多普勒天气雷达探测和应用试题

1、多普勒天气雷达探测和应用试题 一、填空题 1、多普勒天气雷达可获取的基数据有 （、和） 2、 我国新一代天气雷达系统主要由（ 、）o 3、多普勒雷达提供了（三）种基本产品；揭示了所有回波中最高反射率因子的 产品是（）; （）与基本速度产品类似，只不过减去了 由风暴跟踪信息（STI）识别的（）（缺省值），或减去由操作员选定 的（）o 4、 垂直累积含水量表示的是将反射率因子数据转换成等价的（）,并 且假定反射率因子是完全由（ ）反射得到的。 5、 涡旋特征（）是业务上用以探测强烈龙卷的一种方法。TVS的定 义有三种指标： （、 ） o 6、 垂直剖面产品只能通过用户处理PUP中的“” 获取 7、

2、 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（） 产生的，因此电磁波在降水粒子上的（）是天气雷达探测降水的 基础。 8、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（ 9、 当脉冲重复频率PRF增大时，最大探测距离RmaX ），最大不模糊速度Vmax （）;当重复频率PRF减小时，最大探测距离Rmax（），最大不模糊速 度Vmax却（），这就是多普勒两难问题。 10、某点的径向速度为零，实际上包含两种情况。一种是该点处的（） 与 该点相对于雷达的径向互相（）；另一种情况是该点的（）。 11、根据对流云强度回波的

3、结构特征，风暴分为单体风暴、（）和超级 单体风暴。 12、（）由几个处于不同发展阶段的单体所组成，通常在（）前 进方向的右侧不断有新单体生成和并入，并在风暴内部继续发展增强成为主 要单体，而原来老单体则减弱消散。 13、中尺度气旋常和强烈上升气流相伴，可用（）模型来描述。 14、超级单体风暴是一种具有特殊结构的强风暴，常伴有强风、局地暴雨、 冰雹、下击暴流，龙卷，在低层风暴的运动右后方为（）回波。 15、下击暴流的尺度很小，持续时间很短。对大量观测事实研究表明，下击 暴流按尺度可分为两种：（）下击暴流和（）下击暴流 16、飑线是满足线状或窄带状 MC慕准的（）系统，是一条规则、活跃 的风暴线。

4、 17、（）风暴由几个处于不同发展阶段的单体所组成，通常在（） 风暴前进方向的（ ）不断有新单体生成和并入, 并在风暴内部继续发展 增强成为主要单体，而原来老单体则减弱消散。 18、超级单体最本质的特征是具有一个深厚持久的（ 19、中气旋判据中，转动速度指的是（ 20、非超级单体非强风暴低层反射率因子的大值区位于 ）。 ）。 （），非超级单体 强风暴低层反射率因子的核心区（ ），超级单体反射率因子的核心区 （），而且在风暴右后侧出现（）o 21、在线性风的假定条件下，雷达获取的径向风速数据通过VAD处理，可得 到不同高度上的（ ），因而可以得到（ ）随时间的演变图。 （4） 22、在 0c 层

5、附近，反射率因子回波突然（ ），会形成零度层亮带。零度 层亮带通常在（ ）的仰角比较明显。（ 49） 23、“弓形回波”是（）的一个很好指标。（ 50） 24、非降水回波包括：（ ）回波、（ ）回波、昆虫和鸟的回波、（ ） 引起的回波、（）的回波等。（ 51） 25、压、湿随高度变化的不同，导致了折射指数分布的不同，使电磁波的传 播发生弯曲，一般有（ ）、（ ）、超折射、（ ）、（ ）五种折射现 象。（24） 26、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 （ ）和（ ）之比。 对于（ ）情况下的球形粒子散射称为瑞利散射；而（

6、 ）情况下的 球形粒子散射称为（Mie）米散射。（17） 27、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，衰减主要 是降水粒子（ ）对于雷达波的（ ）和（）造成的。（ P45） 28、由于衰减，雷达所显示的降水回波将（ ）实际的降水区，尤其是在降 水区（ ）的一侧。（ 21 ） 29、PUP显示雷达回波时，所标注的回波所在高度是假定大气为（）情 况下计算得到的高度。 （46） 30、多普天气雷达使用低脉冲重复频率 PRF测（）,用高脉冲重复频率PRF 测（）。（ 43） 31、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 ，（），分别使用在 50k

