雷达气象复习重点2
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。
雷达气象学复习重点
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。
气象雷达知识点
气象雷达知识点什么是气象雷达？气象雷达是一种用于探测大气中的降水、云和其他气象现象的仪器。
它通过发射微波信号并接收其反射信号来实现对大气的观测。
气象雷达能够提供关于降水的位置、强度、类型和移动方向等信息，对气象预报和天气监测非常重要。
气象雷达的工作原理气象雷达的工作原理基于雷达回波的测量。
雷达通过发射微波信号，当这些信号遇到大气中的降水或云等物体时，会被散射和反射回来。
雷达接收到这些反射信号后，根据信号的强度、频率和相位等参数，可以确定降水的位置和强度。
气象雷达的分类气象雷达可分为两类：天气雷达和气候雷达。
天气雷达主要用于短期天气预报，可以提供降雨、风暴和冰雹等天气现象的信息。
而气候雷达主要用于长期气候研究，可以观测大范围的降水和云的变化。
气象雷达的应用1.天气预报：气象雷达可以提供实时的降水信息，帮助气象预报员预测未来几小时的天气情况。
这对于农业、航空、交通等领域的决策非常重要。
2.水资源管理：气象雷达可以监测降雨情况，帮助水资源管理部门进行水文预报和水库调度，以应对洪水和干旱等水灾。
3.气候研究：气候雷达可以提供长期的降水和云的变化数据，帮助科学家研究气候变化、气候模式和气候预测。
4.气象灾害预警：气象雷达可以及时监测到雷暴、暴雨和冰雹等极端天气现象，提前发出预警，以减少灾害损失。
气象雷达的局限性和挑战尽管气象雷达在天气预报和气候研究中具有重要作用，但它也存在一些局限性和挑战：1.盲区问题：气象雷达的微波信号在传播过程中会受到地形、建筑物和植被等障碍物的影响，导致某些区域无法接收到雷达回波信号，形成盲区。
2.分辨率限制：气象雷达的分辨率有限，无法准确观测小尺度的降水和云的变化，对于短时强降水和小范围的气象现象预测存在一定难度。
3.数据处理和分析：气象雷达产生的数据量大，需要进行复杂的处理和分析才能得出有用的信息。
这对于数据科学家和气象预报员的技术要求较高。
4.新技术发展：随着新技术的发展，如卫星遥感和雷达图像处理算法的改进，气象雷达正面临着来自其他观测手段的竞争和挑战。
雷达气象要点(全)
E1 E1m cos t kr1 E1m cos t cos kr1 E1m sin t sin kr1 E2 E2 m cos t kr2 E2 m cos t cos kr2 E2 m sin t sin kr2 E1 E2 E1m cos kr1 E2 m cos kr2 cos t E1m sin kr1 E2 m sin kr2 sin t Em cos t kr Em cos kr cos t Em sin kr sin t E
Ss
Si , 其中 Ss 是散射电磁波的能流密度，是以粒子为中心，距离 R 处的球 R2
面上受到的散射能流密度。若 β 与 θ 和 υ 无关，则是各向同性散射，否则各项散射不均匀。
Si 是入射能流密度，是到达粒子处时电磁波的能流密度。 β(θ, υ)是散射方向函数：
r 6 m2 1 , 16 4 2 m 2
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
可以看成由不同折射指数的介质形成的同心球。 瑞利区：随着融化水膜厚度迅速增大，融化冰球的后向散射截面迅速增大；当厚度达到 一定（不必融化完）时，雷达截面与水球等效。 米散射区：对于一个特定的雷达波长，当粒子的直径在某一个值之下时，反射率随着水 膜厚度的增大而减大；在另一个值之上时，反射率随着水膜厚度的增大而减小。 9． 冰水混合球的后向散射截面 冰水均匀混合球 （或多孔海绵冰球含水时） 后向截面的值随熔化水量的增加而增加要比 外包水膜冰球时慢得多。 class5 大气、云、降水对电磁波的衰减 1． 衰减：电磁波能量沿传播路径减弱的现象。 造成衰减的物理原因是因为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。 2． 衰减系数 接收功率随距离的衰减与接收功率本身的大小以及距离成正比，比例系数 kL 即称为衰 减系数。
