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第一章引论一、填空1、我国新一代天气雷达业务组网的建设目标是：在我国东部和中部地区，装备（）和（）多普勒天气雷达系统。
2、根据我国雷达布局原则，在我国第二地形阶梯地域和黑龙江、吉林省布设（）频段新一代天气雷达。
3、根据我国雷达布局原则，在天气、气候相近的地区，组网的新一代天气雷达在（）和（）上要尽可能统一。
4、我国《新一代天气雷达系统功能规格需求书》要求：对大范围降水天气的监测距离应不小于（）km；对小尺度强对流天气现象的有效监测和识别距离应大于（）km。
5、我国《新一代天气雷达系统功能规格需求书》要求：雷达探测能力在50km处可探测到的最小回波强度S波段应不大于（）dBZ、C波段应不大于（）dBZ。
6、我国《新一代天气雷达系统功能规格需求书》要求新一代天气雷达应有一定的晴空回波探测能力，在湿润季节应能观测到（）km左右距离范围内的晴空大气中的径向风场分布。
7、新一代天气雷达系统的应用主要在于对灾害性天气，特别是风害和冰雹相伴随的灾害性天气的（）和（）。
它还可以进行较大范围降水的定量估测，获取降水和降水云体的（）。
8、从径向速度图像上可以看出气流的（）、（）和（）的特征，并可给出定性和（）的估算。
9、辐合（或辐散）在径向风场图像中表现为一个最大和最小的（），两个极值中心的连线和雷达的射线（）。
10、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（），中心连线走向于雷达射线（）。
11、具有辐合（或辐散）的气旋（或反气旋）表现出最大、最小值的连线与雷达射线走向（）。
根据中心连线的长度、径向速度最大值、最小值及连线与射线的夹角，可以半定量地估算气旋（或反气旋）的（）和（）。
12、新一代天气雷达采用（）体制，共有7种型号，其中S波段有3种型号，分别为（）。
C波段有4种型号，分别为CINRAD-（）。
13、SA和SB雷达的正式名称分别为CINRAD-SA和CINRAD-SB，在国际上称为（）。
多普勒天气雷达原理与业务应用测验一（一至四章）一、填空题1、天气雷达是探测降水系统的主要手段，是对强对流天气（冰雹、大风、龙卷和暴洪）进行监测和预警的主要工具之一。
2、RDA由四个部分构成：发射机、天线、接收机和信号处理器。
3、PUP可以通过以下三种方式获取产品：（1）常规产品列表；（2）一次性请求；（3）产品-预警配对。
4、S波段和C波段的雷达波在传播过程中主要受到降水的衰减，衰减是由降水离子对于雷达雷达波的散射和吸收造成的。
5、.新一代多普勒雷达估测累计降水分布时，雷达采样时间间隔一般不应超过10分钟，除受本身精度限制外，还受降水类型（Z-R关系）、雷达探测高度、地面降水差异和风等多种因素影响。
6、多普勒雷达能测量的一个脉冲到下一个脉冲的最大相移上限是180度，其对应的径向速度值称为最大不模糊速度。
7、径向速度图中，零等速线呈“S”型表示，实际风随高度顺时针旋转，由RDA处得南风转为现实区边缘对应的西风。
反之，零等速线呈反“S”型表示，实际风随高度。
逆时针旋转，由RDA处得南风转为现实区边缘对应的东风。
8、WSR-88D和我国新一代天气雷达的脉冲重复频率在300-1300范围内。
9、多普勒天气雷达的最大不模糊距离与雷达的脉冲重复频率成反比，相应的最大不模糊速度与脉冲重复频率成正比。
10、对于SA和SB型雷达，基数据中反射率因子的分辨率为1K M×1°，而径向速度和谱宽的分辨率为0.25K M×1°。
11、积状云降水一般有比较密实的结构，反射率因子空间梯度较大，其强度中心的反射率因子通常在35dbz以上，而层状云降水回波比较均匀，反射率因子空间梯度较小，反射率因子一般大于15dbz而小于30dbz。
12、雷达波束和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。
13、如果一个模糊的径向速度值是 45 节，它的邻近值是-55 节，最大不模糊径向速度是 60节，那么这个径向速度的最可能值是节（-75）14、我国的新一代天气雷达主要采用（VCP11、VCP21、VCP31）三种体扫模式。
