雷达气象学考试复习
雷达知识考试题及答案
雷达知识考试题及答案一、单选题（每题2分，共10题）1. 雷达的基本原理是什么？A. 声波反射B. 无线电波反射C. 光波反射D. 热能反射答案：B2. 雷达系统主要由哪几部分组成？A. 发射机、接收机、显示器B. 发射机、天线、显示器C. 发射机、天线、接收机D. 发射机、天线、接收机、显示器答案：D3. 雷达波的频率范围是多少？A. 30MHz-300MHzB. 300MHz-3GHzC. 3GHz-30GHzD. 30GHz-300GHz答案：C4. 雷达的探测距离与什么因素有关？A. 功率B. 频率C. 波长D. 所有以上因素答案：D5. 相控阵雷达的主要优点是什么？A. 重量轻B. 体积小C. 扫描速度快D. 价格低廉答案：C6. 雷达的分辨率主要取决于什么？A. 信号强度B. 信号带宽C. 信号频率D. 信号波长答案：B7. 雷达的抗干扰能力主要与什么有关？A. 发射功率B. 信号频率C. 信号带宽D. 信号调制方式答案：D8. 雷达波在大气中的传播损耗主要受哪些因素影响？A. 温度B. 湿度C. 大气压力D. 所有以上因素答案：D9. 雷达测速的原理是什么？A. 多普勒效应B. 相位差C. 时间差D. 频率差答案：A10. 雷达的探测范围与天线的什么特性有关？A. 增益B. 波束宽度C. 极化方式D. 所有以上因素答案：B二、多选题（每题3分，共5题）1. 雷达的主要应用领域包括哪些？A. 军事B. 航空C. 航海D. 气象答案：ABCD2. 雷达信号处理中常用的技术有哪些？A. 滤波B. 压缩C. 匹配滤波D. 频谱分析答案：ABCD3. 雷达系统的干扰源可能包括哪些？A. 自然干扰B. 人为干扰C. 电子干扰D. 机械干扰答案：ABC4. 雷达波的极化方式有哪些？A. 线性极化B. 圆极化C. 椭圆极化D. 随机极化答案：ABC5. 雷达信号的调制方式包括哪些？A. 调幅B. 调频C. 调相D. 脉冲调制答案：ABCD三、判断题（每题1分，共5题）1. 雷达波不能穿透云层。
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。
雷达气象学复习思考题-1
雷达气象学复习思考题一、名词解释平均功率、方向性图、波束宽度、天线增益、雷达截面、雷达反射率、反射率因子、晴空回波、衰减系数、衰减截面、有效照射深度、有效照射体积、折射指数N单位、等效地球半径、等射束高度图二、简答题1.天气雷达的基本工作原理？2.PPI和RHI有何不同？3.粒子群的总回波功率能否是单个粒子的回波功率之和？为什么？4.对于10cm和5cm的天气雷达，什么样的气象目标物会满足瑞利散射近似？5.有了雷达反射率，为什么还要引入雷达反射率因子？6.雨对雷达波的衰减规律是什么？7.决定雷达最大探测距离的因素有哪些？8.标准大气折射时电磁波传播有何特征？9.大气水平分布非均一情况下出现探测“盲区”的原因是什么？10.雷达和雨量计测量降水各自的优缺点是什么？三、论述题1.简述天气雷达的未来发展方向？2.如何计算粒子对雷达波的衰减？3.论述实际工作中如何考虑大气、云、雨、雪、冰雹对雷达波的衰减问题。
4.推导天线辐射强度在两半功率点间均匀分布时单个目标物的雷达气象方程？5.推导天线辐射强度在两半功率点间均匀分布时云和降水的雷达气象方程？6.写出雷达气象方程：⎰⋅+-=-R 0kdR 2.022*********Z 2m 1m R 11024ln2ψλϕθπh G P P t r中各参数的含义，并讨论方程该雷达方程的适用范围。
7. 简述折射指数随高度变化的几种形式，各有何特点？8. 地球球面和大气折射对探测目标物有怎样的影响？9. 影响雷达定量测量降水精度的主要因素有哪些？①基本假定上：正压模式假设大气满足静力平衡，有自由面，是自动正压大气模型；斜压模式仅假定大气满足静力平衡，考虑大气斜压性，可以考虑温度平流，垂直运动。
②研究范围上：正压模式只研究大气某一层运动，斜压模式可研究大气的三维运动。
③差分格式上：正压模式仅考虑水平差分格式，斜压模式水平差分，垂直差分都要考虑。
④方程上：正压模式根据潜水方程组，没有考虑非绝热加热、摩擦、水汽方程；斜压模式根据σ坐标通量方程组，考虑了非绝热加热、摩擦、水汽方程和温度扩散。
雷达+卫星+天气学基础 (考试卷)
天气雷达、卫星气象及天气学基本知识综合考试卷单位：姓名：一 .选择题（20分）1、关于多普勒效应速度，下面说法正确的项包括：（）①我们规定远离雷达而去的方向， Vr > 0；朝向雷达的方向， Vr < 0。
② Vr不是实际的风向风速，而是所测点实际风向风速在该点径向上的投影。
③多普勒雷达准确测量的多普勒速度实际上是有一定范围的。
④若真实的平均多普勒速度大于Vrmax或小于-Vrmax ，则多普勒雷达将给出错误的速度信息，这称为速度模糊。
A、①②③④B、①②③C、②③④2、雷达准确测量多普勒速度范围±Vr max（最大不模糊速度范围）公式中λ和PRF的意义是：（）A、λ为雷达接收电磁波的波长，PRF为脉冲重复频率，即每秒钟雷达接收脉冲的次数。
