雷达气象学1-知识点综合3

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雷达气象学之第一章(天气雷达系统及探测理论)

天气雷达产品的显示方式2
• RHI (距离高度显示）：固定方位角，天线做俯仰扫描，探测某方位上回波垂直结构。坐标：R－最低仰角的斜距； H－按测高公式计算（标准大气折射）。
天气雷达产品的显示方式3
• CAPPI （等高平面位置显示）：雷达以多个仰角（仰角逐渐抬高）做0－360 °扫描，得到三维空间回波资料（体扫描），利用内插技术获得某高度的平面分布
• 基本径向速度：表示整个360度方位扫描径向速度数据，径向速度即物体运动速度平行与雷达径向的分量。径向速度有许多直接的应用，可以导出大气结构，风暴结构，可以帮助产生、调整和更新高空分析图等。平均径向速度产品有两点局限性：一是垂直于雷达波束的风的径向速度被表示为0；二是距离折叠和不正确的速度退模糊。
• 散射开来的电磁波称为散射波
入射波
散射波
• 雷达波束通过云、降水粒子时将被散射，其中有一部分散射波要返回雷达方向，被雷达天线接收，在雷达显示器上就反映有回波信号。
二、散射成因
• 微粒——粒子在入射电磁波极化下作强迫的多极振荡，从而发出次波（散射波）。
• 粒子对电磁波的散射只改变电磁波的传播方向,没有改变能量大小。
• d≈λ的大球形质点的散射，称为米散射。
§3.2 球形水滴和冰粒的散射
• 雷达天线接收到的只是粒子散射中返回雷达方向（即θ= 180º方向）的那一部分能量，这部分能量称为后向散射能量。
在a 2 r 1时的瑞利散射条件下
在a 2 r 复数1时模的平方
后(向) 散16射 44函r6数mm：22 12(2 代入 4 ( )中
• 产品生成：根据操作员的输入指令，RPG在体积扫描的基础上产生所需产品。

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）。

《雷达气象学》课件

数据预处理
对原始数据进行筛选、分类和整理，去除无效和干扰数据，提高数据质量。
数据分析
对预处理后的数据进行统计分析、模式识别等处理，提取有用的气象信息。
数据可视化
将处理后的数据以图形、图像等形式呈现，便于分析和理解。
04
雷达气象学中的天气现象分析
降水现象分析
1
降水现象的形成
降水现象是水汽在空气中凝结并降落到地面的过程，包括雨、雪、冰雹等。雷达气象学中主要通过分析降水回波来研究其形成机制和演变过程。
01
天气预报
利用雷达观测数据，可以更准确地监测和预报降水、风切变、雷暴等天气现象，提高天气预报的准确率和时效性。
02
03
灾害监测预警
利用雷达气象学技术，可以对暴雨、洪涝、冰雹、台风等自然灾害进行实时监测和预警，降低灾害损失。
04
02
雷达气象学基础知识
电磁波传播原理
电磁波的传播速度等于光速。
《雷达气象学》课件
目录
• 雷达气象学概述 • 雷达气象学基础知识 • 雷达气象学中的观测技术 • 雷达气象学中的天气现象分析 • 雷达气象学中的数值模拟技术 • 雷达气象学的未来发展与展望
01
雷达气象学概述
雷达气象学的定义与特点
雷达气象学定义
雷达气象学是一门研究如何利用雷达探测和监测气象要素和现象的学科。它利用雷达的发射波与大气中的目标物相互作用，通过接收反射波来获取大气的状态和动态信息。
电磁波在传播过程中，电场和磁场交替出现，且两者相互垂直。
电磁波的传播方向与电场和磁场的振动方向相互垂直。
电磁波的传播不受地球表面曲率的影响，可以穿透电离层和地表障碍物。
雷达工作原理

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。

雷达气象学总结

雷达气象学总结一、绪论雷达气象学：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。

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：雷达天线体扫模式雷达的显示方式：PPI（平面位置显示Plain Position Indicator) ：固定仰角，天线做0－360°顺时针扫描，显示回波分布；实际上显示的是圆锥面上的回波分布。

