雷达气象学考试复习培训资料
雷达气象学
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（2）回波顶高度高 （3）上升气流（下沉气流）特别强。
气象学复习资料(0002)
气象学复习资料气象学复习资料一．名词解释干洁大气：除去了水汽和各种悬浮的固体与液体微粒的纯净大气，称为干洁大气。
下垫面：指与大气底部相接触的地球表面，或垫在空气层之下的界面。
如地表面、海面及其它各种水面、植被表面等。
气象要素：构成和反映大气状态的物理量和物理现象，称气象要素。
主要包括气压、气温、湿度、风、云、能见度、降水、辐射、日照和各种天气现象等。
辐射：物体以发射电磁波或粒子的形成向外放射能量的方式。
由辐射所传输的能量称为辐射能，有时把辐射能也简称为辐射。
太阳高度角：太阳光线与地平面的交角。
是决定地面太阳辐射通量密度的重要因素。
在一天中，太阳高度角在日出日落时为0，正午时达最大值。
太阳方位角：太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的交角。
以正南为0，从正南顺时钟向变化为正，逆时针向变化为负，如正东方为－90°，正西方为90°。
可照时间：从日出到日落之间的时间。
光照时间：可照时间与因大气散射作用而产生的曙暮光照射的时间之和。
太阳常数：当地球距太阳为日地平均距离时，大气上界垂直于太阳光线平面上的太阳辐射能通量密度。
其值为1367瓦•米-2。
大气质量数：太阳辐射在大气中通过的路径长度与大气铅直厚度的比值。
直接辐射：以平行光线的形式直接投射到地面上的太阳辐射。
总辐射：太阳直接辐射和散射辐射之和。
光合有效辐射：绿色植物进行光合作用时，能被叶绿素吸收并参与光化学反应的太阳辐射光谱成分。
大气逆辐射：大气每时每刻都在向各个方向放射长波辐射，投向地面的大气辐射，称为大气逆辐射。
. 地面有效辐射：地面辐射与地面吸收的大气逆辐射之差，即地面净损失的长波辐射。
地面辐射差额：某时段内，地面吸收的总辐射与放出的有效辐射之差。
温度(气温)日较差：一日中最高温度(气温)与最低温度(气温)之差。
温度(气温)年较差：一年中最热月平均温度(气温)与最冷月平均温度(气温)之差。
日平均温度：为一日中四次观测温度值之平均。
雷达气象期末复习整理版
雷达气象期末复习整理版(总18页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除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。
主要结构：①发射机RDA是取得雷达数据的第一步——发射电磁波信号。
RDA主要是由放大器来完成，产生高功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位相，以保证回波信号中的多普勒信息能够被提取。
雷达与卫星气象学期末复习
名词解释雷达：能辐射电磁波并利用目标物对该电磁波的反射（散射）来发现目标物，并测定目标物位置的电子探测系统瑞利散射：一种光学现象，属于散射的一种情况。
又称“分子散射”。
粒子尺度远小于入射光波长时（小于波长的十分之一），其各方向上的散射光强度是不一样的，该强度与入射光的波长四次方成反比，这种现象称为瑞利散射。
a<<2。
雷达反射率η：描述粒子群后向散射能力的物理量∑==N i i1ση天线方向图：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方向上，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称为天线方向图。
增益：接收机必须接受足够的放大倍数才能使回波信号在显示器显示，放大倍数用增益来表示雷达系统组成部件：同步脉冲,发射机，接收机，收发天线，伺服系统，显示器，计算机接口雷达工作原理：天气雷达间歇性向空中发射脉冲式电磁波，电磁波在大气中以接近光波的速度，近似与直线的路径传播，如果在传播路径遇到了气象目标物，脉冲电磁波会被气象目标物向四面八方散射，其中一部分电磁波能被散射回雷达天线，在雷达显示器上显示出气象目标物的空间位置分布，和强度等特征有效照射深度：只有在波束中距离为R 到R+h/2范围内的那些粒子散射的回波，才能在同一时刻到达天线，称h/2这个量为波束有效照射深度有效照射体积：在波束宽度),(φθ范围内，粒子所产生的回波能同时到达天线的空间体积，称为有效照射体积径向速度：目标运动平行于雷达径向的分量。
速度模糊：表现为从正 负速度的最大值突变为负 正速度的最大值。
多普勒两难：根据最大不模糊距离与不模糊速度的表式知，PRF C R⨯=2max ，4max PRF V ⨯=λ对每个特定雷达而言，在确定的频率下，探测的最大距离和最大速度不能同时兼顾。
