舟山多普勒天气雷达原理与业务应用试题

1、多普勒天气雷达原理与业务应用试题1、新一代天气雷达主要有哪三个部分组成？答：雷达数据采集（RDA ）、雷达产品生成（RPG）和主用户处理器（PUP）。2、雷达数据采集（Radar Data Acquisition、简称RDA，有哪几部分构成? 答：发射机、天线、接收机和信号处理器。3、主用户处理器（Principal User Processor、简称PUP,主要功能是什么? 答：获取、存储和显示产品。4、新一代天气雷达第一级数据是由接收机输出的模拟数据，第二级数据是由信号处理器产生的最高时空精度的高分辨率数据，称为 基数据；第三级数据是由RPG生成的数据,称为产品数据。VCP32四种常用体扫

2、模式。5、新一代天气雷达有哪 4种常用体扫模式？强对流天气过程中最好使用何种扫描模式? 新一代天气雷达有 VCP11、VCP21、VCP31、强对流天气过程中最好使用VCP11体扫模式。6、雷达气象方程为Pr2 2h0.21024(ln2) 2r2'PGrkdr0j ,其中G表示天线增益单位体积i表示雷达波长表示粒子的后向散射截面7、在瑞利散射条件下,i单位体积4|k |2Di6，定义反射率因子单位体积Z D；，则雷达气单位体积r2P"象方程可表示为Z 一r，其中3 P G 2hC赢加1K|2。在不满足瑞利散射条件下，雷达气象方程要表示为同一形式Zer2P-，贝y乙称为等效反

3、射率因子C8、反射率因子和回波功率的表示形式分别定义为dBZZ10 lg Z0(Z0mm6 /m3)Pr和 dB 10 lgP min将雷达气象方r2Pr变换为10lgZ 20lg r 10lg 弋PminC10lg，即 dBZ dBPmin20lgr A，其中 20 Ig r 为C离订正 项,A 10 lg 是只与雷达性能 有关的常数。Pmin9、当天线仰角 0度时，波束路径曲率 K化率。地球与波束路径的相对曲率为Kmdn，即为大气折射指数 n随高度h的递减变 dh1R K，若把Km看作地球表面曲率，雷达波束可以看作是直线传播，则所对应的半径RmKmR一R一为 等效地球半径。,cdn 1 R

4、dh10、已知标准大气折射曲率Kdn , 4dh10 5 km 1，地球半径R 6370km，请计算等效地球半径Rm 。1解：等效地球半径 Rm KmR,cdn1 R dh637058500km6370 4 10 5答：标准大气的等效地球半径为8500公里。11、曲率 K 15.7 10 5 km 1，等效地球半径Rm0，波束路径在地球表面与某层大气之间，依靠地面的反射向前传播，这种大气折射称为超折射 。1/2，称为最大不模糊距离12、电磁波在雷达脉冲重复周期内传播的最大距离的1 C即计算公式max 1CT，或maxClt2 2 PFT其中C为电磁波传播速度，T为脉冲重复周期，PFT为 脉冲重

5、复频率。13、当雷达脉冲重复频率 PFT为250次/秒，已知电磁波的传播速度为 3 105公里，请计算雷达的脉冲重复周期T和最大不模糊距离rm ax。1 1解：T 2.5 10 3秒PFT 2503 105max甘W 600公里）3答：雷达的脉冲重复周期 T为2.5 10秒和最大不模糊距离rm ax为600公里。14、当目标物位于最大不模糊距离rm ax以外时，雷达错误地把它当作同一方向的最大不模糊距离max以内的某个位置，称之为距离折叠。15、最大不模糊距离rmax为300公里，一个位于距雷达360公里处的目标物会发生距离折叠,请计算雷达会错误地把它当作同一方向距雷达多少的位置上。解：该雷达

6、在电磁波每传播 2x300=600公里发出一个脉冲，360公里处的目标物返回到达雷 达时传播了 2x360=720公里，这时雷达已经发出了下一个脉冲，并且传播了120公里，雷达就会错误地把它当成是刚发出的脉冲在120/2=60公里处目标物所返回的。答：雷达会错误地把 360公里处的目标物当作同一方向距雷达60公里的位置上。多普勒16、当接受者与能量源处于相对运动状态时，能量到达接受者时的频率变化称为效应，其多普勒频移fdop竺，其中Vr为运动的相对速度（离开为正）为电磁波波长。17、一个雷达波长10cm,当目标物向着雷达运动的速度为25m/s时的多普勒频移为多少？解:多普勒频移fdop 弘 2