按测距公式，R越大，回波高度越高。

RHI (Range Height Indicator距离高度显示）：固定方位角，天线做俯仰扫描，探测某方位上回波垂直结构。

坐标：R－最低仰角的斜距； H－按测高公式计算（标准大气折射）。

Note：纵坐标尺度放大，使回波形态变型；VCS: vertical cross sectionCAPPI （等高平面位置显示）：雷达以多个仰角（仰角逐渐抬高）做0－360 °扫描，得到三维空间回波资料（体扫描），利用内插技术获得某高度的平面分布一些雷达参数的定义：如PRF，波长、雷达天线增益、脉冲宽度等二、散射散射：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。

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。

雷达气象学之第三章(多普勒天气雷达探测原理和方法)

2、脉冲对处理法（PPP）
在一定假设条件下对每一个距离库内的连续两个取样值作成对处理．从而获得平均多普勒频率和频谱宽度。此法优点在于能实时处理．并且有一定精度，但它不能得到频率谱。
3、相干记忆滤波器（CMF）处理法
此法只需要一个线路，在不设置距离库的情况下同时对雷达探测范围内各个距离上作粗略的谱分析，并能用如PSI(平面切变线是其)等直接显示出来。但它精度不高；
垂直风廓线
补充风符号
1.风向杆表示风的来向。 2.风羽每条代表风速4米/秒，半条代表2 米/秒，三角旗代表 20米/秒。
谱宽
反射率
三、影响速度谱宽的气象因子
• 多普勒速度谱宽表征着有效照射体内不同大小的多普勒速度偏离其平均值的程度，实际上它是由散射粒子具有不同的径向速度所引起的。对气象目标物而言，影响速度谱宽的主要因子有四个：
• 显然，雷达有效照射体中粒子直径的差别越大，由此造成的多普勒速度谱越宽。
• 因此速度的谱宽实际上也取决于降水粒子的谱分布。
• 当雷达水平探测时，粒子的下落末速度在雷达波轴上的径向分量为零，所以它对多普勒速度谱宽没有任何影响。
• 而当雷达垂直指向探测时，粒子下落末速度即为径向速度，故由此造成的谱曾宽作用最大。
• 在实际工作中需要了解的是有效照射体内
平均的多普勒速度和速度谱宽度，根据以
上关系式，并注意到 f 2v 关系式，则平均
多普勒速度
v
,和速度谱方差
2 v
分别为：
v 1 v v dv
Pr
2 v
1 Pr
vv
2
v dv
径向速度谱密度、平均径向速度、径向速度谱宽三者的关系示意图

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——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）——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。

雷达气象期末复习整理版分析

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。

一旦信号产生，就被送到天线。

②天线(天线沿一定的仰角，围绕自身旋转360°，圆锥面扫描)将发射机产生的脉冲信号以波束的形式发送到大气，并接收返回的能量，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。

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。

第1部分--雷达气象学概论

雷达气象学第一讲：概论术语:雷达RADAR（Ra dio D etection A nd R anging）发展史:二战期间发明军用雷达, 发现降水回波的干扰．•上世纪50年代，美国的WSR-57S雷达投入应用。

