多普勒天气雷达原理与业务应用思考题
多普勒天气雷达原理与业务应用测验1(答案)剖析
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。
多普勒天气雷达原理与业务应用
多普勒天气雷达原理与业务应用摘要：多普勒雷达是世界上目前为止最先进的雷达，有“超级千里眼”之称。
相较于传统天气雷达，多普勒天气雷达能够监测到与地面垂直距离在8－12公里范围内的对流云层的产生和变化，能够判断云层的移动速度，对于天气的预报结果而言会极大的减小误差。
为了对天气进行精准预测，各类型的天气探测设备不断涌现，本文主要是对多普勒天气雷达的原理和应用范围进行简单分析。
关键词：多普勒天气雷达、原理、应用引言：随着科学技术的发展和社会的进步，人们对不可控事物的掌控欲望逐步增强。
天气的变化是影响人们劳作、改变人们生活规律的主要原因，以前天气的不可预测性使人们不能够根据天气进行合理的劳作安排。
因此人们开始向探测天气方面进行研究，多普勒天气雷达是目前为止最有效的天气探测设备。
其应用范围宽泛，探测效果优良。
天气雷达的工作原理和普通的雷达一样，通过定期向高空发射电磁脉冲，之后通过接收器接受被高空气象反射回来的电磁脉冲，并通过计算机进行处理和显示，达到探测天气的目的。
1842年，奥地利数学家多普勒在经过铁路交叉处时，发现了火车由远及近时汽笛声变响，反之亦然。
他对这种现象进行研究，研究表明这种现象时由于震源与观察者之间产生了相对运动。
后人为了纪念，将这种现象称之为多普勒现象。
二十世纪七十年代以来，多普勒效应被广泛用于武器火控和天气探测等方面。
多普勒天气雷达比一般天气雷达发射的电磁脉冲波长更短，并且能够在探测降雨位置、强弱基础上可以帮助分析天气的性质以及对流天气等[1]。
多普勒天气雷达的主要应用领域1.强对流天气的监测和预警强对流天气包括雷暴、雷暴大风、冰雹、暴雨和龙卷风等天气现象。
一般而言，强对流天气都是危险天气，对于人们的日常生活和社会生产会产生重大影响。
因此对于强对流天气的监测显得尤为重要，多普勒天气雷达对于研究强对流天气具有重要意义。
对于风暴的研究，不同的角度具有不同优劣性，从简单的二维回波区域到具备显示具有物理意义的三维虚拟体，为强对流天气的跟踪和提前预测展开了新的发展层面。
多普勒天气雷达技术在天气预报中的应用研究
多普勒天气雷达技术在天气预报中的应用研究天气预报一直是人们非常关注的话题，预报准确度越高，对人们的生产、生活、出行等方面的影响也就越大。
随着科技的发展，多普勒天气雷达技术被广泛应用于天气预报中，它的出现大大提高了天气预报的准确性，对社会的发展产生了积极的影响。
一、多普勒天气雷达的基本原理多普勒天气雷达是一种测量降雨信息的设备，它主要是以微波的特性来进行信号扫描，可以在室内通过电脑来进行分析。
它的基本原理是利用雷达波束的频率差异，来确定降水粒子的速度以及其运动方向。
当雷达波经过降雨粒子时，粒子所带有的速度会对雷达波的频差造成影响，从而使得雷达信号出现了“频移”。
二、多普勒天气雷达在天气预报中的应用在天气预报中多普勒天气雷达技术的应用，主要是用来分析和预测降雨的状况。
通过多普勒雷达技术，天气预报人员可以更准确地测量降雨强度、降雨率和降雨的时间等信息，并且可以及时掌握风向、风速和预计的强度。
同时，还可以通过雷达数据的分析，了解冰雹、飞沫、雾霾等特殊降水情况。
1.实时更新天气数据多普勒天气雷达的优势在于数据的实时更新，能够相对准确预报未来的天气情况。
在多普勒天气雷达的帮助下，气象专家和相关部门能够更加及时地掌握到天气情况的变化。
2.提高天气预报的准确性利用多普勒天气雷达技术，天气预报可以更加精准逼真。
天气预报人员可以对降水强度、降雨率、降雨时间以及降雨位置进行精准掌握，使得天气预报的准确度得到了大幅提高。
三、多普勒天气雷达技术在不同场合下的应用1.气象预警和预报通过多普勒天气雷达技术，我们不仅可以及时得知降水情况，还能对强雷暴、龙卷风等极端天气进行预警，有效避免了因恶劣天气带来的不利影响。
2.水利灾害预测多普勒天气雷达技术还可广泛应用于水利灾害预测中，如山洪、泥石流等。
通过精准测量降雨信息，可以及时发布预警信息避免灾害的发生。
3.农业生产多普勒天气雷达技术还被广泛应用于农业生产中，通过及时地获取降雨情况，可以为农民们提供更加精准的农业气象服务，帮助农民制定农业生产计划。
舟山多普勒天气雷达原理与业务应用试题
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 。
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、VCP32四种常用体扫模式。
