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
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。
多普勒天气雷达练习题
多普勒天气雷达练习题(总20页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--练习题21．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。
2311．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。
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。
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）。
试论多普勒天气雷达资料在人工增雨中的应用
试论多普勒天气雷达资料在人工增雨中的应用
随着全球气候变化以及人类对天气影响的加剧，增雨技术受到越来越多的关注。
多普
勒天气雷达是一种先进的气象探测装置，可用于探测大气中水分的变化情况，为增雨技术
的研究和应用提供了有力的数据支持。
本文将探讨多普勒天气雷达在人工增雨中的应用。
多普勒天气雷达是通过测量回波信号来获取大气中水分含量的变化情况。
它能够监测
到云层内的水汽含量、云粒子大小、运动速度等多种气象因素，并实时反馈给控制中心进
行处理分析。
在人工增雨中，多普勒天气雷达可以提供以下方面的数据支持：
1. 识别适宜区域
多普勒天气雷达可以探测到云层内的水汽含量和云粒子大小，从而确定是否有适宜的
云层进行增雨操作。
在实际操作中，只有符合一定条件的云层才适合进行增雨操作，否则
可能会产生不良后果。
通过多普勒天气雷达监测和分析数据，可以快速识别出适宜的云层，实现精准增雨操作。
2. 监测云层运动趋势
多普勒天气雷达可以精确测量云层内云粒子的移动速度和运动趋势，从而更好地预测
云层的变化情况。
在增雨操作过程中，监测云层的运动趋势可以帮助调整增雨时间和位置，从而最大程度地提高增雨效果。
3. 评估增雨效果
多普勒天气雷达还可以监测和测量云层内水汽含量的变化，从而对增雨效果进行评估。
增雨后，通过多普勒天气雷达的数据反馈，可以直观地了解增雨效果和改进空间，提高增
雨技术的效率和精度。
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）。
多普勒天气雷达原理与应用雷达探测算法
1）雷达波束阻碍
第一个质量控制步骤是纠正雷达波束的物理阻碍， 否则将导致对降水的过低估计。
如果对每个体积扫，雷达波束的阻碍低于60%，预置 的dBZ值被添加到被部分阻碍的距离库中。
如果超过60%的波束被阻碍，那么采取下列二种步骤之一：如果阻碍 物的方位伸展是2或更小，则在相应仰角紧挨阻碍物的其它距离库上 的平均值被指定为被阻碍物所阻碍的样本体积的距离库的值。如果阻 碍物的方位伸展大于2，则不做修正，对那个扇面，将使用邻接的的 较高仰角上的值。
第二类阈值确定算法的处理方式：PDF使用另一 组反射率因子强度和面积阈值（称作小雨阈值或第二类 阈值）来确定PPS的处理方式。它们比第一类阈值小， 对应PPS算法中能够分辨的降水强度的下限。如果第二 类阈值被超过，则不论目前的扫描模态是降水还是晴空， PDF将指示PPS算法从一个初始的零值场开始累加降水。 如果第二类阈值不被超过，则对应于没有降水，PPS将 以一个简化的方式运行以大大减少计算机处理时间。
双扫描最大化（bi-scan maximization）：超 过50km（27nm）时，此技术选择最低2个仰角的较大 反射率因子值（除非最低仰角在倾斜测试中被丢弃）。 这主要是弥补波束障碍造成的对降水的过低估计，但同 时带来亮带污染的问题。自96年起，双扫描最大化被取 消。
分区混合扫描（sectorized hybrid scan）： 分区混合扫描是缺省混合扫描和波束障碍要求所定义的 较高高度的联合。其结果对每个雷达站形成一个图形化 的分区混合扫描查询表，如下图所示。
③波束部分充塞： 波束部分充塞一般对距离雷达较远的气 象目标是个问题。WSR-88D的波束宽度是1。在距雷达100 海里远处，1宽的波束是近似2海里尺度的截面。雷达必须 做的假定之一就是所有的目标完全充满波束，因为它没有别 的确定方法。因此，在这个距离上比波束窄的目标物会显示 得比真实情况大。来自小目标物的能量被平均到整个宽的波 束上，结果是低估了降水量（整个区域范围是高估的）。 ④湿的天线罩： 如果天线罩被大雨或部分冻雨弄湿，雷达 会低估较远处目标物的降水率，因为波束能量在接近雷达时 被消弱。目标物的较少返回能量就意味着较小的反射率因子 和降水率。 ⑤不正确的硬件定标： 不正确的硬件定标会影响降水估计 的准确性。WSR-88D对每一次体积扫描进行自动标校，所 以能得到更准确的反射率因子，因而得到较准确的降水估计。