7、 (缪 500(Hz)10 10答:多普勒频移fdop为500赫兹，约为原来频率的1.7 10 5%。18由于多普勒频移fdop很小，一般为约为原来频率的2 10 5%，雷达很难准确测定其频移fdop，但可以通过测量相继返回的脉冲对之间的相位差来确定目标物的径向速度,因为相位差2 2(r r)2 1 0 22r 4 r（0 2竺），所以目标物的径r向速度Vr両PRF，其中r为粒子径向移动距离，有正负（离开雷达为正,4向着雷达为负），故相位差必须。当时，有Vmax严，这时速度的Vmax称为最大不模糊速度。当粒子径向移动速度超过Vmax时，必定会发生模糊 。19、一个波长为10厘米，脉冲重复频率为

8、400次/秒的雷达，其最大不模糊速度 Vmax为多少?最大不模糊距离rm ax为多少？2解: VmaxPRF 10 10400 10(米 / 秒)44max一C一 3價 375（公里）2 PFT 2 400答：其最大不模糊速度 Vmax为10米/秒，最大不模糊距离rmax为375公里。20、在体扫模式 VCP21中，每一仰角使用什么取样方式（CS/CD , B, CDX ） ?仰角（度）0.501.452.403.354.306.009.9014.619.5取样方式CS/CDCS/CDBBBBCDXCDXCDX21、.下图表示为中尺度（2 20公里）的基本速度图，雷达位于图的下方，红色表示反射

9、粒子离开雷达的速度，绿色表示向着雷达的速度，请回答流场的辐合/辐散和气旋/反气旋式特征，并画出流场示意图。答：纯辐散流畅，示意图如下。/ 22、下图表示为 中尺度（2 20公里）的基本速度图，雷达位于图的下方，红色表示反射 粒子离开雷达的速度，绿色表示向着雷达的速度，请回答流场的辐合/辐散和气旋/反气旋式特征，并画出流场示意图。答：纯辐合流畅，示意图如下。xl/23、下图表示为 中尺度（2 20公里）的基本速度图，雷达位于图的下方，红色表示反射 粒子离开雷达的速度，绿色表示向着雷达的速度，请回答流场的辐合/辐散和气旋/反气旋式特征，并画出流场示意图。答：纯反气旋式流畅，示意图如下。中尺度（2

10、20公里）的基本速度图，雷达位于图的下方，红色表示反/辐散和气旋/反气旋24、.下图表示为射粒子离开雷达的速度，绿色表示向着雷达的速度，请回答流场的辐合 式特征，并画出流场示意图。答：纯气旋式流畅，示意图如下。/V中尺度（2 20公里）的基本速度图，雷达位于图的下方，红色表示反射/辐散和气旋/反气旋式答：反气旋式辐散流畅，示意图如下。w25、下图表示为粒子离开雷达的速度，绿色表示向着雷达的速度，请回答流场的辐合 特征，并画出流场示意图。26、下图表示为 中尺度（2 20公里）的基本速度图，雷达位于图的下方，红色表示反射 粒子离开雷达的速度，绿色表示向着雷达的速度，请回答流场的辐合/辐散和气旋/

11、反气旋式特征，并画出流场示意图。答：反气旋式辐合流畅，示意图如下。27、下图表示为 中尺度（2 20公里）的基本速度图，雷达位于图的下方，红色表示反射 粒子离开雷达的速度，绿色表示向着雷达的速度，请回答流场的辐合/辐散和气旋/反气旋式特征，并画出流场示意图。答：气旋式辐散流畅，示意图如下。28、下图表示为 中尺度（2 20公里）的基本速度图，雷达位于图的下方，红色表示反射 粒子离开雷达的速度，绿色表示向着雷达的速度，请回答流场的辐合/辐散和气旋/反气旋式特征，并画出流场示意图。答：气旋式辐合流畅，示意图如下。，风O1歯tl(b)(c)(d)29、下图为水平均匀风场情况下的雷达径向速度示意图，虚

12、线表示风速向着雷达，实线表 示风速离开雷达，请选择垂直风廓线风向风速随高度分布类型组合。风向 速风速类型:风向类型:H(b)(c)r 1答：风向_a，风速虚线表示风速向着雷达， 实线表示30、下图为水平均匀风场情况下的雷达径向速度示意图,风速离开雷达，请选择垂直风廓线风向风速随高度分布类型组合。风向，风速风速类型:K7F/苞 /.坏/y< -亠-(b)(d)风向类型:答:ifln TTn风向(b)00 ICO £70(c)风速31、下图为水平均匀风场情况下的雷达径向速度示意图， 风速离开雷达，请选择垂直风廓线风向风速随高度分布类型组合。虚线表示风速向着雷达， 实线表示风向,风速

13、? It-* '风速类型:(b)风向类型:(b)I(c)虚线表示风速向着雷达， 实线表示风向，风速 IF *： * 风速类型:(c)tir?(d)答：风向b ，风速32、下图为水平均匀风场情况下的雷达径向速度示意图， 风速离开雷达，请选择垂直风廓线风向风速随高度分布类型组合。风向类型:ifln TTnr 1(b)(c)虚线表示风速向着雷达， 实线表示风向 ，风速Ju风速类型:(b)(c)答：风向C_，风速 33、下图为水平均匀风场情况下的雷达径向速度示意图， 风速离开雷达，请选择垂直风廓线风向风速随高度分布类型组合。风向类型:(b)(c)答：风向_c，风速虚线表示风速向着雷达， 实线表