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ii kdr t r rr h G P P 单位体积∑⎰=-σψπθφλ02.0222210.)2(ln 1024，其中G 表示 天线增益 ，λ表示 雷达波长 ， σ表示 粒子的后向散射截面 。
7、在瑞利散射条件下，单位体积单位体积∑∑=6245||ii Dk λπσ，定义反射率因子单位体积∑=6i DZ ，则雷达气象方程可表示为C P r Z r 2= ，其中2223||)2(ln 1024K h G P C t λθφπ=。
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CP r Z re 2=，则e Z 称为 等效反射率因子 。
8、反射率因子和回波功率的表示形式分别定义为 0lg10Z Z dBZ ⋅=（10=Z 36/m mm ）和minlg 10P PdB r⋅=，将雷达气象方程CP r Z r2=变换为minmin lg 10lg10lg 20lg 10P CP P r Z r -+=，即A r dB dBZ -+=lg 20，其中r lg 20为 距离订正 项，minlg10P CA =是只与 雷达性能 有关的常数。
雷达第二阶段考题及答案（2）
雷达第二阶段考题及答案（2）单位: 姓名:《多普勒天气雷达原理与业务应用》第二阶段考试题答案（2）一、填空题（每空格1分，共30分）1、对流风暴通常由（一个或多个对流单体）组成。
2、深厚对流的触发通常是由（中尺度天气系统或地形）提供的。
3、对流有效位能CAPE 与最大上升气流速度W max 的关系是：（ W max ＝(2CAPE)1/2 ）。
4、垂直风切变是指（水平风速（包括大小和方向））随高度的变化。
5、边界层辐合线在雷达反射率因子图上呈现为（窄带回波，强度从几个dBz 到十几个dBz 。
）。
6、风暴相对气流是指在某个层次上，（相对地面风速V 减去风暴运动速度C ）。
7、相对风暴气流能够反映低层（入流气流）强度，从而有助于确定（新生上升气流）发展的位置及其潜在强度；8、沿流线方向的涡度决定了（上升气流）所产生的旋转的潜势。
9、风暴相对螺旋度是指相对风暴（风场和顺流线方向涡度）的积分效应；10、风暴相对螺旋度可以用以估算垂直风切变环境中风暴运动所产生的（旋转潜势）。
11、在龙卷的发展过程中，还应该考虑其他的因子，比如（ CAPE 、中层的风暴相对气流强度、入流层实际厚度）等。
12、多单体风暴的传播是（不连续的），超级单体风暴也有传播现象，它的传播运动看上去是（连续的），13、速度矢端图是用以反映垂直风廓线信息的一种工具，是由各个层的（切变风矢量）组成的。
其长度表示（切变矢量）的强度，曲率表示（风切变矢量随高度）的变化。
14、深厚持久的（中气旋）是超级单体风暴最本质的特征。
超级单体只产生在中等到强的（垂直风切变）环境中。
15、超级单体风暴依据对流性降水强度和空间分布特征可分为（经典型超级单体风暴、强降水型（HP）超级单体风暴和弱降水型（LP）超级单体风暴）三类。
16、强降水超级单体风暴产生的强天气主要有（各种级别的龙卷、冰雹、下击暴流和暴洪等。
）。
17、弱降水超级单体风暴产生的强天气主要有（大冰雹，有时有龙卷）。
6、多普勒天气雷达原理与应用.doc
第六部分 多普勒天气雷达原理与应用（周长青）我国新一代天气雷达原理；天气雷达图像识别；对流风暴的雷达回波特征；新一代天气雷达产品第一章 我国新一代天气雷达原理一、了解新一代天气雷达的三个组成部分和功能新一代天气雷达系统由三个主要部分构成：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 ）。
二、了解电磁波的散射、衰减、折射散射：当电磁波束在大气中传播，遇到空气分子、大气气溶胶、云滴和雨滴等悬浮粒子时，入射电磁波会从这些粒子上向四面八方传播开来，这种现象称为散射。
衰减：电磁波能量沿传播路径减弱的现象称为衰减，造成衰减的物理原因是当电磁波投射到气体分子或云雨粒子时，一部分能量被散射，另一部分能量被吸收而转变为热能或其他形式的能量。
折射：电磁波在真空中是沿直线传播的，而在大气中由于折射率分布的不均匀性（密度不同、介质不同），使电磁波传播路径发生弯曲的现象，称为折射。
2/3730/776.0T e T P N +=波束直线传播波束向上弯曲波束向下弯曲000=><dz dN dzdN dzdN三、了解雷达气象方程 在瑞利散射条件下，雷达气象方程为：()22232ln 1024K h G P c t λθϕπ=Z r c P r 2=其中Pr 表示雷达接收功率，Z 为雷达反射率，r 为目标物距雷达的距离。