多普勒天气雷达：原理、应用与收获总结
多普勒天气雷达：原理、应用与收获总结以下是多普勒天气雷达原理与应用课程的总结：1.雷达基本原理与组成雷达是一种利用无线电波探测目标的电子设备。
它通过发射电磁波，并接收目标反射回来的电磁波，根据反射回来的电磁波的特性，推断出目标的位置、速度、形状等信息。
雷达主要由发射机、接收机、天线和显示器等组成。
发射机产生高频电磁波，并通过天线向空间发射。
当电磁波遇到目标时，它会被反射回来并被天线接收。
接收机接收到反射回来的电磁波后，对其进行处理和分析，以推断出目标的位置、速度、形状等信息。
2.多普勒天气雷达原理多普勒天气雷达是一种专门用于探测天气目标的雷达。
它利用多普勒效应原理，测量目标的速度和方向。
当雷达发射的电磁波遇到运动目标时，反射回来的电磁波的频率会发生变化。
多普勒天气雷达通过测量这种频率变化，可以推断出目标的速度和方向。
同时，根据反射回来的电磁波的振幅和相位等信息，还可以推断出目标的形状和大小。
3.多普勒天气雷达的应用多普勒天气雷达在气象领域有着广泛的应用。
它主要用于探测台风、暴雨、冰雹等恶劣天气，为气象预报和灾害预警提供重要依据。
此外，多普勒天气雷达还可以用于空气质量监测、气候变化研究、航空航天等领域。
4.课程收获与总结通过学习多普勒天气雷达原理与应用课程，我们了解了雷达的基本原理和组成，以及多普勒天气雷达的工作原理和应用。
我们学会了如何利用雷达数据分析和推断天气信息，并掌握了雷达在气象领域中的应用方法和技巧。
在本课程中，我们学习了很多有用的知识和技能，包括：雷达方程和散射截面、电磁波的传播特性、多普勒频移和速度估计、气象目标的识别和处理等。
这些知识和技能不仅可以帮助我们更好地理解雷达的工作原理和应用，还可以为我们的后续学习和工作打下坚实的基础。
总之，学习多普勒天气雷达原理与应用课程，不仅让我们深入了解了雷达的工作原理和应用，还提高了我们的数据处理和分析能力，为我们的后续学习和工作打下了坚实的基础。
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原理及主要偏振参数应用分析一、引言雷达技术是现代气象学中非常重要的观测手段之一，可以提供大气中降水、风场以及悬浮颗粒物等信息。
而C波段双偏振多普勒天气雷达作为目前气象雷达中应用较多的类型之一，具备了高分辨率、高灵敏度等优势。
本文将详细介绍C波段双偏振多普勒天气雷达的原理及其主要偏振参数的应用分析。
二、C波段双偏振多普勒天气雷达原理C波段双偏振多普勒天气雷达是基于双偏振技术的，通过观测目标散射的双向偏振特性，来获得降水和颗粒物的物理参数。
其基本工作原理可以分为以下几个步骤：1. 天线发射和接收信号C波段双偏振多普勒天气雷达的天线首先发送一个具有一定频率和极化状态的微波波束，这个波束会与大气中的目标相互作用，然后被目标散射回来。
2. 接收信号的极化分离雷达接收到回波信号后，首先需要进行极化分离，将水平极化和垂直极化信号分离出来，以获得目标的双向极化特性。
3. 目标退偏振比计算在完成极化分离后，可以利用修正的双偏振天线系数，计算目标的退偏振比。
这个参数可以描述目标相对于水平和垂直方向的散射强度差别。
4. 目标的径向速度估计利用多普勒频移原理，可以根据接收到的回波信号的频率偏移，计算出目标在雷达天线方向上的径向速度。
通过多普勒频移，我们可以判断目标是否在向雷达靠近或远离。
5. 目标的径向散射强度估计利用雷达接收到的信号，可以计算出目标的径向散射强度。
这个参数可以反映目标散射微波的能力，从而进一步了解目标的强度和大小。
三、主要偏振参数应用分析C波段双偏振多普勒天气雷达的主要偏振参数包括退偏振比和线性偏振比。
这些参数在气象研究中有着广泛的应用。
1. 退偏振比的应用退偏振比是衡量目标散射极化特性的重要参数。
在气象雷达中，退偏振比常用于识别和区分不同种类的降水。
例如，在雷达图像中，雪花和冰雹的退偏振比可以有较大的差异，利用退偏振比可以准确区分这两种降水类型。
舟山多普勒天气雷达原理与业务应用试题
舟山多普勒天气雷达原理与业务应用试题(总16页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除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 D Z ，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 ZdBZ ⋅=（10=Z 36/m mm ）和min lg 10P P dB r ⋅=，将雷达气象方程CP r Z r2=变换为minmin lg 10lg10lg 20lg 10P C P 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。
多普勒天气雷达原理与业务应用测验(答案)
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。