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。
雷达气象学：5第二章雷达探测大气的基础知识(折射)2-3
与地球表面的曲率相
同时，即波束传播路
径与地表面平行，则
称为临界折射, 此时,
dn 1 15.7 10 8 m 1 dh Rm dN dn 106 15.7 10 2 m 1 dh dh dM 1 dn 6 10 0 dh Rm dh dB 11.7 10 2 m 1 dh
dn dh K 0 dN 106 dn 0 dh dh dM dn 1 6 10 dh dh Rm dn 106 0.157 m 1 0.157 m 1 dh dB 4.0 102 m 1 dh 1 1 dn Rm Rm dh Rm Rm
dN 4 102 m 1 dh dn dN 10 6 4 10 8 m 1 dh dh dM 0.117 m 1 dh dB 0 dh dn K 4 108 m 1 0 dh
②临界折射
当波束路径的曲率
1 Rm
1 dn 0 Rm dh
电子版（第二版）
第二章 雷达探测大气的 基础知识
2.1 散射 2.2 衰减 2.3 折射 2.4 雷达的探测能力
2.2 折射
电磁波在真空中是沿直线传播的，而在大气中由 于折射指数分布的不均匀性，就会产生折射，使电磁 波的传播路径发生弯曲。电磁波的折射对天气雷达的 探测有重要的影响。
1、关于折射
的水平变化不能忽视，折射指数梯度可相差达到30N单位以上，水 平均一的假设对高精度探测就不适用了。由大气水平分布不均匀， N单位梯度的存在会导致雷达水平探测定位存在误差。 由于大气水平分布非均一，使雷达波产生折射，会导致雷达 水平探测定位误差和出现探测“盲区”。
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。
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1.方式选择旋钮
d.WX方式雷达系统工作方式。
2.增益控制旋钮
• a.增益控制有7个位置用来人工调置雷 达图像颜色显示，NORM是一个标值， 正负选择分别改变颜色等级
• b.当在WX方式工作时，选择增益控制 旋钮中心按钮，将接通地面杂波控制 （GCS）,其作用是减少雷达显示上的 地面回波密度。通过消除杂波显示， 将更精确的显示降雨回波，另外， GCS选择时只按通12秒后自动断开。
1.方式选择旋钮
b.TEST方式,雷达系统执行内部部件和天 线使用的自检,此时发射机并不发射,MFD 显示6个相等的间隔的颜色波段.
c.MAP方式系统提供飞机前方地形的雷达 图像,地面目标以深蓝,绿,黄,或品红(最小 到最大反射)被显示在MFD上．此方式路 径衰减(PAC)和地面杂波抑制(GCS)不工 作．
三、DCP板
• 显示控制面板用来控制雷达在 MFD上显示。DCP FORMAT旋 钮用来选择雷达页面，而RDR 选择电门可使雷达显示重叠在 MFD格式上。（包括导航扇区、 FMS地图或TCAS格式） RANCE旋钮用来选择MFD上距 离。
四、正常使用雷达
• 正常使用雷达一般置GAIN于G+1 位置，起飞前距离选择20海里范围 左右，天线角度＋5--＋6，起飞以 后随高度增加减小天线角度。巡航 高度时一般置于0.7--1.5,范围80海 里，以确定大目标。40海里范围时 目标气象较为真实。下降随高度降 低逐渐增加天线角度。
气象雷达要点
二.气象雷达控制面板
• 1.方式选择旋钮. • 2.接收机增益和地面杂波抑制旋钮. • 3.扇区扫描电门. • 4.转换电门. • 5.稳定电门 • 6.倾斜控制旋钮
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。
(整理)多普勒雷达复习提要.