新一代天气雷达观测规定(第二版)综合观测司二○一八年十二月第一章总则第一条本规定是在《新一代天气雷达观测规定》（见气测函〔2005〕81号）基础上，为适应新一代天气雷达业务发展，进一步加强对新一代天气雷达业务的管理，依据《中华人民共和国气象法》和《气象设施和气象探测环境保护条例》修订而成。
第二条新一代天气雷达是指中国气象局布网的S波段、C波段多普勒天气雷达，其主要观测目的是监测和预警灾害性天气，特别是热带气旋、暴雨、冰雹、雷雨大风、龙卷、雪暴以及其它天气系统中的中小尺度结构等。
第三条新一代天气雷达观测业务是气象观测业务的重要组成部分，主要包括数据采集、处理、存储、传输、质控、整编、归档和雷达系统的维护维修、定标及气象探测环境保护等内容。
第二章岗位要求与职责第四条新一代天气雷达观测人员应具备相关专业大专及以上学历或中级及以上技术职称，了解雷达基本结构和原理，掌握雷达维护维修、定标及回波分析等技能。
第五条新一代天气雷达观测人员主要职责:（一）按照本规定开展观测工作，确保重大灾害性天气观测无遗漏和资料的可靠性、完整性、及时性及真实性。
（二）填写、保管各种电子和纸质记录、表簿及技术档案。
（三）执行雷达运行、监控和其他有关规章制度。
（四）负责雷达系统运行保障、工作模式选择、雷达系统适配参数和元数据参数管理、软件维护。
（五）负责雷达系统定标，以及雷达系统和附属设备的维护、保养与检修，保证雷达系统和附属设备稳定运行。
(六)负责雷达观测资料的整编、刻录（拷贝）、归档、存贮、可靠性检查。
第三章探测环境与保护第六条雷达站址环境及相关要求如下：（一）在雷达主要探测方向，包括重点服务地区和重要天气过程的主要来向，其遮挡物对雷达电磁波的遮挡仰角不应大于0.5︒，其他方向的遮挡仰角不应大于1︒，孤立遮挡方位角不应大于1︒，且总的遮挡方位角不应大于5︒，邻近雷达能覆盖该遮挡区域的则可适当降低要求。
（二）雷达站周边不能有影响雷达工作的电磁干扰，一旦出现干扰，相关管理部门应及时向当地无线电管理委员会提出申请，协调解决。
新一代多普勒天气雷达产品及其在短时天气预报中的应用杨引明上海中心气象台二零零二.二目录第一讲：新一代多普勒雷达基本构成及雷达产品生成数据流简介 (4)1．1 基本构成 (4)1．2 数据采集子系统（RDA） (5)1．3 产品生成子系统（RPG） (7)1．4 主用户处理子系统（PUP） (8)第二讲：雷达基本产品的生成、调阅和应用 (9)2．1 基本反射率因子（R） (10)2．2 平均径向速度（V） (12)2．3 速度谱宽（W） (14)第三讲：由基本反射率因子导出产品的生成、调阅和应用 (16)3．1 组合反射率因子（CR） (18)3．2 组合反射率因子廓线（CRC） (20)3．3 反射率因子剖面（RCS） (22)3．4 分层组合反射率因子平均值（LRA） (24)3．5 分层组合反射率因子最大值（LRM） (26)3．6 弱回波区（WER） (28)3．7 风暴跟踪信息（STI） (30)3．8 风暴结构（SS） (34)3．9 冰雹指数（HI） (36)3．10 回波顶高（ET） (40)3．11 回波顶高廓线（ETC） (42)3．12 垂直积分液态含水量（VIL） (44)3．13 强天气概率（SWP） (46)3．14 一小时降水量（OHP） (48)3．15 三小时降水量（THP） (50)3．16 风暴总降水量（STP） (52)3．17 用户可选降水量（USP） (54)3．18补充降水资料（SPD） (56)3．19一小时数字降水阵列（DPA）……………………………………………………(58).第四讲：由基本速度资料导出产品的生成、调阅和应用 (59)4．1 风暴相对平均径向速度图（SRM） (60)4．2 风暴相对平均径向速度区（SRR） (62)4．3 平均径向速度场剖面（VCS） (64)4．4 速度方位显示（V AD） (66)4．5 速度方位显示风廓线（VWP） (68)4．6 中尺度气旋（M） (70)4．