Pt 表示雷达发射功率，h 为雷达照射深度，G 为天线增益，θ、φ表示水平和垂直波宽，λ表示雷达波长，K 表示与复折射指数有关的系数，C 为常数，之决定于雷达参数和降水相态。
四、了解距离折叠最大不模糊距离：最大不模糊距离是指一个发射脉冲在下一个发射脉冲发出前能向前走并返回雷达的最长距离，Rmax=0.5c/PRF, c 为光速，PRF 为脉冲重复频率。
距离折叠是指雷达对雷达回波位置的一种辨认错误。
当距离折叠发生时，雷达所显示的回波位置的方位角是正确的，但距离是错误的（但是可预计它的正确位置）。
2 雷达题库解析
1．业务运行的多普勒天气雷达通常采用体积扫描的方式观测。
我国业务运行多普勒雷达通常采用的体描模式（VCP11、VCP21、VCP31）2．多普勒天气雷达与常规天气雷达的主要区别在于：前者可以测量目标物（沿雷达径向速度），从而大大加强了天气雷达对各种天气系统特别是（强对流天气系统）的识别和预警能力。
3．新一代雷达系统对灾害天气有强的监测和预警能力。
对台风、暴雨等大范围降水天气的监测距离应不小于（400km）。
4．新一代雷达系统对灾害天气有强的监测和预警能力。
对雹云、中气旋等小尺度强对流现象的有效监测和识别距离应大于（150km）。
5．新一代雷达观测的实时的图像中，提供了丰富的有关（强对流天气）信息。
6．新一代雷达速度埸中，辐合（或辐散）在径向风场图像中表现为一个最大和最小的径向速度对，两个极值中心连线和雷达射线（一致）。
7．新一代雷达速度埸中，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径向速度对，但中心连线走向则与雷达射线相（垂直）。
8．新一代天气雷达观测采用的是北京时。
计时方法采用24小时制，计时精度为秒。
9．速度场（零等值线）的走向不仅表示风向随高度的变化，同时表示雷达有效探测范围内的（冷、暖平流）。
10．在距离雷达一定距离的一个小区域内，通过对该区域内沿雷达径向速度特征的分析，可以确定该区域内的气流（辐合）、（辐散）和（旋转）等特征。
11．天气雷达是用来探测大气中降水区的（位置）、大小、强度及变化的12．气象目标对雷达电磁波的（散射）是雷达探测的基础。
13．气象上云滴、雨滴和冰雹等粒子一般可近似地看作是圆球。
当雷达波长确定后，球形粒子的散射情况在很大程度上依赖于粒子直径D和入射波长λ之比。
对于（D远小于λ）情况下的球形粒子散射称为瑞利散射；而（D与λ尺度相当）情况下的球形粒子散射称为（Mie）米散射。
14．多普勒天气雷达使用低脉冲重复频率PRF测（反射率因子）,用高脉冲重复频率PRF 测（速度）。
多普勒效应实验报告思考题
多普勒效应实验报告思考题多普勒效应实验报告思考题引言：多普勒效应是一种物理现象，它描述了当光源或声源与观察者之间相对运动时，观察到的频率会发生变化的现象。
这个现象被广泛应用于科学研究和实际应用中，如天文学、医学、雷达等领域。
本文将通过对多普勒效应实验的思考题，探讨多普勒效应的原理和应用。
一、多普勒效应的原理多普勒效应的原理可以通过实验来验证。
在实验中，我们可以使用声源和接收器进行观测。
当声源和接收器相对静止时，观察到的声音频率保持不变。
然而，当声源和接收器相对运动时，观察到的声音频率会发生变化。
实验中，我们可以将声源和接收器固定在一起，然后通过改变观察者与声源的相对运动来观察频率的变化。
例如，我们可以将声源固定在一个车辆上，然后通过改变车辆的速度来观察频率的变化。
当车辆靠近观察者时，观察到的频率会增加；当车辆远离观察者时，观察到的频率会减小。
二、多普勒效应的应用多普勒效应在实际应用中有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 天文学多普勒效应在天文学中起着重要的作用。
通过观察星系、恒星和行星的频谱，科学家可以确定它们的运动方向和速度。
例如，当星系远离地球时，观察到的频谱会发生红移，表示星系正在远离我们；相反，当星系靠近地球时，观察到的频谱会发生蓝移，表示星系正在靠近我们。
这些观测结果对于研究宇宙的演化和结构起着重要的作用。
2. 医学多普勒效应在医学中也有广泛的应用。
医生可以使用多普勒超声波技术来观察人体内血液的流动情况。
通过测量血液流动的频率变化，医生可以判断血液是否正常流动，以及是否存在血管狭窄或堵塞等问题。
这种非侵入性的检测方法在心血管疾病的诊断和治疗中非常重要。
3. 雷达雷达系统中也广泛应用了多普勒效应。
雷达可以通过测量物体反射回来的电磁波频率的变化来判断物体的运动状态。
例如，当雷达系统用于飞机导航时，它可以通过测量飞机反射回来的电磁波频率变化来计算飞机的速度和方向。
这对于飞行员来说是非常重要的信息，可以帮助他们进行精确的导航和飞行控制。