多普勒天气雷达复习提要一、多普勒天气雷达探测基本原理（一）多普勒天气雷达主要参数天气雷达发射脉冲形式的电磁波，当电磁脉冲遇到降水物质（雨滴、雪花和冰雹等）时，大部分能量继续前进，而少部分能量被降水物质向四面八方散射，其中向后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)。
多普勒天气雷达除了测量雷达的回波强度外，还测量降水目标物沿雷达径向的运动速度和速度脉动程度。
1、波长：是雷达发射的电磁波波长。
天气雷达的波长通常为10公分、5公分、3公分三种，分别称为S波段、C波段、X波段。
2、脉冲重复频率PRF天气雷达间歇地发射脉冲形式的电磁波，每秒钟发射脉冲的个数称为脉冲重复频率（PRF）。
两个相继脉冲之间的时间间隔称为脉冲重复周期（PRT）,他等于脉冲重复频率的倒数。
3、脉冲持续时间和脉冲长度天气雷达脉冲持续时间一般为一到几个微米左右。
假设某部天气雷达的相继脉冲之间的间隔为1000微秒，其脉冲持续时间为2微秒左右，则剩余的998微秒是雷达接收来自目标物回波的时间。
发射脉冲的持续时间确定了脉冲在空间的长度。
例如CINRAD-SA型多普雷天气雷达的窄脉冲持续时间为1.57微秒，脉冲在空间的长度约为500m。
4、波束宽度雷达发射的能量主要集中在主瓣内(图2.8a)，其中主瓣内两个半功率点（及该处功率为最大的一半）之间角度大小称为波束宽度。
在垂直方向的波束宽度用θ表示，在水平方向的波束宽度用φ表示。
我国多普勒天气雷达的波束宽度大多为1°左右。
5、有效照射深度和有效照射体积雷达发出的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 。
位于波束宽度和波束长度范围内的所有粒子都可以同时被雷达波束所照射。
但是其中所有粒子产生的回波并不是都能同时回到雷达天线。
在径向方向上，粒子的回波信号能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。
南京信息工程大学雷达气象学期末复习重点
南京信息工程大学雷达气象学期末复习重点(总7页)本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March测雨——厘米波雷达（微波雷达） 测云——毫米波雷达 测风——风廓线雷达 测气溶胶——激光雷达 测温——声雷达 气象雷达的分类（1）按照工作原理：常规天气雷达，多普勒天气雷达，偏振天气雷达，等。
（2）按照雷达工作波段：X 波段，C 波段，S 波段，L 波段，Ka 波段，等。
（3）按照安装平台：固定式，车载移动式，船载式，机载式，星载式，等。
天线方向：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。
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） 新一代天气雷达系统结构概述构成：发射机，天线，接收机和信号处理器。
主要功能：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数据。
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 ） 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。
思考：对于3cm 和10cm 雷达遇到半径0.1cm 的雨滴发生哪种散射？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。
雷达要点汇总二
内蒙古气象台
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多单体风暴和超级单体风暴在速度矢端图上的特征
组织完善的多单体风暴的速度矢端图通常表现 为基本上单一方向的风切变，这种风切变能促 使新生单体在现存单体的有利一侧周期性地产 生和发展，如切变足够强，那么多单体风暴将 会发展成为超级单体风暴。 超级单体风暴速度矢端图有明显特征表现为低 层具有强的风切变和明显的速度矢端图曲率， 这有利于强风暴的旋转潜势。 多单体风暴和超级单体风暴在整个对流层中， 它们的风矢量的垂直切变没有明显的差别。它 们之间最大的差别在于云底以下低层中风矢量 随高度的变化。
2015年3月30日
内蒙古气象台
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雷暴产生的环境条件
主要有: 环境的热力不稳定、风的垂直风切变、水汽的 垂直分布，触发机制（抬升条件）
对流有效位能（CAPE）是气块在给定的环境 中绝热上升时的正浮力所产生的能量的垂直积 分，是风暴潜在强度的一个重要指标，是用来 衡量热力不稳定大小的最佳参量。
2015年3月30日