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。
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。
试论多普勒天气雷达资料在人工增雨中的应用
试论多普勒天气雷达资料在人工增雨中的应用【摘要】多普勒天气雷达是一种重要的气象雷达，能够提供大气内部的运动信息。
本文试论了多普勒天气雷达资料在人工增雨中的应用。
首先介绍了多普勒天气雷达资料在人工增雨中的基本原理，以及实际应用和案例分析。
随后对多普勒天气雷达资料在人工增雨中的效果评估进行了讨论，并指出了其局限性。
探讨了多普勒天气雷达资料在人工增雨中的未来发展方向，并做了总结与展望。
通过本文的研究，可以更好地了解多普勒天气雷达资料在人工增雨中的作用，为未来的研究和应用提供参考。
【关键词】多普勒天气雷达、人工增雨、资料、应用、原理、实际应用、案例分析、效果评估、局限性、未来发展方向、总结、展望、结论、研究背景、研究目的、研究意义。
1. 引言1.1 研究背景在人工增雨领域，多普勒天气雷达资料的应用日益受到关注。
多普勒天气雷达是一种先进的天气探测仪器，能够实时捕捉到大气中的水滴和颗粒的动态信息，包括其位置、速度和大小等参数。
通过分析多普勒天气雷达资料，可以更准确地预测降水的分布区域和强度，为人工增雨作业提供有力支持。
在过去的人工增雨实践中，由于缺乏准确的气象数据和精细的降水预报，增雨效果不稳定，难以控制。
而引入多普勒天气雷达资料后，可以更精细地监测降水过程，及时调整增雨作业方案，提高增雨效果，减少不必要的资源消耗。
研究多普勒天气雷达资料在人工增雨中的应用具有重要意义。
通过深入探讨多普勒雷达在增雨过程中的作用机制和效果评估，可以为改进增雨作业提供科学依据，推动人工增雨技术的发展。
基于此背景，本文将针对多普勒天气雷达资料在人工增雨中的应用进行探讨，并对未来的研究方向进行展望。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨和分析多普勒天气雷达资料在人工增雨中的应用效果，明确其在人工增雨过程中的作用机制和影响因素，为科学合理地利用多普勒天气雷达资料提供理论支撑和技术指导。
通过研究多普勒天气雷达资料在人工增雨中的应用，可以为改善气象预报准确性、提高人工增雨效果、减少人工增雨成本等方面提供参考和借鉴，进而推动人工增雨技术的发展和提升。
多普勒天气雷达集训试题附答案
多普勒天气雷达集训试题附答案多普勒天气雷达集训试题附答案一、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着降水的情况下使用，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∑单位体积i r h PtGσπθ?λ2 222)2(ln1024，其中G表示天线增益，h表示脉冲长度，σ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。
10、11、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。
12、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。
13、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。
14、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。
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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/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。
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ơ，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ơ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Z RC Z m m r h G p p t r ⋅=⋅+-=22222223212ln 1024λθϕπθϕλi S s R S 24πσ=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ϕ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17 km 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 雷暴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。