7 龙卷涡旋标志（TVS） (74)4．8 组合切变（CS） (78)4．9 组合切变等值线（CSC） (80)第五讲：由谱宽资料导出产品其它产品的生成、调阅和应用 (82)5．1 谱宽剖面（SCS） (83)5．2 分层组合湍流平均值（LTA） (85)5．3 分层组合湍流最大值（LTM） (87)5．4 组合矩（CM） (89)5．5 强天气分析（SWA） (91)第六讲：新一代多普勒雷达产品在局地暴雨预测和监测中的应用 (96)（6．1）、暴雨形成的条件 (96)（6．2）．形成暴雨常见的对流回波系统 (96)(6．3)．WSR-88D多普勒天气雷达降水探测算法及评估 (97)（6．4）．基于WSR-88D多普勒天气雷达的暴雨监测 (100)（6．5）．个例分析 (102)第七讲：新一代多普勒雷达产品在冰雹预测和监测中的应用 (106)(7．1)．利用新一代多普勒雷达产品冰雹监测流程 (106)H (106)(7．2)．强冰雹概率指数hail第八讲：新一代多普勒雷达产品在龙卷风预测和监测中的应用 (108)(8．1)．龙卷风的定义、强度等级和分类 (108)(8．2)．龙卷风产生多普勒天气雷达资料特征 (108)(8．3)．WSR-88D多普勒天气雷达的龙卷风探测方法 (110)(8．4)．龙卷风的监测和预警流程 (113)(8．5)．个例分析 (116)一. 新一代多普勒雷达基本构成及雷达产品生成数据流简介与常规天气雷达不同，WSR—88D多普勒天气雷达是全相干脉冲多普勒天气雷达，它包含三个微机控制的工作单元，每个单元又由若干次级单元组成，为了准确、合理的操作该雷达，并最有效的使用WSR—88D多普勒天气雷达产品，对这三个工作单元、它们的次级单元、以及相互间的数据信号流有一个简要的了解是必要的。
多普勒雷达速度退模糊方法分析陈宏波;闵锦忠;丁文文;蒋骏;钱昊钟【摘要】速度退模糊方法的基本思路一般是先找到可靠观测,以可靠观测为基础进行空间连续性检查.文章设计了模拟的雷达径向风资料,对比了两种典型的自动退模糊方法,一种Zhangjian的基于零风速线的方法;另外一种是Xuqin的基于反演平均风的方法.模拟资料的检验结果表明:(1)Zhangjian的方案对零风速线与某一条径线较匹配时,会取得较好效果,否则找不到弱风区,退模糊失败;(2)Xuqin的方案对非线性很敏感,非线性越强,效果越差.文中设计了一种寻找弱风区确切位置的算法.使用模拟资料的测试效果表明,新方案继承了零线方案的优点,另外,当零风速线的走向与观测径线差异较大时,仍然可以取得较好的结果.【期刊名称】《内蒙古气象》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】6页(P18-23)【关键词】多普勒雷达;退模糊;零风速线【作者】陈宏波;闵锦忠;丁文文;蒋骏;钱昊钟【作者单位】南京信息工程大学,江苏南京210044;常州市气象局,江苏常州213000;南京信息工程大学,江苏南京210044;金坛市气象局,江苏金坛213299;常州市气象局,江苏常州213000;宜兴市气象局,江苏宜兴214206【正文语种】中文【中图分类】P415.2多普勒雷达观测资料在临近预报和数值预报中都起着重要作用。
雷达资料的时空分辨率使其几乎可以实时提供雷达附近数百公里范围内的降水、风场、大气中水汽和冰粒等气象状态的信息，这对提高临近预报甚至是短时预报的水平起到了几乎不可替代的作用。
另外，将雷达资料应用于数值预报中时，使用适当的同化方式可以为数值预报模式提供一个更加准确的初始场，进而改善数值预报效果。
因此，雷达数据的质量就显得尤其重要。
受到脉冲重复频率（PRF）和波长（λ）的限制，存在一个最大不模糊速度（Vmax）。
当实际风速（VT）超过这个速度时，就会发生模糊，观测值是V0，n是折叠次数，取值0,1,2等[1]。
民航气象雷达执照考试题解答1多普勒天气雷达主要由几个部分构成？每个部分的主要功能是什么？答：主要由雷达数据采集子系统（RDA ），雷达产品生成子系统（RPG ），主用户终端子系统（PUP ）三部分构成。