多普勒天气雷达原理与业务应用思考题
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/VCP32——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 为脉冲长度；、：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。
多普勒效应实验报告思考题
多普勒效应实验报告思考题多普勒效应实验报告思考题多普勒效应是物理学中一个重要的现象，它描述了当波源和接收者相对运动时，波的频率和波长会发生变化的现象。
这个效应广泛应用于天文学、声学、雷达等领域。
在实验中，我们通过测量声音的频率变化来验证多普勒效应，进一步探索其原理和应用。
实验中，我们使用了一个装置，其中包括一个发声器和一个接收器。
发声器产生连续的声音波，接收器用于接收并测量声音的频率。
我们将发声器固定在一个平台上，然后通过改变平台的运动状态，观察声音频率的变化。
首先，我们将平台保持静止，不进行任何运动。
在这种情况下，我们观察到声音的频率保持稳定，不发生变化。
这是因为发声器和接收器之间没有相对运动，多普勒效应不会发生。
接下来，我们开始改变平台的运动状态。
我们将平台以匀速运动，并保持一个固定的方向。
在这种情况下，我们观察到声音的频率发生了变化。
当平台朝向接收器运动时，声音的频率变高；当平台背离接收器运动时，声音的频率变低。
这是因为当平台运动时，声波在传播过程中会受到平台的运动影响，导致声音的频率发生变化。
我们进一步改变平台的运动状态，使其以加速度运动。
在这种情况下，我们观察到声音的频率变化更加显著。
当平台加速朝向接收器运动时，声音的频率变得更高；当平台加速背离接收器运动时，声音的频率变得更低。
这是因为平台的加速度会导致声波在传播过程中的频率变化更加明显。
通过这个实验，我们可以得出结论：多普勒效应是由波源和接收者之间的相对运动引起的。
当波源和接收者相对运动时，波的频率和波长会发生变化。
这个效应在实际应用中具有重要意义。
在天文学中，多普勒效应被广泛用于测量星体的运动速度和距离。
通过观察星体的光谱，我们可以根据多普勒效应来判断星体是否向我们运动或远离我们，从而推断出其速度和距离。
在声学中，多普勒效应被用于测量声音的速度和方向。
例如，警笛声在接近时会变高，而在远离时会变低，这是因为警车在行驶过程中发出的声音波受到了多普勒效应的影响。
C波段双偏振多普勒天气雷达原理及主要偏振参量应用分析
C波段双偏振多普勒天气雷达原理及主要偏振参量应用分析C波段双偏振多普勒天气雷达的原理主要包括发射系统、接收系统和信号处理系统三部分。
发射系统通过天线向大气中发射一束电磁波，波长通常在2-4厘米之间。
接收系统接收被大气散射回来的电磁波，其中包含了与水滴、冰晶等天气粒子的相互作用信息。
信号处理系统对接收的电磁波进行处理和分析，提取出天气现象的相关信息，如降水率、降水类型、风速、风向等。
C波段双偏振多普勒天气雷达的主要应用之一是降水类型的判别。
偏振参数可以用来区分不同类型的降水，如雨、雪、冰雹等。
一般来说，雨滴的偏振特性与雪花和冰晶有所不同，因此可以通过观测不同偏振参数的变化来区分不同类型的降水。
例如，线偏振比参数可以用来判断降水中的冰晶含量，而差分反射率可以用来反映降水类型的不均匀性。
另外，C波段双偏振多普勒天气雷达还可以用于测量降水的强度和速度。
降水强度可以通过测量反射率来估计，而降水速度可以通过多普勒频移来计算。
多普勒频移是由于降水粒子的运动引起的频率变化，可以通过测量接收到的电磁波的频率来确定。
通过对多普勒频移的分析，可以得到降水中的风速和风向等信息。
此外，C波段双偏振多普勒天气雷达还可以用于探测风暴等大气现象。
风暴具有强烈的垂直运动和雷暴活动，这些现象在雷达观测中通常表现为强反射信号和强多普勒频移信号。
通过分析不同偏振参数的变化，可以获得风暴的空间结构和演变特征，从而提供强对流天气的监测和预警。
总而言之，C波段双偏振多普勒天气雷达通过观测和分析不同的偏振参数，可以用于判别降水类型、测量降水强度和速度，以及检测风暴等大气现象。
这些信息对于天气预报和气象灾害预警具有重要意义。
6多普勒天气雷达原理与应用
6多普勒天气雷达原理与应用多普勒天气雷达是一种利用多普勒效应来探测降水、风速和风向等气象参数的雷达，广泛应用于气象预报、水资源管理、防灾减灾等领域。
下面将从多普勒天气雷达的原理和应用两个方面进行详细介绍。
一、多普勒天气雷达原理：多普勒天气雷达利用物体回波的多普勒频移来测量物体的运动状态。
其原理可以通过以下几个步骤来理解：1.信号发射与接收：雷达通过天线向大气中发射脉冲信号。
脉冲信号是一种特殊的波形，其特征是能够精确测量反射信号的时延。