B、λ为雷达发射电磁波的波长，PRF为脉冲重复频率，即每秒钟雷达发射脉冲的次数。
C、λ为估计系数，PRF为脉冲重复频率。
3、雷达波长λ=10cm，PRF=1080/秒，相应的±Vr max和雷达最大探测距离Rmax是（）。
A、±Vr max = ±27 m/秒， Rmax≈39kmB、±Vr max = ±27 m/秒， Rmax≈139kmC、±Vr max = ±27 m/秒， Rmax≈339km4、大范围降水速度回波的分析原则是：（）①速度图中零速度实际上有两种意义：一是零速度所在处的风速为零，二是零速度所在处的径向与该处的风向互相垂直。
所有速度图像中的零速度必定是上述两种情况之一。
②由零速度点确定风向：由邻近零速度点的负速度区垂直零点所在处的径向吹向正速度区③在某等距离圆上，由最大多普勒速度绝对值确定风速；由最大负多普勒速度所在的方位确定风向。
④在某一仰角的PPI上，不同距离所在的高度不同。
A、①②③④B、①②③C、①②④D、②③④5、关于雷达反射率Z定义正确的是：（）A、 Z为单位体积内所有降水质点周长的六次方之和。
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。
雷达复习题
雷达复习题1、多普勒天气雷达构成及功能：雷达数据采集系统（RDA ）、雷达产品生成器（RPG ）、主要用户终端（PUP ）RDA ：发射脉冲电磁波，接受回波并对回波信号进行处理，最终形成基数据。
RPG ：主要功能有两个，一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 ：申请适当的产品，当RPG 根据PUP 的申请产生并传给PUP 相应的产品后，PUP 可以以图像、图形方式显示这些产品，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、影响雷达数据质量的三个主要因素及其在反射率因子和速度图上的特征。
影响雷达数据质量的三个主要因素：地物杂波、距离折叠、速度模糊地物杂波：有较高的反射率因子，径向速度接近0.距离折叠：反射率产品中的距离折叠数据的显示往往具有狭长的外形，通常靠近雷达；速度模糊：4、距离折叠以及去距离折叠？1)距离折叠：目标物位于r max 之外时，雷达却把它显示在r max 以内的某个位置。
它是雷达对产生雷达回波的目标物位置的一种辨认错误。
所显示的回波位置的方位角是正确的但距离是错误的。
2)去距离折叠：距离去折叠算法也在 RDA 上运行，它可以提供在最大不模糊距离以外距离处的精确的速度和谱宽数据。
5、多普勒雷达如何应对多普勒两难：由于最大不模糊距离r max 与脉冲重复频率PRF 成反比，而最大不模糊速度V max 与脉冲重复频率PRF 成正比，因此不存在一个单一的脉冲重复频率PRF 能够同时使r max 和V max 都比较大，这通常称为“多普勒两难”。
因此，多普勒天气雷达使用不同的脉冲重复频率PRF 测量反射率因子和速度数据，用低PRF 测得反射率因子，用高PRF 测速度。
6、在多普勒雷达图像上，零度层亮带及形成机理？层状云降水或层状积云混合降水反射率因子回波存在一个“零度层亮带”，即反射率因子较高的环形区域所在高度在0℃等温层附近。
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。
π/43π/4 7π/4方位角速度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。
2022-雷达气象练习题
2022-雷达气象练习题一、填空题1．超折射时，天气雷达显示的地物回波数量将标准大气折射。
2．大气、云、降水粒子对雷达波的衰减是由于和吸收引起的。
3．直径与雷达波长相近的球形粒子的散射满足散射理论。
4．地物杂波的影响会导致对降水率的估。
5．在北半球，气旋呈时针方向旋转。
6．提高脉冲重复频率可以减轻多普勒天气雷达的模糊。
7．中尺度出现标志着：很可能出现暴雨、冰雹和龙卷等剧烈天气。
8.在VAD产品显示的曲线中，的最大值所在的方位表示风向。
9.零度层亮带的形成原因主要是：效应、效应、效应和粒子形状的作用。
10.典型对流单体的生命史通常包括三个阶段：阶段、阶段和阶段。
11.非气象回波是指由于一些的目标物对电磁波的散射所产生的回波和由于雷达性能而引起的回波。
12.在雨后晴朗的夜间，由于地面辐射，容易形成上干下湿的逆温层，有可能发生现象。
13.若多普勒速度图像的零速度线呈反S型，则风向随高度的增加而14.根据层状云、对流云和层积混合云的形状特点，通常将层积混合云回波称为絮状回波，层状云回波称为状回波；对流云回波称为状回波。
15.三体散射回波是回波的典型特征。
16.急流可分为三类：超低空急流、低空急流和高空急流，位于对流层下部离地面1000～4000米的高度，中心风速一般大于12m/，最大可达30m/风速的急流称为急流。