RDA 的主要功能是：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本数据。
RPG 的主要功能是：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产品，并将产品通过窄带通讯线路传给用户，是控制整个雷达系统的指令中心。
PUP 的主要功能是：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监视器上。
2多普勒天气雷达的应用领域主要有哪些？答：一、对龙卷、冰雹、雷雨大风、暴洪等多种强对流天气进行监测和预警；二、利用单部或多部雷达实现对某个区域或者全国的降水监测；三、进行较大范围的降水定量估测；四、获取降水和降水云体的风场信息，得到垂直风廓线；五、改善高分辨率数值预报模式的初值场。
3我国新一代天气雷达主要采用的体扫模式有哪些？答：主要有以下三个体扫模式：VCP11——规定5分钟内对14个具体仰角的扫描，主要对强对流天气进行监测；VCP21——规定6分钟内对9个具体仰角的扫描，主要对降水天气进行监测；VCP31——规定10分钟内对5个具体仰角的扫描（使用长脉冲），主要对无降水的天气进行监测。
4天气雷达有哪些固有的局限性？答：一、波束中心的高度随距离的增加而增加；二、波束宽度随距离的增加而展宽；三、静锥区的存在。
5给出雷达气象方程的表达式，并解释其中各项的意义。
答： P t 为雷达发射功率(峰值功率)； G 为天线增益；h、：天线在水平方向和垂直方向的波束宽度；r 为降水目标到雷达的距离；：波长；m ：复折射指数；Z 雷达反射率因子。
6给出反射率因子在瑞利散射条件下的理论表达式，并说明其意义。
答：∑=单位体积6i D z ，反射率因子指在单位体积内所有粒子的直径的六次方的总和，与波长无关。
新一代天气雷达速度退模糊算法熊兴隆;赵静;蒋立辉【摘要】Velocity dealiasing algorithm has an important influence on later data assimilation and short-term weather forecast for China new generation weather radar． An improved algorithm based on combined shear detection and across-shaped multi-scale window is proposed, solving false velocity dealiasing problems in isolated echo region and high shear region． Firstly, the new data preprocessingmethod ″MDV″( minimum distance velocity) is used to optimize the data． Secondly, compare the shear threshold with the difference value that between the radial velocity value and the reference velocity value, according to the comparison result, velocity dealiasing starts in the azimuth direction and then in the radial direction． Then, isolated echoes away from the radar use the reference velocity value found from a cross-shaped multi-scale window． The velocity dealiasing algorithm is tested many times by the extreme weather radar radial velocity of S-band China new generation weather radar．