7、m 以外，35-50km, 20-35km 和（ ） 的距离范围内。 32、速度图上等风速线呈反“ S”型，表示实际风向随咼度（）旋转，在 雷达有效探测范围内为（）存在；当等风速线呈“ S”型，表示实际风向 随高度（ ）旋转，在雷达有效探测范围内为（）存在。（54） 33、降水粒子产生的回波功率与降水粒子集合的反射率因子成（）。与取 样体积到雷达的距离的平方成（）。（46） 34、速度图上等风速线呈弓形时风速（ ），当弓形弯向负速度时，表示大 尺度风场为（ ）；当弓形弯向正速度时，表示大尺度风场为（ ）。（57） 35、多普勒天气雷达，它除了测量雷达的回波强度外，还可以测量降水目标 物沿雷达波

8、段径向的（和）。 36、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 雹相伴随的灾害性天气的监测和预警。它还可以提供较大范围降水的 （），获取降水和降水云体的 （）。 37、新一代天气雷达主要采用的体扫模式有 VCP11 VCP21和VCP31 VCP32 其中VCP11通常在（）出现的情况下使用，而VCP21ft（） 的情况下使用，（）使用VCP31和VCP32 38、后向散射截面可用来定量地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，在同样条件下，它所产生的（） 也越强。 39、天气雷达工作频率是天气雷达从天线发射的电磁波的频率。天气雷达脉 冲

9、重复频率是雷达每秒产生的（），用PRF表示。 40、单位体积中降水粒子后向散射截面的总和，称为气象目标的（）, 用n表示，常用单位是cm2/m3。 41、距离折叠是指雷达对产生雷达回波的目标物位置的一种辨认错误。距离 折叠现象常见于（），距离折叠现象只偶尔出现在反射率产品。 42、最大不模糊距离是当雷达发出一个脉冲遇到该距离处的目标物产生的后 向散射波返回到雷达时，下一个雷达脉冲刚好发出。也即：雷达波传播到位 于作大不模糊距离处的目标物，然后其回波再返回雷达所用的时间刚好是两 个脉冲之间的（）。 43、通常“多普勒两难”指的是由于最大不模糊距离Rmax与脉冲重复频率 PRF成反比，而最大不模糊

10、速度 Vmax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 Vmax和Rmax都能达到 （），所以要使用变化的PRF 44、0.5度仰角，Rmax=460kr和7.5仰角，Rmax=115 km时不大可能产生距 离折叠是因为在0.5度仰角，Rmax=460kn和7.5仰角，Rmax=115 km时，波 束宽度已达7.6km，波束高度也达16km以上，高于大多数（），所 以很少能碰到目标物，也就不大可能产生距离折叠。 45、多普勒天气雷达的最大不模糊距离和最大不模糊速度与雷达的脉冲重复 R = C max 频率和波长的关系表达式分别是 （2 PRF）和 _ Z：

11、x PRF Vmax （ 4 ）。 46、多普勒效应定义为“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 （）”。 47、多普勒雷达测量回波径向速度的主要技术是利用相继返回的两个脉冲对 之间的位相变化，来测量回波的径向速度。这种测速技术称（） 48、降水的反射率因子回波分 （） 49、雷达波束的有效照射深度是在径向方向上，粒子的回波信号能同时返回 雷达天线的（），有效照射体积是在波束宽度9，范围内，粒子 所产生的回波能同时到达天线的（）。 50、逆温引起的超折射主要出现在（），而湿度随高度迅速减小的情 况大多出现在（）。 二、单项选择题 1、 速度方位显示风廓线产品（V