内蒙古气象台
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在一定的热力不稳定的条件下，垂直风切变的 增强将导致风暴进一步加强和发展。 垂直风切变能够使上升气流倾斜，这使得上升 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。 可以增强中层干冷空气的吸入，加强风暴中的 下沉气流和低层空气的外流。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。 对流风暴的组织程度与强度与环境风的垂直切 变有很密切的关系。
多普勒天气雷达原理 与业务应用汇总
2011.06.17 李一平
主要内容
第一章 引论 第二章 多普勒天气雷达原理 第三章 多普勒雷达图识别基础 第四章 雷达数据质量控制 第五章 对流风暴及其雷达回波特征 第六章 灾害性对流天气的探测与预警 第七章 雷达产品与算法
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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。
（3）立体扫描模式选定的多个不同仰角圆锥扫描的集合称为立体扫描（VOL）。
立体扫描一般选用大于200千米的距离档，从0°仰角开始作圆锥扫描，完成一个圆锥扫描后，依次抬升仰角，进行多次圆锥扫描。
第二章1. 何谓散射？简述雷达电磁波散射的基本特征。
定义： 当电磁波传播遇到空气介质和云、雨、冰雹等质点时，入射电磁波会从这些质点向四面八方传播相同频率电磁波 ，称散射现象。
特性：（1）目标物越多，散射越强；（2）粒子散射电磁波的能力与粒子大小、形状、 以及它的电学特性有关 （3）散射只改变能量传输方向,不改变能量形式 （4）雷达波长一定,散射取决于粒子直径与入射波长之比2. 何谓Rayleigh 散射?何谓Mie 散射？定义：当雷达波长一定后，散射粒子的散射取决于粒子直径与入射波长之比，d<<λ称为瑞利散射；d ≈λ称为米散射. 3. 解释名词：(3)雷达截面： 以入射波能流密度Si 乘以σ,得到一个散射粒子的散射总功率，当散射粒子以这个总功率作各向同性散射时,散射到天线处的电磁波能流密度,恰好等于该粒子在天线处造成的实际后向散射能流密度,则该面积σ就称为实际散射体的后向散射截面。
(4)雷达反射率:造成的回波功率大小。
(5)雷达反射率因子：60()Z n D D dD ∞=⎰，只取决于云、雨滴谱情况；与粒子直径的六次方成正比，说明少数大水滴将提供散射回波功率的绝大部分。
4. 简述雷达反射率与雷达反射率因子的关系与差别。
雷达反射率与雷达波长有关，不同波长获得的η不能直接比较，而Z 值只取决于云、雨滴谱的分布情况，可通过云雾物理观测方法获得。
第三章1. 何谓衰减因子？简述其物理意义。
(1)假设没有考虑大气、云、降水等衰减时的平均回波率为1，则考虑大气、云、降水等衰减时的平均回波率的数值大小称为衰减因子K，K<1；(2)物理意义：平均回波功率为1时的衰减后平均回波功率。
2. 何谓衰减系数？简述其物理意义并说明与衰减因子的关系。
物理意义：由于衰减作用,单位接收功率在大气中往返单位距离时所衰减掉的能量。
衰减系数的量纲:1/长度L。
k L是大气、云、降水等不同因子造成的总衰减系数。
3. 简述衰减因子的分贝表示法。
4. 简述大气对雷达电磁波衰减的主要特点。
1）气体分子对雷达波的衰减：１.散射可以忽略 2. <2cm时应考虑吸收以吸收为主,对2cm以上的雷达波也可忽略2）吸收以水汽和氧气为主5. 简述云对雷达电磁波衰减的主要特点。
①由液滴组成的云的衰减随波长增加而迅速减小；②液态云的衰减还随温度减小而增加；③对于10cm波长的雷达波，云的衰减很小，可忽略；④冰云的衰减要比液态云的衰减小2～3个量级。
6. 简述雨对雷达电磁波衰减的主要特点。
1）单位降水强度的衰减系数K’值除了与温度有关，还与波长有关；2）除波长λ=3.2cm外，每一相同波长处不同谱型的K’值很接近，没有因滴谱形式不同而出现很大差异3）雨的衰减系数ktr一般和降水强度I近于成正比关系；4）λ=10cm时，雨的衰减小到可以忽略，但K’值随波长变小而很快增大，因此毫米波雷达一般不能用来测雨，而只用于测云；5）由于雨滴谱分布和降水强度经常是随空间变化的，故在雷达波束所经过的路径上每一段的衰减情况往往不相同。
第四章2. 写出充塞系数为1,满足瑞利散射条件的雷达气象方程简化形式,并讨论其影响因子。
其中Z为雷达反射率因子，与气象目标物的粒子大小与数密度（气象目标物的谱分布）有关；C由雷达参数和目标物散射特性共同决定，雷达出厂时已设定；R为距离因子；k为衰减因子。
⑴雷达参数：①发射功率P t；②波长λ(振荡频率f)；③脉冲宽度τ(脉冲长度h)；④脉冲重复频率(PRF)；⑤天线增益G；⑥接收机灵敏度(P min)⑵气象因子的作用；⑶距离因子的影响。