二次回波：超过雷达脉冲间隔所能探测最远距离之外的目标物回波。
简答：雷达图显示方式：雷达回波图，从蓝色到紫色表示回波强度由小到大（10-70dBz ），从不同颜色回波可以判断降雨强度，雨区范围、未来降雨强度和移动。
最新雷达原理复习总结培训资料
雷达原理复习要点第一章（重点）1、雷达的基本概念雷达概念(Radar)：radar的音译，Radio Detection and Ranging 的缩写。
无线电探测和测距，无线电定位。
雷达的任务：利用目标对电磁波的反射来发现目标并对目标进行定位，是一种电磁波的传感器、探测工具，能主动、实时、远距离、全天候、全天时获取目标信息。
从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息,通过什么方式获取这些信息？斜距R : 雷达到目标的直线距离OP方位α: 目标斜距R在水平面上的投影OB与某一起始方向(正北、正南或其它参考方向)在水平面上的夹角。
仰角β：斜距R与它在水平面上的投影OB在铅垂面上的夹角，有时也称为倾角或高低角。
2、目标距离的测量测量原理式中，R为目标到雷达的单程距离，为电磁波往返于目标与雷达之间的时间间隔，c为电磁波的传播速率(=3×108米/秒)距离测量分辨率两个目标在距离方向上的最小可区分距离最大不模糊距离3、目标角度的测量方位分辨率取决于哪些因素4、雷达的基本组成雷达由哪几个主要部分，各部分的功能是什么同步设备：雷达整机工作的频率和时间标准。
发射机：产生大功率射频脉冲。
收发转换开关: 收发共用一副天线必需，完成天线与发射机和接收机连通之间的切换。
天线：将发射信号向空间定向辐射，并接收目标回波。
接收机：把回波信号放大，检波后用于目标检测、显示或其它雷达信号处理。
显示器：显示目标回波，指示目标位置。
天线控制(伺服)装置：控制天线波束在空间扫描。
电源第二章1、雷达发射机的任务为雷达提供一个载波受到调制的大功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去2、雷达发射机的主要质量指标工作频率或波段、输出功率、总效率、信号形式、信号稳定度3、雷达发射机的分类单级振荡式、主振放大式4、单级振荡式和主振放大式发射机产生信号的原理，以及各自的优缺点单级振荡式：脉冲调制器：在触发脉冲信号激励下产生脉宽为τ的脉冲信号。
雷达气象学复习重点
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VCP314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 iDZ12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。
雷达气象学考试复习知识讲解
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 ϕππλλ==另一方面，角频率与频率的关系2D d f d t ϕωπ==则多普勒频率与目标运动速度的关系fD=2vr/λ4.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。
雷达复习——精选推荐
雷达复习雷达⽓象学绪论&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——3.2 cm、C波段（反射强，内陆地区，⼀般性降⽔）——5.7 cm、S 波段（穿透能⼒强、衰减少，沿海地区，台风、暴⾬）——10.7 cm2.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。
雷达气象学复习重点
1、天气雷达工作原理天气雷达工作原理:定向地向空中发射电磁波列(探测脉冲)，然后接收被气象目标散射回来的电磁波列（回波信号），并在荧光屏上显示出来，从而确定气象目标物的位置和特性雷达的测距原理：雷达根据从开始发射无线电波到接收到目标物回波的时间间隔，来测定目标与雷达之间的距离3、雷达主要组成:RDA:雷达数据采集系统、RPG:雷达产品生成子系统、PUP:主用户处理系统①定时器:定时器是雷达的“指挥中心”它实际上是一个频率稳定的脉冲信号发生器。
定时器每隔一定的时间间隔发出一个脉冲信号，它触发发射机，使发射机定时地产生强大的高频振荡脉冲并使阴极射线管同时开始作时间扫描②发射机:在定时器的控制下,发射机每隔一定的时间产生一个很强的高频脉冲,通过天线发射出去③天线传动装置: 天线传动装置主要包括两个部分，一部分是天线的转动系统，一部分是同步系统。