雷达波束探测的范围称为体积样积分区（VCP）。
2.对流层的多次散射：当雷达脉冲信号遇到大气中的物质（如雨滴、冰晶等）时，部分能量会被这些物质散射反射回来，形成回波。
3.多普勒频移的测量：回波信号中包含了大气物质运动的信息。
相对于静止的物体而言，当物体以一定速度向雷达或远离雷达运动时，回波信号的频率会发生变化，这就是多普勒频移效应。
4.频谱分析与信号处理：雷达对回波信号进行频谱分析，可以得到回波信号频率的分布情况。
通过计算信号的频移量，可以得到大气物体沿径向的速度和方向。
二、多普勒天气雷达的应用：多普勒天气雷达主要应用于气象预测、水资源管理和防灾减灾等领域，具有以下几个方面的应用：1.气象预报：多普勒天气雷达可以精确测量降水的强度、区域分布和降雨类型（如雨、雪、冰雹等），有助于提高天气预报的准确性。
通过观测和分析雷达回波，可以及时预警并预测强降水、洪水、暴风雨等极端天气事件，为防范和减轻灾害提供重要数据支持。
2.水资源管理：多普勒天气雷达能够实时监测和测量降水的强度和分布，在水资源管理中起到重要作用。
通过对降水数据的分析，可以为城市供水、水库调度、灌溉农业等方面的决策提供准确的水资源量和雨量预测信息。
3.风速与风向测量：多普勒天气雷达还可以测量大气中的风速和风向。
利用雷达的多普勒频移原理，可以从回波中获取风场流场的信息，包括垂直风速的分布、风向的变化等，为气象、航空、海洋等领域提供有关风的数据。
多普勒雷达试题和答案
多普勒天气雷达基础理论知识一、填空题1. 雷暴单体的生命史分为三个阶段.分别是塔状积云阶段、成熟阶段和消散阶段。
2. 雷暴或深厚湿对流产生的三个要素是大气垂直层结不稳定、水汽和抬升触发机制。
3. 强冰雹的产生要求雷暴内具有强烈上升气流；而雷暴大风的产生通常要求雷暴内具有强烈下沉气流。
4. 在瑞利散射条件满足的情况下.降水粒子集合的反射率因子只与降水粒子本身的（尺寸）和（数密度）有关。
5．龙卷涡旋特征TVS的定义有三个指标.包括（切变）、（垂直方向伸展）以及（持续性）6.积状云降水回波强度中心的反射率因子通常在( 35 )dBZ以上。
而层状云降水回波的反射率因子一般大于( 15 )dBZ.小于35dBZ。
大片的层状云或层状云-积状云混合降水大都会出现明显的( 零度层亮带 )。
7．如果大范围的环境风场零速度线呈反“S”型变化.表示实际风向（随高度反时针旋转）.并且在雷达有效探测范围内为（冷平流）。
8．在雷达径向方向.若某区域最大入流速度中心位于左侧.表示该区域存在（气旋性旋转）；若最大入流速度中心位于右侧.表示该区域存在（反气旋性旋转）。
9、弓形回波是移动（迅速）、（凸状）的与灾害性的下击暴流紧密相关的低层回波.最强风经常发生在（弓形回波前方）。
10. 降水回波功率随降水粒子（大小）、（相态）、（几何形状）不同而异。
二、选择题1．下列特征中哪个不是雷暴大风的雷达回波特征：（ D）A、反射率因子核心不断下降；B、中层径向辐合MARC；C、低层强烈辐散；D、有界弱回波区BWER的出现；2．下列因子中哪个不是有利于强冰雹产生的环境因素：（ B）A、CAPE值较大；B、对流层中层相对湿度较大；C、0℃层高度不过高；D、环境垂直风切变较大；3．下列特征中哪个不是经典超级单体风暴的典型特征：（ C）A、钩状回波；B、有界弱回波区；C、中层径向辐合；D、中气旋；4．下图中代表的大气稳定情况是( C )。
A、稳定层结B、不稳定层结C、潜在不稳定层结D、无法判断5．下列陈述中哪个是对的。
高中物理多普勒效应分析题解析
高中物理多普勒效应分析题解析物理学中的多普勒效应是一个重要的概念，它描述了当一个波源相对于观察者移动时，观察者感受到的波的频率和波长的变化。
多普勒效应在日常生活中有着广泛的应用，例如雷达测速仪、超声波检测等。
在高中物理学习中，学生经常会遇到与多普勒效应相关的题目。
本文将通过具体的题目分析，解释多普勒效应的考点，并给出解题技巧。
题目一：一个警车以40m/s的速度向东行驶，它的警笛发出的声音频率为800Hz。
求当一个行人向东行走，速度为2m/s时，他听到的警笛声音的频率。
解析：这个题目考察了多普勒效应在声音传播中的应用。
首先，我们需要理解多普勒效应的基本原理：当波源和观察者相对运动时，观察者感受到的波的频率与波源发出的频率之间存在一个关系。
对于声音波来说，当波源和观察者相对运动时，观察者感受到的声音频率会发生变化。
在这个题目中，警车是波源，行人是观察者。
根据多普勒效应的公式，我们可以得到：频率变化率 = (观察者与波源的相对速度) / (声音速度)根据题目中给出的数据，我们可以计算出行人与警车的相对速度为 40m/s -2m/s = 38m/s。
声音在空气中的传播速度约为 340m/s。