14、示34、下图为水平均匀风场情况下的雷达径向速度示意图,风速离开雷达，请选择垂直风廓线风向风速随高度分布类型组合。风向，风速风速类型:H Fr(d)风向类型:(b)(c)答：风向_a，风速虚线表示风速向着雷达， 实线表示风向，风速35、下图为水平均匀风场情况下的雷达径向速度示意图， 风速离开雷达，请选择垂直风廓线风向风速随高度分布类型组合。风向类型:HFyrrS / 1U / . 1 別£7D350D c0IflC2TO凤向(a)(b)1(c)答：风向b ，风速36、.下图是锋面从西北方向移向雷达时， 选择锋面经过雷达径向速度示意图的排列顺序。到达雷达时和移过雷达时的径向速度示意图,A

15、.abc,B.bca,C.bac,D.cab答：Cb.三体散射剖面40、下图是假定大气中每一高度上的风向、 风速比较均匀情况下的模拟速度图。 度线，图中呈反“ S”形状，则此图表示风向随高度逆 时针旋转，有白色为零速 冷_平流。37热力不稳定是影响风暴强度的主要因子之一，用来衡量热力不稳定大小的最佳参量是对流有效位能CAPE，是气块在给定环境中绝热上升时的正浮力所产生的能量的垂直积分。在温度对数压力（T-lgP）图上，CAPE正比于 气块上升曲线 和 环境温度曲线 从自 由 对流高度（LFC） 至 平衡高度（EL） 所围成的区域的面积。其数学表达式为CAPE g EL Tp Te 。9 LFC

16、 Te38、三体散射现象是雷达波束被大粒子散射到地面后， 地面又将散射波反射到空中， 空中的 粒子散射被雷达接受到而形成， 下图是典型的三体散射的平面图和剖面图， 它表明风暴中存 在 大冰雹 。-"-AZ号J +十*_*富丄,1"2 ta.三体散射平面39、下图是假定大气中每一高度上的风向、风速比较均匀情况下的模拟速度图。白色为零速度线，图中呈“ S”形状，则此图表示风向随高度顺 时针旋转，有暖 平流。41、下图是假定大气中每一高度上的风向、 度线，图中呈直线形状，则此图表示风向随高度风速比较均匀情况下的模拟速度图。 不变 ，风速随高度白色为零速不变 。*'0十至-

17、JS -不42、反射率因子Z与降水率R之间的经验公式为BZ AR ，其中Z单位为mm6 /mm3，a和B为待定参数，R单位为mm/h。新一代多普勒天气雷达 和1.4,请估算新一代多普勒天气雷达探测到1少？ ( 3001458.7A和B的默认值分别为 300lOdBZ和40dBZ回波强度的降水率分别为多解：反射率因子Z110乔 5.2，被定义为11000014717.8)dBZ 10lgZ(Z01mm6 / m3)，即：dBZdBZ 10 IgZ，或 Z10 10，则10dBZ和40dBZ强度的反射率因子为 10 mm6/mm3和6310000 mm / mm 。BZ o由Z AR得R (-)，

18、则10dBZ强度的多普勒默认值的降水率为:0.088 mm/h1 丄R 101.4300肓40dBZ强度的多普勒默认值的降水率为:1丄R 100001.412.23 mm/h300答：10dBZ回波的降水强度为 0.088毫米/小时，40dBZ回波的降水强度为 12.23毫米/小时。43、超级单体风暴常伴随哪些灾害性天气？ 答：冰雹、雷雨大风（大风）、暴洪（强降水）等。44、请列举3种非降水回波。答：地物回波、海浪回波、昆虫和鸟的回波、云回波、大气折射指数脉动引起的回波等。45、请简述超折射回波在反射率因子、径向速度和谱宽产品中的一般表现特征。 答：反射率因子产品特征：强度往往非常强，水平梯度很大，基本上不移动。径向速度产品特征：超折射回波区域的速度值很小，基本上接近于零。谱宽产品特征：超折射回波区域的谱宽值一般都比较大。46、请列举5种常用的强天气分析雷达产品。答：强天气分析（SWA ）、组合反射率因子（CR ）、垂直累积液态水（VIL ）、冰雹指数（HI ）、 中气旋（M ）、龙卷涡旋特征（TVS ）、回波顶（ET ）、风廓线（VWP ）、剖面产品等。+15m/s,47、某雷达探测最大不模糊速度为27m/s，设某点速度值出现了一次模糊，其值为请计算该点真实速度值（即退模糊后的值）为多少m/s？答：真实速度值为：15-2*27=-39 （ m