____ 。 ①左前方②右后方③左方④右方 10、___ 越大，地转风的风速越大。 ①纬度②大气密度 ③气压梯度④地球自转角速度 11、梯度风未考虑_____ 的作用。 ①水平气压梯度力②水平地转偏向力 ③惯性离心力④摩擦力 12、在三圈环流中，南、北半球各形成_____ 个气压带。 ①2 ②3 ③4 ④5 13、由于季风影响．在_____ 季，我国东南沿海地区风从大陆吹向梅洋。 ①春②夏③秋④冬 (二)多项选择 14、我国是著名的季风区，夏季盛行_____。 ①东南风②东北风③西南风④西北风⑤东风 15、梯度风是自由大气中空气所受_____相平衡时的运动。 ①水平气压梯度力②水平地转偏向力 ③惯性离心力④重力⑤浮力 16、_____为自由大气中的风。 ①季风②梯度风③海陆风④焚风⑤地转风 17、地转风是空气所受_____相平衡时的运动。 ①重力②浮力③水平气压梯度力 ④水平地转偏向力⑤惯性离心力⑥摩擦力 18、北半球行星风带包括有_____。 ①西北信风带②东北信风带③盛行东风带 ④盛行西风带⑤极地东风带⑥极地西风带 19、_____ 为地方性风。 ①地转风②梯度风③摩擦风④焚风 ⑤海陆风⑥峡谷风⑦山谷风 20、海拔越高，则_____。 ①气压越高②气压越低③空气密度越大
《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 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
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
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 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。