12、WP代表了雷达上空（）左右范围内风向风 速随高度的变化。 a. 100公里b.60公里 c.20公里 2、目前我国CINRAD-SA使用两种工作模式，即（）模式和晴空模式。 a. 雷暴 b. 降水 c. 台风 3、 回波顶定义为高反射率核上空（）回波的高度。 a. 0 dBZ dBZ c.18.3 dBZ 4、当雷达发出的电磁波投射到降水粒子上时，它们就散射电磁波，雷达回波就 是被雷达天线所接收的（ ）。 d. 散射波 e. 前向散射波 f. 后向散射波 5、由波源与观测者之间的相对运动造成的频率变化，称为（）。 a）多普勒效应 b）多普勒频率 c）多普勒反应 6、平均径向和谱宽上的紫颜色是表

13、示（）。 a）无回波 b）算法不能够确定相应距离处的准确速度估计值 c）大于最大不模糊速度的径向速度值 7、三体散射现象是指由于雷达发射波束在强反射率因子（回波很强）区向地面 散射的能量又反射回云中强回波处时，再产生后向散射并考虑到其时间上的 延迟而形成的（ ）。 a）回波 b）正常回波 c）异常回波 8、弓形回波是指快速移动的、凸状（顺移动方向）的（）。 a）线状回波 b）块状回波 c）带状回波 9、（）风暴是一种具有特殊结构的强风暴， 常伴有强风、 局地暴雨、冰雹、 下击暴流，龙卷，在低层风暴的运动右后方为钩状回波。 a）脉冲单体 b）多单体 c）超级单体 10、龙卷涡旋特征（TVS是业务

14、上用以探测强烈龙卷的一种方法。TVS的定 义有三种指标：（ ）、垂直方向伸展厚度、持续性。 a）强度 b）速度 c）切变 11、Fujita 等人把在地面上或地面附近形成 17.9m/s 以上的灾害性水平辐散 出流的强下沉气流称为（）。 a）雷雨大风 b）下击暴流 c）辐散气流 12、（）是满足线状或窄带状MCSS准的中尺度对流天气系统，是一条 规则、活跃的风暴线。 a. 弓形回波 b. 飑线 c. 多单体风暴 13、热带气旋风雨区的外围有时候有一条强对流回波带，过境时，常常出现 短时间的风向突变，风速增大，气压下降，有强对流天气，此强对流回波带 称为（）。 a. 弓形回波 b. 飑线 c.

15、台前飑线 14、在一个体积扫中，将不同仰角的方位扫描中发现的最大反射率，投影到 笛卡尔格点上形成（）。 a. CAPPI b. 组合反射率 c. 相对径向速度 15、根据美国Oklahoma的中气旋判据要求，中气旋的核区直径（）。 a. 小于等于20km b. 小于等于10km c. 小于等于1km 16、多普勒天气雷达在探测暴洪时，可提供低空急流及其随时间的变化。低 空急流可由（）得到 a. 反射率因子图 b. 径向速度图 c. 垂直累积含水量图 17、在层状云或混合云降水反射率因子回波中，出现了反射率因子较高的环 形区域，称之为（） a. 强对流单体 b. 强反射率因子亮带 c. 零度层亮

16、带 18、当雷达波束路径曲率大于地球表面曲率时，称之为（） a. 负折射 b. 超折射 c. 临界折射 19、多普勒雷达能够测量一个脉冲到下一个脉冲的最大相移的上限是 ） a、90b 、180c 、270 d 、360 20、多普勒雷达中，最大不模糊距离 Rmax与脉冲重复频率PRF（ ） a、成正比 b、成反比c、没有关系 21、多普勒雷达最终给出的径向速度是从多个脉冲对得到的径向速度的 ） a、差值 b、累加值c、平均值d 、平方根值 22、Rmax二300km，雷达波长5厘米，雷达波长10厘米，Vrmax应分别是（ a、6.25m/s 和 12.5m/sb、12.5m/s 和 6.25m