•60年代导出雷达达气象方程，开始了定量化测量。

•60年代提出多普勒气象雷达测风的方法，70年代开始大规模试验。

•70年代，提出双线偏振气象雷达的应用理论。

•80年代，美国定型WSR-88D多普勒天气雷达。

•80年代末，研制双线偏振气象雷达。

•90年代开始研制地基和空基云测量雷达。

•本世纪初，研制相控阵天气雷达。

我国气象雷达发展史•1972年，研制成功并推广X波段（3.21厘米）天气雷达（无锡无线电二厂）。

•1977年左右，研制成功C波段天气雷达（桂林长海机器厂）。

•1984年研制成功S波段天气雷达（成都784厂）•1988年左右，成功升级改造了一台C波段双线偏振天气雷达（兰州高原大气物理所）。

•1989年左右，升级改造了一台C波段多普勒天气雷达（成都784厂，河北张家口雷达）。

•1994年左右，研制成功S波段多普勒天气雷达（成都784厂）。

1994年8月，开吃筹建中美合资北京敏视达公司（中国气象局、洛克希德马汀公司）。

•1995年左右，开始研制C波段双线偏振多普勒天气雷达（38所、北京市气象局）。

•1999年，试制成功X波段双线偏振多普勒天气雷达（南京14所、南京气象学院）。

•1999年，利用美国WSR-88D技术的中国新一代S波段天气雷达正式启用，安装在安徽省气象局（敏视达公司）。

•2005年，性能优秀的X波段双线偏振多普勒天气雷达推出（成都784厂）。

•2006年左右，试制成功磁控管式Ka波段云雷达（38所）。

•2009年左右，试制成功行波管式Ka波段云雷达（38所，航天部23所）。

目前正在研制：X波段机载相控阵气象雷达（14所），S波段地基相控阵天气雷达（14所），W波段机载云雷达（38所）、新型C波段相控阵天气雷达（38所气象雷达的功能雷达的主要参数：波段,波长，频率:C f l = ( C=3.0e10 cm/s, f: 1/s)Radar bands and corresponding frequency bands (Rinehart, 2001).Radar BandsFrequency Wavelength HF3-30 Mhz 100-10 m VHF30-300 MHz 10-1 m UHF300-1000 MHz 1-0.3 m L1-2 GHz 30-15 cm S2-4 GHz 15-8 cm C4-8 GHz 8-4 cm X8-12 GHz 4-2.5 cm Ku 12-18 GHz 2.5-1.7 cmK18-27 GHz 1.7-1.2 cm Ka27-40 GHz 1.2-0.75 cm W or mm40-300 GHz7.5-1 mm 不同波段雷达的主要探测目标气象雷达的分类:(1)根据工作原理划分常规天气雷达,多普勒天气雷达,偏振气象雷达(2)根据雷达的工作波段划分X, C, S, L, Ka, W(3)根据安装平台划分固定式,车载移动式,船载式,机载式,星载式(TRMM)多普勒天气雷达获取的数据信息（一次产品）:雷达反射率因子Radar Reflectivity Factor径向速度Radial Velocity速度谱宽Velocity Spectrum Width二次产品:降雨强度,降雨量Rainfall intensity, Rainfall amount,降雨的分布情况Rainfall distribution,风（水平风）Wind (Horizontal, vertical),回波顶高（１８ｄＢＺ）Echo top,垂直累积含水量Vertical Integrated liquid water content...…最大监测距离Maximum Range for monitoring:460Km (Cinrad/SA/SB）200Km(C-band),100Km(X-band)20 Km (Ka-band)气象雷达系统的组成分系统:发射机系统Transmitter接收机系统Receiver天线伺服系统Antenna信号处理和显示系统Singal Processor and display国内不少人也采用美国ＷＳＲ－８８Ｄ雷达的系统划分情况，将系统划分为数据采集系统RDA,产品生成系统RPG和用户处理系统PUPRDA: Radar Data AcquisitionRPG: Radar Product GeneratorPUP: Principal User ProcessorRDA: Antenna, Transmitter, Receiver, Controller RPG: Computer + AlgorithmPUP:Computer + Interface天气雷达系统的外观雷达系统的核心模块重要的雷达参数P t峰值功率Peak power(４５０kw)τ 脉冲宽度Pulse Width(1 μs)PRF 脉冲重复频率Pulse Repeating Frequency (1000 Hz)λ 波长Wave lengthΘ,Φ波瓣宽度Beam width of the antennaΦ, θ≈73λ/D (度)λ: 波长D: 天线直径G 天线增益Gain of the antenna(40dB)G≈30000/(Φ*θ) (Φ和θ用度表示)WSR-88D 雷达的天线直径是8.5米，Φ, θ大约１度，增益约45dB气象雷达的波瓣、主瓣、旁瓣在描述雷达的所有参数中，波长λ是最重要的，脉冲重复频率PRF是第二重要的参数。

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。

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。

雷达气象要点(全)