将这些数据代入公式，我们可以得到：频率变化率 = 38m/s / 340m/s = 0.112根据多普勒效应的公式，我们可以得到：观察者感受到的频率 = 波源发出的频率 / (1 + 频率变化率)代入题目中给出的波源发出的频率800Hz，我们可以计算出：观察者感受到的频率= 800Hz / (1 + 0.112) ≈ 714Hz因此，行人听到的警笛声音的频率约为714Hz。
通过这个题目，我们可以看出多普勒效应在声音传播中的应用。
同时，我们也需要掌握多普勒效应的公式和计算方法，以便解决类似的题目。
题目二：一个星系以1000km/s的速度远离地球，它的光谱线的波长为500nm。
求当地球以30km/s的速度远离该星系时，地球上观测到的光谱线的波长。
雷达思考题俞小鼎（答）
雷达思考题俞小鼎（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：多普勒天气雷达由多个了系统组成，它们是：雷达数据采集子系统（RDA ），雷达产品生成子系统（RPG ）和主用户终端子系统（PUP ）以及连接它们的通讯线路。
RDA 同天线、发射机、接收机、信号处理器和监控计算机构成。
它的主要功能是发射脉冲电磁波、接收回波、并对回波信号进行处理，最终形成反射率因子、平均径向速度和径向速度谱宽。
RPG 的主要功能有两个，一个是作为整个雷达的控制中心，另一个是具有一系列的算法，当接到来自PUP 的请求后，生成相应的产品，然后传给PUP 。
PUP 是预报员工作的平台，主要功能是申请行当的产品，当RPG 根据PUP 的申请产生并传给PUP 相应的产品后，PUP 可以以图形、图像方式显示这些产品，对图像进行各种处理，为天气预报特别是强对流天气预报提供指导和参考。
2. 多普勒天气雷达的应用领域主要有哪些？答：多普勒天气雷达主要应用领域可大概分以下四个方面：1）对灾害性大风、冰雹和暴洪等灾害性天气的监测和预警；2）定量估测大范围降水；3）风场信息，除了径向速度信息外还可以对一次体扫的径向速度反演得到雷达附近几公里范围的平均垂直风廓线；4）改善高分辨率数值天气预报模式的初值场。
3. 我国新一代天气雷达主要采用的体扫模式有哪些？答：WSR-88D 可有20个不同的体扫模式VCP ，目前只定义了其中的4个：1)VCP11 --- VCP11（scan strategy #1，version 1）规定5分钟内对14个具体仰角的扫描方式。
2)VCP21 --- VCP21（scan strategy #2，version 1）规定6分钟内对9个具体仰角的扫描方式。
3)VCP31 --- VCP31（scan strategy #3，version 1）规定10分钟内对5个具体仰角的扫描方式。
4)VCP32 --- VCP32（scan strategy #3，version 2）确定的10分钟完成的5个具体仰角与VCP31相同。
多普勒天气雷达原理与业务应用--汇总
Pr .54
P P P P
r1 r2 r3 r4
4
3 根据雷达气象方程
2 P rr Z c
求出反射率因子 Z
4 用 dBZ=10lgZ 把 Z 转换成 dBZ 2.5.5.3 平均径向速度数据获取步骤 ①为了使对每个 0.13 海里的距离库的速度估计误差不大于 2 节（1 米/秒） ， 需要 40-50 个脉冲对。 ②求脉冲对位相矢和： 这一步使用位相矢来代表脉冲对。
多普勒天气雷达原理与业务应用
第一章 引论
1. 在我国东部和中部地区，装备先进的新一代 S 波段（10cm）和 C 波段（5cm） 多普勒天气雷达系统。沿海地区设（S 波段）雷达，内陆地区设（C 波段）雷达。 2. 计划在全国共布置（158）部新一代天气雷达。到 2005 年 5 月份为止，已布 设 80 余部新一代天气雷达。 3．新一代天气雷达系统的应用主要在于对灾害性天气，特别是与风害和冰雹相 伴的灾害性天气的监测和预警。 它还可以进行较大范围降水的定量估测，获取降 水和降水云体的风场结构。 4．新一代天气雷达的应用领域有哪些？ （1） 对灾害性天气的监测和预警。 （2） 定量估测大范围降水。 （3） 风场信息。 （4） 改善高分辨率数值天气预报模式的初值场 5．辐合（辐散）在径向风场图像中表现为一个最大和最小的径向速度对，两个 极值中心的连线和雷达的射线（相一致） 。气流中的小尺度气旋（或反气旋）在 径向风场图像中也表现为一个最大和最小的径向速度对， 但中心连线走向则与雷 达射线（相垂直） 。 6．新一代天气雷达采用（全相干）体制，共有（7）种型号，其中 S 波段有(3) 种型号，称为（SA、SB、SC） ，C 波段有(4)种型号，分别为（CINRAD-CB、CC、 CCJ、CD） 。 7．新一代天气雷达的三个主要部分： （雷达数据采集子系统（RDA） 、雷达产品 生成子系统（RPG）和主用户终端子系统（PUP） ）以及连接它们的通信线路。 RDA 和 RPG 由一条（宽带）通讯线路连接，RPG 和 PUP 由一条（窄带）通讯 线路连接。由 RDA 的数字化基本数据经过(RPG)中的各种算法生成一系列的产