天线转动系统的作用是：（1）使天线绕垂直轴转动，以便探测平面上的降水分布，或漏斗面上降水、云的分布；（2）使天线在某一方位上作上下俯仰，以便探测云和降水的垂直结构和演变。
天线同步系统（也叫伺服系统）的作用是：使阴极射线管上不同时刻时间扫描基线的方位、仰角和相应时间天线所指的方位、仰角一致（即同步），从而使雷达荧光屏上出现的目标标志（用亮点或垂直偏移表示）的方位、仰角就是目标相对于雷达的实际方位、仰角④天线转换开关: 因为雷达发射和接受的都是持续时间极短（微秒量级）、间歇时间很长（千微秒量级）的高频脉冲波，这就有可能使发射和接收共用一根天线。
天线转换开关的作用是：在发射机工作时，天线只和发射机接通，使发射机产生的巨大能量不能直接进入接收机，从而避免损坏接收机；当发射机停止工作时，天线立即和接收机接通，微弱的回波信号只进入接收机⑤接收机:雷达接收机的作用是将天线接收回来的微弱回波信号放大并变换成足够强的视频信号送往显示器产生回波标志⑥雷达天线:雷达天线的作用是定向地辐射高频脉冲波和接收来自该方向的回波。
雷达气象学期末复习重点
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：()()ϕϕθλπϕθβ222222464sin 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:()()ϕϕθϕθβ222sin 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。
气象学复习资料
气象学复习资料气象学是一门研究大气现象和天气变化的学科，涉及的内容广泛且深奥。
对于学习气象学的学生来说，复习是非常重要的环节。
在这份气象学复习资料中，我们将为你提供一些重要的知识点和复习方法，帮助你高效地复习气象学知识。
第一部分：气象学基础知识1. 大气的成分和结构：学习大气的主要成分，包括氮气、氧气、水汽等，以及大气的垂直结构分层。
2. 大气的物理性质：了解大气的密度、压强、温度等物理性质，以及它们的测量方法和变化规律。
3. 大气的热力学过程：学习大气中的热力学过程，如热量的传递、气体的膨胀和压缩等。
掌握气体的状态方程和热力学定律。
4. 水汽和云雾：了解水汽的形成和消散机制，云雾的分类和形成原因。
学习云的结构和云量的观察和测量方法。
5. 大气的辐射与能量平衡：掌握大气辐射的基本概念，包括太阳辐射、地球辐射和大气辐射平衡。
了解大气的能量收支和能量传递过程。
第二部分：天气系统和气候1. 大气环流和风：学习大气环流的形成和影响因素，掌握风的定义、测量和记录方法。
了解不同尺度的风系统，如地区风、季风、西风带等。
2. 气压和风系：了解气压的定义和测量方法，掌握风的生成原因和风系的分类。
学习风力等级和风向的判定方法。
3. 大气湿度与降水过程：掌握湿度的测量和表示方法，了解降水的形成和降水类型。
学习降水量的观测和记录方法。
4. 气象学中的气候学：学习气候的定义和分类方法，掌握气候要素的观测和记录，了解气候变化的影响和原因。
第三部分：天气预报和气象灾害1. 天气观测和天气预报：了解常见的天气观测仪器和观测方法，学习天气图的绘制和解读。
掌握天气预报的基本方法和误差分析。
2. 气象灾害与灾害预警：了解常见的气象灾害，如台风、暴雨、干旱等。
学习灾害预警的发布和应对措施。
3. 气象服务与气象信息：了解气象服务机构和气象信息的获取和利用途径。
掌握常用的气象信息产品和预警系统。
第四部分：气候变化与环境保护1. 气候变化的原因和影响：了解全球气候变化的原因，包括自然和人为因素。
南京信息工程大学雷达气象学总复习_最终版
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)雷达反射因子Z与雷达反射率的差别。
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。
雷达讲义(复习)
1．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）。
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）。
2．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）。
3．新一代天气雷达观测采用的是时。
计时方法采用24小时制，计时精度为秒。
4．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（）、（）和（旋转）等特征。