17、/s c、8.5m/s 和 12.5m/sd、12.5m/s 和 26.5m/s 23、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， 两个极值中心的连线与雷达的射线（） a 、相一致 b 、垂直 c 、平行 d 、相交 24、 25、 26、 27、 气流中的小尺度气旋（或反气旋）在径向速度图像中也表现为一个最大 和最小的速度对，但两个极值的中心连线与雷达的射线（ ） a、相一致b 、垂直 c 、平行 d 、相交 具有辐合（或辐散）的气旋（或反气旋） ，在径向速度图像中表现出径向 速度的最大、最小值连线与雷达射线走向呈（ ） a、相一致b 、垂直 c 、平行 d 、一定的夹

18、角 新一代雷达产品之一的垂直液态含水量 VIL57 实质上是（ ）的垂直 积分，代表了雷暴的总体强度 a、反射率因子 b 、液态含水量 龙卷蜗旋特征TVS比中气旋的（ a、尺度更小、强度更强b c、尺度更小、强度更弱d 、垂直 、垂直 c 、组合反射率因子 d 、径向速度 ），是判别龙卷发生的一个好指标。 、尺度更大、强度更强 、尺度更大、强度更弱 28、气象雷达方程指出雷达取样体积内的所有降水粒子产生的回波功率与降 水粒子集合的反射率因子 （ ），与取样体积到雷达的距离的平方 （）。 a、 成正比 b 、成反比 c 、 相等 d 、没有关系 29、在瑞利散射条件下，降水粒子集合的反射率因子等

19、于单位体积内所有降 水粒子直径（ ）之和。 a、 4次方b 、 6 次方 c 、 8次方 d 、 2 次方 30、dBz常用来表示反射率因子的大小， 那么一10dBZ 0 dBZ 10dBZ20dBz、 30dBZ和40dBZ分别代表（）mm6/m农射率因子单位。 a 、 0.1 、1 、10、100、1000 和 10000 ; b 、100、10、1 、0.1 、1000 和 0.01 c、0.0001 、0.001 、 0.01 、 0.1 和 1; d、-10 、1 、10、 20、30 和 40 31、新一代天气雷达中累计降水产品用的 Z-I 关系是（）。 a 、Z=200I1.6b

20、、Z=300I1.4c、Z=486I1.32d、Z=48I 2.6 32、假设单位体积中有100粒直径为1mm勺降水粒子，6粒直径为2mm勺降 水粒子，3粒直径为3mm勺降水粒子和1粒直径为4mm的降水粒子，它们对 反射率因子的贡献是（）。 a 、 1mm2mm3mm2mm3mm4mm c 、 3mm4mm2mm1mmd 、 2mm4mm3mm1mm 33、在单位立方米的降水区中降水粒子有大中小三类，其中小粒子占90%、 中粒子占 8%、大粒子占 2%，它们对反射率因子的贡献是（）。 a 、小粒子 中粒子 大粒子b、小粒子 中粒子 其他二者d、三种粒子贡献一样 34、人们把雷达早上观测到的超折

21、射回波，作为一种预示午后可能出现强雷 暴的一个指标是因为（ ）。 a、低空有大量水汽b、低空有冷空气c 、低空有风切边 d、低空有干暖盖存在，利于对流不稳定能量储存。 35、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 （） 70 节 ）。 、不好比较 a 、 -70 节 b 、 75 节 c 、 -75 节 d 36、通常情况下，质点的尺度愈大，对电磁波的散射（ a 、愈大 b 、愈小 c 、相等d 37、由 Probert-Jones 1962年推倒出来并被认为和实验值符合得较好， 且被 不少文献经常引用的雷达气象

22、方程是（ P PtG22 P厂- 4 二 r4 Pr= RGf Ci 10241n2 二2r2 3（3）强中心所在的高度也较高，一般在-100C的高 度左右； （4）有时会产生风暴顶辐散，和云低附近的强辐合；如果风暴能产生下 击暴流，那么近地面强辐散信号对应于地面的强风， 而且近地面最强外流气流的 位置常常在高空最强辐合中心的下方。 与脉动风暴相伴随的强烈天气现象通常包括短时暴雨、生命史较短（约5 15分钟）的下击暴流、小冰雹（通常直径小于 2.5cm ）以及龙卷。然而，强烈的 微下击暴流和大冰雹有时也会发生。 雷达探测脉冲风暴的较有效的方法是：注意出现初始回波的高度，最大回波 强度值及其所在