The result shows that, the new algorithm′s accuracy is better than WSR-88D′s, in case with high shear and isolated echo.%速度退模糊算法对新一代天气雷达后期数据同化及短时临近预报具有重要影响.针对在高切变和孤立回波情况下速度退模糊出现错误的问题,提出了基于联合切变检测和十字形多尺度窗口的速度退模糊改进算法.首先,采用MDV(mininum distance velocity, MDV)数据预处理方法进行全局数据优化.其次,将当前速度库和参考库的差值与切变阈值相比较,根据对比结果,分别进行切向和径向的退模糊.然后,在远离雷达的孤立回波区域,建立一种十字形多尺度窗口,实现参考库的确定,进而完成全方位的速度退模糊.使用我国新一代天气雷达(CINRAD-SA)在极端天气情况下的实测数据对该算法进行了多次验证.结果表明,在高切变和孤立回波情况下,该算法的速度退模糊准确率较高,优于新一代天气雷达中运行的WSR-88D速度退模糊算法.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)018【总页数】7页(P175-181)【关键词】速度退模糊;新一代天气雷达;多尺度窗口;参考库;速度库【作者】熊兴隆;赵静;蒋立辉【作者单位】中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室,天津 300300;中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室,天津 300300;民航气象技术研究所,天津 300300【正文语种】中文【中图分类】P412.2新一代天气雷达具有高时空分辨率，不仅能够探测晴空模式下的风场信息，还能对降水模式下的风场和强度进行有效探测[1,2]。
由于天气雷达脉冲重复频率fPRF及波长λ性能参数的限制，使得天气雷达具有最大探测速度(即最大不模糊速度)VN=λfPRF/4。
当径向速度超过天气雷达的最大探测速度时，就会出现速度模糊现象。
速度的模糊问题影响了新一代天气雷达后期数据同化及短时临近预报[3—6]的准确性和可靠性，因此研究速度退模糊算法具有十分重要的意义。
近年来，针对新一代天气雷达速度退模糊的问题，国内外相关学者开展了大量的研究工作，发展了多种算法。
1977年Ray等[7]提出沿一维径向进行速度退模糊算法，但若整片回波区域模糊则退模糊会出现错误。
2002年梁海河等[8]提出“双径向-双切向”的速度退模糊算法，以人机交互的方法来确定参考库，需要处理大量业务数据时效率较低。
2006年Zhang[9]提出二维多途径速度退模糊算法，在弱风区寻找初始径向进行全方位退模糊，虽然提高了算法的准确性和可靠性，但该算法在孤立回波情况下退模糊效果不理想。
2009年蔡亲波等[10]在Zhang Jian算法的基础上作出改进，正确的保留了切变区，但在孤立回波区域存在大范围无回波数据和距离折叠时，存在退模糊失败的问题。
2013年董文雪等[11]使用GRAPES-RUC系统获取参考风的方式进行速度退模糊，但系统的分析场资料时空分辨率低，在小尺度情况下不能提供准确的参考风。
2015年庄庭[12]提出的双脉冲重复频率技术一定程度上提高了数据质量，但是对天气雷达整个系统性的要求较高,而且在极端天气情况下也会出现速度模糊。
针对在高切变和孤立回波情况下速度退模糊出现错误的问题，提出了基于联合切变检测和十字形多尺度窗口的速度退模糊改进算法。
算法的优点在于：① 速度退模糊前，采用新的数据预处理方法“MDV”，检测和剔除数据中存在的噪声，并处理数据的缺测问题。
② 进行切变检测时，当前速度库和参考库的差值与切变阈值相比较，根据对比结果，先切向后径向的顺序进行退模糊。
③ 在参考数据较少的孤立回波区域，建立十字形多尺度窗口寻找参考库进行速度退模糊。
④ 对速度色标进行了细致的划分，更加直观、便捷的观测速度的大小。