5．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6．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）。
7．在强回波离雷达（较近）时，有可能产生旁瓣造成虚假回波.8．降水粒子的后向散射截面是随粒子尺度增大而（）。
9．Ze的物理意义是（所有粒子直径的６次方之和）。
10．在雷莱散射时，散射截面Qs比后向散射截面 （小）。
11．大水滴的后向散射截面总比小水滴的后向散射截面（大很多）。
12．在50km以外，我国新一带天气雷达的降水估测使用的仰角是0.5度。
13．对于靠近雷达的强对流回波，应尽量用（抬高）仰角。
14．反射率因子的大小反映了气象目标内部降水粒子的（尺度）和（数密度），常用来表示气象目标的强度。
15．单位体积中云雨粒子后向散射截面的总和，称为气象目标的（反射率）。
16．多普勒天气雷达的应用领域主要在于对灾害性天气的监测和预警。
还可以进行较大范围的降水定量估测，获取降水和降水运体的风场结构，改善高分辨率数值天气预报模式的（初值场）。
17．新一代天气雷达回波顶高产品中的回波顶高度（小于云顶高度）。
18．雷达探测到的任意目标的空间位置可根据仰角）、（方位角）、（斜距）求得。
19．在大气基本满足水平均匀并且雷达周围有降水的条件下，通过分析某一个仰角扫过的圆锥面内径向速度的分布，可以大致判断雷达上空大尺度的（风向、风速）随高度变化的情况。
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。
π/43π/4 7π/4方位角速度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 ϕππλλ==另一方面，角频率与频率的关系2D d f d t ϕωπ==则多普勒频率与目标运动速度的关系fD=2vr/λ4.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。
雷达集训试题（含答案）
多普勒天气雷达集训试题2014年8月30日一、填空题1、新一代天气雷达主要由雷达数据采集系统 RDA 、雷达产品生成系统RPG 、主用户终端子系统PUP 三部分组成。
2、新一代天气雷达的体扫方式有VCP11 、 VCP21 、VCP31、VCP32。
降水模式使用VCP11 或VCP21 ，晴空模式使用VCP31 或VCP32 ，其中VCP11常在强对流风暴出现的情况下使用，而VCP21在没有强对流但有显著降水的情况下使用，其他情况下使用VCP31。
3、多普勒天气雷达测量的三种基数据是基本反射率因子、平均径向速度、谱宽。
4、大气中折射的种类有标准大气折射、超折射、负折射、无折射、临界折射。
5、多普勒雷达是一种全相干雷达，每个发射脉冲的位相已知的，而且是相同的。
6、雷达探测到的任意目标的空间位置可根据仰角、方位角、斜距三个基本要素求得。
7、多普勒雷达除了具有探测云和降水的位置和强度的功能以外，它以多普勒效应为基础，根据返回信号的频率漂移，还可以获得目标物相对于雷达运动的径向速度。
8、达气象方程为=t p å单位体积i r h PtG s p qj l 2222)2(ln 1024，其中G 表示天线增益，h 表示脉冲长度，s 表示粒子的后向散射截面。
9、反射率因子定义为单位体积中所有粒子直径的6次方之和。
它的大小反映了气象目标内部降水粒子的尺度和数密度，常用来表示气象目标的强度。
1010、、1111、雷达波束在降水中传播时能量的衰减是由降水粒子对雷达电磁波的、雷达波束在降水中传播时能量的衰减是由降水粒子对雷达电磁波的散射和吸收造成的。
1212、当发生距离折叠时，、当发生距离折叠时，雷达所显示的回波位置的方位（或位置）是正确的，但距离是错误的。
1313、在风向随高度不变的多普勒速度图像中，零等速度线为一条、在风向随高度不变的多普勒速度图像中，零等速度线为一条贯穿屏幕中心的直线。
1414、在雷达径向速度图上，、在雷达径向速度图上，任意高度处的真实风向垂直于过雷达测站点和该高度与零值等风速线交点的径向直线；暖平流时零值等风速线呈S 型，冷平流时呈反S 型；出现急流时会有一对符号相反的并与PPI 显示中心对称分布的闭合等风速线出现。
雷达气象总复习
雷达气象总复习前言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？当α <0.13时，发生瑞利散射当α >0.13时，发生米散射当θ = 0o 或 180o 时.表明粒子的前向和后向散射为最大;当θ = 90o 或 270o 时.表明粒子没有侧向散射。
若θ = 0o 或 180o，则表明其在 Y-O-Z 平面内各向同性散射。