3. 简述dB与dBZ的区别。
dB为分贝表示法，用于表示回波功率的大小；dBZ为反射率因子的分贝表示法，用于表示雷达回波强度。
1. 试推导均匀分布单个目标物的雷达方程。
4.有效照射深度：波束中径向散射能量能同时回到天线处的距离，为脉冲长度的一半。
雷达距离分辨率：空间径向方向上两个目标物在雷达荧光屏上造成的回波能够区分开来的最小实际距离。
雷达盲区：离雷达站h/2距离内探测不到回波的区域。
相同点：三者均为脉冲长度的一半，即h/2；不同点：有效照射深度是指散射能量同时回到天线，雷达盲区是指该区域内探测不到回波，距离分辨率是指在两个目标物在雷达荧光屏上造成的回波能够区分开来的最小实际距离。
5. 何谓最大不模糊距离?何谓距离折叠?试解释距离折叠的原因。
最大不模糊距离：发出一个脉冲后到下一个脉冲发出前,雷达波束能向前传播及遇到目标后能返回雷达的最长距离，即最大探测距离。
距离折叠：当目标位于最大不模糊距离r max以外时,雷达却把目标物显示在r max以内的某个位置的现象；是雷达对回波目标物位置的一种辨认错误。
原因：由于雷达现在不能辨认来自脉冲2以外其他所有以前发出脉冲的回波能量，它认为现在接收到的能量是脉冲2的后向散射。
雷达认为它所接收到的后向散射能量来自脉冲2在50n mile处所遇到的目标物，而不是脉冲1在300 n mile处所遇到的目标物。
第五章1. 简述天气雷达扫描原理及图像的PPI 显示方式。
天气雷达扫描原理：新一代天气雷达是在一系列固定仰角上扫描360º进行采样的，即在某一个仰角，雷达天线绕垂直轴进行360º扫描(即PPI 显示方式扫描) ，所采集到的是圆锥面上的资料。
在每个仰角上，以雷达为中心，沿着雷达波束向外，径向距离增加的同时距地面的高度也增加。
雷达所探测到的任一目标的空间位置(x ，y ，h)可根据仰角φ、方位角θ、目标距雷达的倾斜距离r 求得。
2. 何谓多普勒效应?写出S 波段雷达的多普勒频移的计算公式。
定义: 当接收器与能量源处于相对运动状态 时，能量到达接收器时频率的变化。
对S 波段雷达：3. 简述CINRAD 雷达的径向速度与实际风的关系，及其在PPI 上的识别原理。
多普勒天气雷达只能探测到沿雷达径向的风矢量，径向速度只是目标物实际运动速度在雷达探测波束方向的一个分量。
识别原理：（1）雷达波束与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；（2）在 PUP 上，径向速度的大小和正负是通过颜色变化表示的，一般暖色表示正径向速度，冷色表示负径向速度，因此在分析速度图时，应首先查看色标 ；（3）离开雷达的径向速度为正，流向雷达的径向速度为负4. 简述均匀风场、冷暖平流、辐散辐合、冷暖平流与辐散辐合配置的PPI 图像特征。
（1）均匀风场：冷色面积等于暖色面积，径向风速线都是直线，而且所有直线均过中心点，收敛于雷达站；（2）冷平流：零径向速度和其它非零径向线方向成反S 型方向弯曲； （3）暖平流：零径向速度和其它非零径向线方向成S 型方向弯曲； （4）辐散：冷色面积少于暖色面积，零径向速度成弓型； （5）辐合：冷色面积大于暖色面积，零径向速度成反弓型；（6）暖平流+辐合：暖平流S 型的零速度带在显示中心一侧随距离顺转弯向正速度区程度加剧，而另一侧的零速度带随距离顺转弯向负速度区程度趋缓；（7）暖平流+辐散:暖平流S 型的零速度带一侧弯向负速度区随距离的增加弯曲程度加剧，而另一侧弯向正速度区随距离的增加弯曲程度趋缓。
5. 何谓最大不模糊速度V max?它与脉冲重复频率PRF 和波长λ的关系是什么?定义：多普勒雷达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 °(π)。
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V max 。
关系：6.何谓多普勒雷达的两难问题?简述多普勒雷达速度模糊与距离模糊之间的关系. ①Rmax 与Vmax 的关系：max max maxmax V 241(V )8C R PRFPRF R C λλ=±=±••∴•±=±max 44r V PRF PRT PRT λπλπ∆===⨯②当PRF增大时：Rmax减小，Vmax增大；当PRF减小时：Rmax增大，Vmax减小；没有一个唯一的PRF能够使它们同时达到最大值.这就是多普勒两难。
③最大不模糊速度与最大不模糊距离成反比关系，最大不模糊距离需要低PRF，而最大不模糊速度需要高PRF。
8. 简述体积扫描模式VCP11、 VCP21的取样方式.VCP11：该模式5分钟完成对14个仰角的扫描,最低两个采用CS/CD模式,中间5个采用B,上面7个采用CDX。
VCP21: 该模式6分钟完成9个仰角扫描,最低2个采用CS/CD,中间4个采用B,上面3个采用CDX。