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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 为脉冲长度；、：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6iD 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。
7 给出后向散射截面的定义式及其物理意义。
答：定义：设有一个理想的散射体，其截面面积为?，它能全部接收射到其上的电磁波能量，并全部均匀的向四周散射，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面积?就称为实际散射体的后向散射截面。
物理意义：定量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，在同等条件下，它所产生的回波信号也越强。
8 什么是天气雷达工作频率？什么是天气雷达脉冲重复频率？答：工作频率——天气雷达发射的探测脉冲的震荡频率脉冲重复频率——每秒产生的触发脉冲的数目9 什么是波束的有效照射深度和有效照射体积？答：有效照射深度——雷达发出的探测脉冲具有一定的持续时间τ，在空间的电磁波列就有ZRC Zmmr hG p ptr 22222223212ln 1024iS s R S 24一定的长度h=τc，在雷达波束径向方向上，粒子的回波信号能够同时返回雷达天线的空间长度为h/2，称为雷达的有效照射深度。
有效照射体积——在波束宽度θ和?范围内，粒子所产生的回波能同时到达天线的空间体积，称为有效照射体积。
10 0 dBZ代表多少反射率因子单位？－10dBZ、30dBZ和40dBZ分别代表多少反射率因子单位？答：0代表1，-10代表0.1，30代表1000，40代表1000011 何谓多普勒效应？多普勒雷达测量回波径向速度的主要技术是什么？答：多普勒效应——当接收者或接收器与能量源处于相对运动状态时，能量到达接收者（器）时频率的变化。
多普勒雷达测量回波径向速度的主要技术是“脉冲对处理”，也就是利用相继返回的两个脉冲对之间的位相变化确定目标的径向速度。
12什么叫距离折叠？什么叫速度模糊？最大不模糊距离和最大不模糊速度的表达式是什么？多普勒两难指的是什么？答：距离折叠——雷达对于产生雷达回波的目标物位置的判断有最大不模糊距离，最大不模糊距离就是当雷达发出的一个脉冲遇到该距离的目标物产生的后向散射波返回到雷达时，下一个雷达脉冲刚好发出。
而当目标物的距离超出最大不模糊距离时，雷达对产生雷达回波的目标物位置就会产生辨认错误，雷达所显示的回波位置的方位角是正确的，但距离是错误的（但是可预计它的正确位置），当目标位于最大不模糊距离Rmax以外时，雷达却把目标物显示在Rmax以内的某个位置，这种现象称为距离折叠。
速度模糊——因为多普勒雷达测速的主要技术是“脉冲对处理”，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°，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。
如果目标运动的真实脉冲对相移小于180°，那么雷达对速度的第一猜值是正确的，或者叫做不模糊的，但如果一个目标在两个脉冲的时间间隔期间移动的太远了，它的真实相移超过180°，则将赋给它一个小于180°的相移值，那么速度的第一猜值是不正确的，或者说速度是模糊的。
最大不模糊距离的表达式：Rmax=C/(2*PRF)最大不模糊速度的表达式：Vmax=λ*PRF/4多普勒两难——由于最大不模糊距离和脉冲重复频率成反比，而最大不模糊速度与脉冲重复频率成正比，因此不存在一个单一的脉冲重复频率能够使最大不模糊距离和最大不模糊速度都比较大，这通常称为多普勒两难。
13 0.5度仰角，Rmax=460km和7.5仰角，Rmax=115 km时为什么不大可能产生距离折叠？答：前者由于最大不模糊距离比较大，460KM以外的回波才会产生距离折叠，而460KM 以外即使是较低仰角，波束中心的位置也已经比较高（约17KM），一般的对流风暴较难达到，而且距离远也造成回波能够回到雷达天线的能量已十分小，基本上不会对460KM以内的回波造成影响。