4) 什么是米散射及米散射的特点？散射波的能流密度是各向异性的，大部分散射能量集中在θ = 0o 附近的向前方向上，且α 值越大，向前散射的能量占全部散射能量的比重越大；2rD ππαλλ==其中λ 为雷达波长， r 为粒子半径， D 为粒子直径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η？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）。
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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 ϕππλλ==另一方面，角频率与频率的关系2D d f d t ϕωπ==则多普勒频率与目标运动速度的关系fD=2vr/λ4.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/43π/4 7π/4方位角速度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）3 雷达探测原理（距离、方位、强度、速度）4 雷达数字化系统及产品制作5 雷达图像的计算机显示实践6 典型雷达回波（强度、速度）7 雷达数据的压縮与保存8 雷达图像的平滑与锐化9 雷达图像杂波的滤除10 速度资料的提取（VAD和图像相关处理技术、含基本退模糊技术）11 雷达测量降水及相关问题12 雷达探测灾害性天气(冰雹、台风、暴雨等)13 雷达拼图14 双波长、双极化雷达的优势及应用7.球形粒子的散射◆球形干冰粒对雷达波的散射:Rayleigh：σσ冰水所以雪和小冰粒回波弱；<冰>水米3区，解释为何大冰雹的回波非常强。
8、9月 Mie：σσZ>50dBZ，大雨>30dBZ◆正在融化的球形粒子的散射:1.外包水膜的融化冰球：Rayleigh：随着融化水膜厚度的增加，融化冰球的雷达截面增大。
Mie: 随着融化水膜厚度的增加，融化冰球的雷达截面减小.解释冬天北方降雪（干雪）回波较弱，而南方降雪（湿雪，认为是外包水膜的冰球）回波较强。
形成0度层亮带的原因之一就是融化作用。
2.冰水均匀混合球：Rayleigh:冰水均匀混合球的雷达截面随着融化水量的增加而增加的速度要比外包水膜冰球时慢得多。
8.为什么降水雷达采用水平发射的水平偏振波？因为抬高仰角，散射无变化，E//水平面，电偶极矩l ＝2b 长轴，不变。
球越扁，相对于同体积的球形粒子产生的后向散射越大，而且随天线仰角的太高，后向散射强度不会改变，而且不会产生正交偏振分量。
二．衰减1.比尔-伯格-朗伯定律的积分式00000002222ln2ln ln 2rrRRL L P R rrL L P r rR R rL r r L r k dSk dSrr r r d P d P k dS k dS P P P k dS P P k dS P P e P P eP --=-⇒=-⇒=-⇒-=-⇒⎰⎰=⇒=⋅⎰⎰⎰⎰2.用分贝数表示的衰减系数kt3.云对雷达波衰减规律及ktc 与含水量M 的关系 ◆云对雷达波的衰减规律：①由液滴组成的云的衰减随波长的增大而迅速减小； ②液态云的衰减还随温度的降低而增大；③对于波长较短的雷达（如 3cm 以下的雷达），要考虑云层的衰减作用；对于雷达波长较长的雷达，可忽略云层对电磁波的衰减作用；④冰云的衰减要比液态云的衰减小2~3个量级，原因在于冰晶的介电常数小于水。
◆ktc 与云中的含水量M 的关系：(M 单位体积内所有云质点的质量之和，(单位:g/m3) )4.雨对雷达波衰减规律及ktr 与雨强I 的关系◆雨对雷达波的衰减规律：①雨对雷达波的衰减系数一般与降水强度成正比关系;②雨的衰减系数在给定温度下还与波长有关系;③由于雨滴谱的分布和降水强度经常随时空变化，所以在雷达波束所经过的路径上，各段的衰减情况往往不尽相同；④由于衰减作用，对于同一降雨带波长较长的雷达能准确探测到，而波长较短的却不一定。
◆ktr与雨强I的关系：(I 降水强度（雨强）：单位时间内降落到地面单位面积上的降水量。
◆衰减造成的影响：①造成回波偏弱、弱回波可能消失②减小回波区域面积③使回波分布情况失真④估测的雨强、雨量偏小⑤导致回波识别和跟踪的困难5.kt与波长成反比的结论应用。
定性结论：大面积小雨，3cm雷达，雨的衰减要考虑。
中雨，3cm和5cm，大雨或冰雹，3cm，5cm和10cm均要考虑综合考虑雷达截面/雷达反射率与波长成反比（波长越短散射能力越强），衰减和波长也成反比的关系（波长越短衰减也越强），我国雷达布网，对短时预报，东南沿海多暴雨和台风(大雨滴)，采用10cm雷达，内陆西北5cm雷达。