本文于Zhang[9]提出的二维多途径速度退模糊算法基础上作出改进，对高切变和孤立回波情况下的模糊数据进行处理。
速度退模糊前先对原始数据进行标识，无效数据(无回波数据)标识为0，有效数据标识为1，退模糊后的正确数据标识为2。
改进后的算法主要分为五个步骤。
1.1 数据预处理方法“MDV”由于雷达的系统噪声和外部的飞机、无线电等的干扰，新一代天气雷达回波中经常出现一些孤立、离散的噪声数据。
另外还存在因地物阻挡、实际无回波等原因造成雷达回波数据的缺测现象。
若直接对雷达数据资料进行退模糊，会对后期算法反演造成严重影响，例如导致风切变的误判、风场散度提取错误等。
基于风场的连续性原则，采用阈值方法剔除噪声，并通过MDV(minimum distance velocity)补缺测值来实现全局数据的优化。
(1)根据速度数据的扇形特征，建立表1中的M×N的多尺度窗口。
表1中，M表示切向上的速度库数，N表示径向上的速度库数。
(2)统计窗口内有效数据占窗口总数MN的比例kp。
(3)以比例kp的值作为剔除噪声和补缺测值的基准。
若窗口中有效数据个数比例kp<k1，将该点视为无效数据，根据式(1)对其进行噪声剔除。
式(1)中：k1为剔除噪声的阈值，“-999”表示无效数据，为窗口中心点更新后的值。
若窗口中有效数据个数比例kp大于或等于阈值k2时，且该点为无效数据，需对其进行补值，测值的原则为选取距离窗口中心最近的速度库。
窗口中心点补缺测值公式为式(2)中：k2为补缺测值的阈值，Vm,n是与窗口中心点距离最近的速度库。
经过去噪和补值后，孤立点和散点都被剔除，雷达回波边缘轮廓更加清晰，提高了速度退模糊算法的效率。
1.2 寻找初始径向正确的初始径向是速度退模糊的基础。
零速度线是理想的初始径向，然而，实际中零速度线剧烈弯曲，因此初始径向要在弱风区进行寻找和定位，逐条径向进行搜索，以相邻速度库没有强切变为原则，需满足：|Vi,j-Vi,j-1|<αVN式(3)中：Vi,j和Vi,j-1代表径向上相邻速度库；α为一个可调参数，缺省值为0.8；VN是天气雷达的最大探测速度，取27 m/s。
对于满足上述条件的径向，计算径向的速度平均值：，|Vi,j|<βVN式(4)中：N表示连续的无强切变的有效速度库数，缺省值为40；β为可调参数，缺省值取0.3。
对于所有满足条件的初始径向，如果VM1的符号从连续2根径向到下一个连续的2根径向发生变化，那么选取中间N值最大的一根作为初始径向。
1.3 初始三根径向取均值VM1作为参考库对初始径向进行退模糊。
如果速度库满足式(5)，则将其标识为2，否则，采用式(6)进行修正。
若修正后的值不满足式(5)，则确定更多正确数据后进一步处理。
相邻的两根径向,利用初始径向上正确的速度库作为参考点，在切向上进行退模糊：|Vi,j-VM1|<γVN±2nVN，n=0,±1,±2式中，γ的缺省值为0.4。
1.4 第一轮全方位速度退模糊经过前面三个步骤，得到已退模糊的初始三根径向。
全方位速度退模糊从初始径向开始，按照顺时针和逆时针180°逐条径向进行处理。
每条径向退模糊分两步：第一步切向上退模糊，第二步径向上退模糊。
第一步在切向上搜索参考库进行退模糊，参考库VR满足以下条件。
(1)切向上，同一距离圈上三个已退模糊的速度库。
(2)各相邻速度库之间没有强切变。
(3)三个速度库的平均值Vave。
获取参考库后，速度库采用式(7)判断是否模糊，模糊则采用式(6)进行修正。
如果修正后的数据不满足式(7)，则下一轮进行处理。
|Vi,j-Vave|<αVN第二步在径向上搜索参考库进行退模糊，参考库满足以下条件。
(1)该点远离回波边缘。
(2)在径向上，该点两侧各有两个标识为2的数据，且这五个速度库满足式(2)。
(3)在切向上，至少有三个标识为2的数据，且这三个速度库满足式(2)。
在径向上确定参考库后，沿着朝向雷达和离开雷达两个方向同时进行速度退模糊。
第一轮全方位退模糊，在严格的限制条件下，进行多次退模糊处理，得到更多正确的数据。
1.5 第二轮全方位速度退模糊第二次处理标识为1的数据，在寻找参考库时，算法在径向和切向上的搜索范围逐渐放宽。
退模糊的过程和第一轮相同。