17.中尺度气旋的多普勒径向速度特征是：零值线与雷达扫描径向一致，从雷达中心向外看，其正值中心在（左或右），负值中心在（左或右）。
18.由于龙卷尺度一般均小于雷达波束宽度，因此多普勒雷达仅能探测到离雷达较的或较的龙卷。
二、判断题1.回波顶高产品和垂直累积液态含水量产品有助于识别冰雹。
（）2.使用多普勒天气雷达分析中小尺度天气系统的速度场时，需要确定雷达站的位置。
（）——第1页——3.絮状回波常是出现连阴雨天气的征兆，这类回波出现时，由于冷暖空气交汇，雨带准静止存在，某地降水时间长，可能会出现暴雨。
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）。
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。
军职在线雷达气象学考试答案
军职在线雷达气象学考试答案一、单选题（共3道试题，共15分。
）1.径向速度图，径向速度带收敛于显示区中心，曲线形状呈S或反S型，表明▁▁。
A.风向不变B.风速不变C.风向变化D.风速变化正确答案:B2.多普勒径向速度图上出现近似椭圆的牛眼，零径向速度线为直线，且经过原点，则表示A.风向不变，风速随高度增加而增大B.风向不变，风速随高度增加而减小C.风向不变，风速随高度增加先增后减D.风向不变，风速随高度增加先减后增正确答案：C3.下列哪种折射情况又被称为大气波导传播，_.A.临界折射B.标准大气折射C.负折射D.超折射正确答案：D二、多选题（共5道试题，共25分。
）1.在水汽图上，与急流相关的边界有▁。
A.高空槽边界B.直边界C.气旋性弯曲边界D.凹边界正确答案:ABCD2.中纬度高空急流云系的主要类型包括▁。
A.盾状卷云区B.波动形云系C.急流卷云线D.横向波动云系正确答案:ABCD3.雷达探测能力受到下列哪些因子的影响，_。
A.雷达参数C.降水云性质D.雷达站四周的建筑物山脉正确答案：ABCD4.雷达回波功率与下列那些因子成正比，▁。
A.脉冲宽度B.脉冲长度C.雷达波长D.脉冲重复频率正确答案:AB5.多单体风暴常伴有的天气现象有▁▁。
A.局地暴雨B.冰雹C.强地面风D.龙卷正确答案:BCD三、判断题（共12道试题，共60分。
）1.超级单体风暴中的上升气流速度远小于多单体风暴。
A.错误正确答案:A2.超级单体风暴是一种特殊结构的强雷暴，是多单体风暴中存在充分的风垂直切变和对流不稳定转变成的强对流单体。
A.错误B.正确正确答案:B3.气体分子对雷达波的衰减主要是由于散射引起的，吸收可以忽略。
A.错误B.正确正确答案:A4.脉冲多普勒雷达是一种非相干雷达。
A.错误B.正确正确答案:A5.衰减系数的物理意义是由于衰减作用，单位接收功率在大气中往返单位距离是所衰减掉的能量。
B.正确正确答案:В6.飑线常与多普勒速度等值线密集带相联系，配合回波强度资料，就可确定飑线的位置。
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。
雷达气象复习考试版
雷达气象复习考试版第一章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。
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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。
π/4 3π/47π/4 方位角速度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。
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 00000000002222ln 2ln ln 2r r R R L L P R r r L L P rr R R r L r r L r k dS k dS r r r r d P d P k dS k dS P P P k dS P P k dS P P e P P e P --=-⇒=-⇒=-⇒-=-⇒⎰⎰=⇒=⋅⎰⎰⎰⎰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 R dRd 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 02.022*********.21..1..)2(ln 1024Pr λϕθπ (3.25) 讨论：⎰=-RkdR Z R C 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: PRFc R 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。
PRFc R 2max = 8max max c R 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。