人影作业的移动性决定其多采用3cm雷达。
PS:“V”型缺口:由于云中大冰雹、大水滴等大粒子对雷达波的强衰减作用，雷达波不能穿透主要的大粒子区，在大粒子区的后半部形成所谓的V字型缺口。
尖角对准测站。
三．雷达气象方程1、概念：◆波宽θ：雷达主波束上两个半功率点之间的夹角，有水平波宽和垂直波宽。
雷达发射波能量越集中越好，波宽<1°◆脉冲宽度τ：脉冲持续时间(711 is 1微秒)◆脉冲长度h：脉冲在空间的延伸距离h=ct◆有效脉冲深度：理论证明：只有在波束中距离R 到R+h/2范围内的那些粒子散射的回波，才能在同一时刻到达天线。
称h/2为波束有效照射深度 ◆有效照射体积：⎰⎰Ω+Ω=2/2ct R RdRd R V ,有效照射体积的具体求法取决于波束的几何形状，也就是取决天线的形状:◆天线增益：假设在这个方向上的波束范围内，天线辐射的能流密度相同，这样，距离定向辐射天线R 处的能流密度Smax 与Sav 的比值称为定向辐射天线的增益。
◆盲区：离雷达站h/2的距离内产生的回波将收不到，称为盲区。
2、雷达气象方程（3.25）式，及对其的讨论。
要求掌握每项物理意义、各参数含义。
⎰+-ψ=-RkdR t Z m m R h G P 02.022222112310.21..1..)2(ln 1024Pr λϕθπ (3.25) 讨论：⎰=-RkdR Z RC 02.0210.Pr◆气象因子的作用：①目标物的后向散射特性--粒子大小、形状、相态、温度等对散射的影响。
②波束路径上各种粒子对雷达波的衰减作用--大气、云、雨滴、冰雹等粒子在不同波长、温度时的衰减。
◆雷达参数的选择：①发射功率：增加Pt ，可提高雷达探测能力和探测距离。
但增加Pt 受技术和经济条件限制。
测距的限制常常不是Pt 不足，而是由于地物阻挡和地球曲率的影响。
②波长λ(或振荡频率 f ):同一目标物对不同波长的电磁波的散射和衰减特性有很大差别。
所以不同用途的气象雷达具有不同的波长。
③脉冲宽度:增加脉冲宽度，V 增大，有更多粒子产生的回波能同时到达天线，使Pr 增大，从而增大雷达探测能力。
但有两个缺点: (1)雷达距离分辨率(h/2)变低; 指空间径向上两个目标物在雷达屏幕上可区分的最小距离。
(2) 雷达盲区变大:离雷达站h/2的距离内。
④天线增益:取决于天线口径面积：增大Ap 可以提高G 和减小波宽，从而增大雷达探测能力和探测的角分辨率。
所以，天气雷达常采用较大的Ap 。
但是如果Ap 过大，转动性能、抗风能力和机动能力就差，制作和安装也困难。
⑤脉冲重复频率(PRF) : PRF 的选取决定了最大探测距离，实际的PRF 选择取决于实际情况。
◆距离因子的作用：①回波功率Pr 与距离R 的平方成反比，即同样强度的降水在远处要比近处弱的多 ②最大不模糊距离Rmax: PRFcR 2max = PS ：多普勒两难：4max PRFV r ⨯±=λ最大不模糊距离：Rmax 是指在下一个脉冲发射出去之前，这个脉冲能向前走并返回雷达的最长距。
PRFcR 2max = 8max max cR V λ=题目：1.波长为5厘米的天气雷达，工作在1000Hz 的脉冲重复频率下，能否正确探测180公里处、移速为20米/秒的雷暴系统？如果不能探测，会出现什么结果？（20分） 解：150km;12.5m/s所以波长为5厘米的天气雷达，工作在1000Hz 的脉冲重复频率下，不能正确探测180公里处、移速为20米/秒的雷暴系统，会有二次回波和速度模糊。
（5分） 画图分析，在距离雷达30Km 出出现二次回波。
（2分）若20m/s 是远离雷达的径向速度，在速度图上显示的正的最大12.5m/s 区域突变成负的最大且渐变为负的5m/s ，表现为速度模糊现象，公式计算过程。
（3分）2.为了正确测量180公里处、移速为15米/秒的雷暴系统，可否选用波长为5厘米的多普勒天气雷达？如果再利用波长为10厘米的多普勒天气雷达，请设定合适PRF 。
（Rmax*Vmax = 180 km * 15 m/s =2.7x106 m2/s, (λC)/8 = 0.05*3.0*108 /8≈2*106 m2/s )因为Rmax*Vmax > (λC)/8， 所以，不能正确测量 （如果学生回答采用双PRF 技术，则有可能实现， 这时需要写出PRF 的具体数据） 第二问的具体求解过程：(1) Rmax= C/（2*PRF ）> 180 k,m, PRF < C/(2*180km) = 833 Hz (2) Vmax = (λ*PRF)/4 > 15m/s PRF > （4*15m/s ）/λ = 600Hz 因此任意介于600Hz 和833Hz 之间的PRF 都符合要求。