后者由于仰角比较高，在115KM以外，雷达波束也已经到了很高的高度，一般的对流风暴很难达到此高度，所以也不大可能有大量降水粒子回波返回雷达天线造成距离折叠。
14 地物杂波有哪几种？抑制地物杂波的主要思路是什么？答：地物杂波包括固定地物杂波和异常地物杂波，固定地物杂波是指高塔和山脉等地物在雷达波束正常传播情况下造成的杂波，异常地物杂波是指由雷达波束的超折射造成的地物回波。
抑制地物杂波的主要思路是地物为静止不动的，因而其沿着雷达径向的速度必然是零，因此抑制地物杂波的做法是将一个距离库内径向速度在零值附近的那部分功率滤掉。
15 指出超折射在雷达回波图上的特点。
出现超折射表明当时的大气状况怎样？答：超折射在反射率因子产品上的形态：造成反射率因子数据出现杂斑点，斑点值的变化范围很宽，并且可以扩展到很大的范围；超折射造成的地面回波的不均匀性相当明显，通常反射率因子值相当高，并且会发生突然从低值到高值的变化，其反射率因子梯度不如气象回波的反射率因子梯度光滑。
超折射在平均径向速度产品上的形态：一个接近零的速度场中孤立的镶嵌着非零值。
出现超折射说明当时的大气状况：温度随高度升高而增加（逆温）和/或湿度随高度增加而迅速减少。
16 速度退模糊算法的主要思路是什么？CINRAR-SA雷达速度退模糊算法的主要步骤是哪几步？答：速度退模糊算法的主要思路是根据连续性原则将每个速度初猜值与它的周围的相邻速度值相比较，如果一个速度初猜值与它的周围值显著不同，则该算法试图用另一个可能的值替换那个速度初猜值。
速度退模糊算法的主要步骤是：一、径向连续性检查；二、九点平均；三、扩展搜索；四、环境风表17km R 300max ，雷达波长5厘米，max r V 应是多少？若雷达波长10厘米，max r V 是多少？答：PRF=C/（2*300000）=500 4*max r V /λ=500 所以当λ=0.05米时，max r V =6.25m/s ；当λ=0.1米时，max r V =12.5m/s18 如果一个模糊的径向速度值是45节，它的邻近值是-55节，最大径向速度是60节，那么这个径向速度的最可能值是什么？答：45-2*60=-75节19 对流风暴分为哪几种类型？答：对流风暴分为：1、普通单体风暴；2、多单体风暴；3、线风暴（飑线）；4、超级单体风暴20 雷暴产生的环境条件主要有哪些？答：产生对流风暴的环境条件主要有：1、大气热力层结不稳定；2、垂直风切变；3、水汽分布；4、触发机制21 垂直风切变对雷暴发展的主要作用是什么？答：在一定的热力不稳定条件下，垂直风切变的增强将导致风暴进一步加强和发展，主要原因在于——1、在切变环境下能够使上升气流倾斜，这就使得上升气流中形成的降水质点能够脱离上升气流，而不会因拖曳作用减弱上升气流的浮力；2、可以增强中层干冷空气的吸入，加强风暴中的下沉气流和低层冷空气外流，再通过强迫抬升使得流入的暖湿气流更强烈地上升，从而加强对流；3、通过环境垂直风切变和上升气流的相互作用提供一附加向上的扰动气压梯度力，从而使气块获得除浮力以外的向上加速度。
如果风切变较弱，相对风暴气流就不可能增强到足以携带降水远离风暴的上升气流区，降水就通过上升气流降落，并进入风暴低层的入流区，从而导致上升气流中水负载的明显增加，最终使得风暴核消失。
而中等到强的垂直风切变有利于相对风暴气流的发展，此时，气块携带着降水远离风暴的入流区或上升区，中等到强的垂直风切变能够产生与阵风锋相匹配的风暴运动，从而使得暖湿气流源源不断地输送到发展中的上升气流中去，垂直风切变的增强有利于上升气流和下沉气流在相当长的时间内共存，新单体将在前期单体的有利一侧有规则地形成，如果足够强的垂直风切变伸展到风暴的中层，则产生于上升气流和垂直风切变环境相互作用的动力过程能强烈影响风暴的结构和发展，在这种风切变环境下，有利于组织完好的对流风暴如强烈多单体风暴和超级单体风暴的发展。
22 雷达单体生命史分为哪几个阶段？每个阶段的主要特征是什么？答：分为三个阶段：1、塔状积云阶段：由上升气流所控制，上升速度一般随高度增加，这种上升气流主要由局地暖空气的正浮力或者由低层辐合引起。
初始雷达回波的水平尺度为1KM左右，垂直尺度略大于水平尺度，初始回波顶通常在-4~-16℃之间的高度上，回波底在0℃高度附近，初始回波形成后，随着水滴和冰晶等水成物的不断生成和增长，回波向上、向下同时增长，但是回波不接地，此时最强回波强度一般在云体的中上部。
2、成熟阶段：上升气流和下沉气流共存的阶段，开始于雨最初从云底降落之时，表现为雷达回波接地。
此时，云中上升气流达到最大，随着降水过程的开始，由于降水粒子所产生的拖曳作用，形成了下沉气流，这种下沉气流在近地面的低层向外扩散，与单体运动前方的低层暖湿空气交汇形成飑锋。