(2)脉冲重复频率(PRF)：雷达发射讯号的频率，也就是发射机每秒钟发射的脉波个数。重复周期(T)：PRF 的倒数，相邻脉冲间的时间。 PRF 与最大可测距离有关：Rmax=c/2PRF，其中 c 是光速。
实际中为了给观测留有余地，一般重复周期 T=(1+25%)2R max/c。 (3)脉冲宽度（时间量纲 τ）：探测脉冲的振荡持续时间，也称为发射讯号之延时。值越大，但空间分辨率越低。有降水时用较小的 τ，晴空探测是用较大的 τ。脉冲长度(h)：一个探测脉冲在空间所占的长度， h= cτ (4)发射功率：发射机输出的高频振荡功率。有脉冲功率和平均功率两种表示方式，含义有别。脉冲功率(Pt)： P t
1

/2
/2
W (t )dt 1 T /2 W (t )dt T T /2
平均功率( Pt )：脉冲功率在一个周期的平均值。 P t W 是功率的瞬时值。Pt 与 Pt 的关系有 P t P t PRF
最小可测功率：表示接收机能接收到的最小信号强度，反映接收机的灵敏度。 3．天线增益(G)：天线增益是指天线反射器所指的特定方向所接收之能量与在该点一个各向同性天线所接收之能量两者的比值。 (上述之特定方向所指的是波束轴之中心，即存在最大能量的那点)。增益用分贝(dB)来衡量，是无量纲量。 G 10 lg
Si S s
4 R 2
左边括号中的 π 指方位 θ=π，即后向散射。
对于 Rayleigh 情形，S i 与 SS 存在 Rayleigh 关系，此时的后向散射截面 σ 可表示为：
D6 m2 1 4 4 2 m 2
5
2
D 是粒子直径

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。

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。

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。

雷达气象学知识点

雷达气象学知识点雷达气象学：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。

雷达的显示方式： PPI（平面位置显示Plain Position Indicator) ：固定仰角天线做0－360°顺时针扫描显示回波分布；实际上显示的是圆锥面上的回波分布。

按测距公式R越大回波高度越高。

RHI (Range Height Indicator距离高度显示）：固定方位角天线做俯仰扫描探测某方位上回波垂直结构。

坐标：R－最低仰角的斜距； H－按测高公式计算（标准大气折射）。

脉冲重复频率PRF：每秒产生的脉冲数脉冲间隔决定了探测距离。

脉冲重复周期PRT：两个相邻脉冲间的时间间隔。

脉冲宽度τ：脉冲发射占有时间的宽度。

波长a/λ：电磁波在一个周期内在空间占有的长度。

脉冲发射频率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。

波束宽度：在天气方向图上两个半功率点方向上的夹角。

（波束宽度越小精度越高）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。

G=10_lg（S定向/S各项均匀）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、声波等散射能流密度：对于入射能流密度 S i 经一各向同性的散射粒子散射后在以粒子为中心、半径为 R 的球面上任意一点所接收到的散射能流密度为：瑞利散射时的雷达截面：= 单个球形粒子的散射定义无量纲尺度参数：α=2πr/λ 当α Z正比于D6一方面表明粒子越大Z越大回波功率也就越大另一方面也表明Z的贡献主要来源于少数的大雨滴；等效雷达反射率因子：对不满足瑞利散射条件的降水粒子根据雷达气象方程求得的Z值就不能代表降水的实际谱分布情况只能是等效的Z值(Ze)称为等效雷达反射率因子。

雷达气象复习重点2.

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 c6. 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/T11. 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。

雷达知识点汇总

88多普勒天气雷达探测的基本原理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。

天气雷达发射（脉冲）形式的（电磁波）当电磁波脉冲遇到降水物质（雨滴、雪花、冰雹等）时，大部分会继续前进，而一部分能量被降水物质向西面八方散射，其中（后向散射）的能量回到雷达天线，被雷达所接收。

根据雷达接收的降水系统的（回波）特征可以判别降水系统的特性（降水强弱）（有无冰雹）（龙卷和大风等）。

2.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。

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.新一代天气雷达系统的性能要求：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）等小尺度强对流天气现象的有效监测和识别距离应大于（150km）。

雷达探测能力在50km处可探测到的最小回波强度应不大于（-7dBZ s波段）或（-3dBZ c波段）。

5、新一代天气雷达的应用领域：（对灾害性天气的监测和预警）(定量估测大范围降水) (风场信息)(改善高分辨率数值天气预报模式的初值场)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。