23、高度。同时，也可以应用 VIL产品和CR产品来帮助识别这类风 暴，当VIL值较大，CR产品中的最大回波强度值很大及其所在高度较高时，可 以推断可能产生强脉冲单体风暴。 17、 经典超级单体风暴反射率因子回波的主要特征是什么？（8分） 低层反射率因子核心偏向一侧， 导致该侧反射率因子梯度很大， 还在风暴 右后侧出现钩状回波； 中层反射率因子结构与非超级单体强风暴类似，导致低层弱回波区和中高 层悬垂回波结构，同时还有有界弱回波区存在； 回波顶位于有界弱回波区之上； 产生的主要灾害性天气包括地面大风、冰雹和龙卷。超过5cn直径的冰 雹和F2级以上的龙卷大部分都是由超级单体风暴产生的。 18、简述中气

24、旋的定义及其各生命史阶段的主要特征（ 8 分） 中气旋是与对流风暴的上升气流紧密相联的小尺度涡旋， 它满足或超过一定 的切变、垂直伸展、和持续性判据。其水平尺度一般不超过 10km垂直厚度超 过相应对流风暴厚度的三分之一，垂直涡度的量级为 10-2s-1 。 中气旋的生命史可分为生成阶段、成熟阶段和消亡阶段： 生成阶段：中气旋的速度分布具有起源于中层 （大概5km高度）并向上向下 增长的特征。同时，在中气旋底部以下常伴有相应尺度的辐合现象。 成熟阶段：是中气旋强度最强的阶段，具有最大的旋转速度和形成龙卷的最 大潜势。此阶段中气旋核已到达最低层， 并且其伸展的厚度已达到到最深。 在这 一阶段，中

25、气旋速度分布特征显著： (1) 在低层，上升气流下方的辐合和中气旋的旋转相结合，产生辐合旋转。 (2) 在中下层，为纯粹的旋转。 (3) 在中上层，风暴顶部的辐散和中气旋的旋转相结合，从而产生了辐散 旋转。 (4) 中气旋顶以上的风暴顶部，只存在纯粹的辐散。 消亡阶段：以中气旋的高度迅速降低为开始， 且其旋转速度不断减小。 最终， 中气旋核只存在于一很浅薄的层内，并且低层通常伴有辐散气流。 19、简述雷达所探测强降水超级单体风暴低层回波特征及其意义(5 分) (1) 宽广的钩状、 逗点状和螺旋状的回波表明强降水包裹着 (wrap around ) 中气旋。 (2) 前侧V型槽口回波表明强的入流

26、气流进入上升气流(低层WERE BWER 位置之上)。 (3) 后侧V型槽口回波表明强的下沉气流，并有可能引起破坏性大风(可 能的后侧下沉气流或后侧入流急流) 。 20、 雷达为暴洪的探测和预警提供了什么线索？( 4 分) ( 1)雨强估计，即降水率的大小估计； ( 2)识别低空急流及其随时间的变化； ( 3)降水持续时间的估计； ( 4)每一次流域面积上累积降水的定量估计。 21、 垂直风切变对雷暴发展的主要作用是什么？( 5 分) (1) 能够产生强的风暴相对气流( storm-relative flow )，使其块携带着降 水远离风暴或上升区，有利风暴发展加强； (2) 能够使得阵风锋的

27、位置靠近上升气流， 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，从而加强上升气流区的辐合； (3) 能够延长上升气流和下沉气流共存的时间，新单体将在前期单体的有利 一侧有规则地形成； (4) 能够产生对风暴的组织和生命期有重大影响的动力效应。 22、 简述中等到强垂直风切变环境中的强多单体回波结构特征(5分) 低层反射率因子核心偏向一侧，导致该侧反射率因子梯度较大； 中层反射率因子高值的一部分在低层高值区之上，一部分向低层入流一侧 延伸到低层反射率因子梯度区和弱回波区的上空，形成悬挂回波； 风暴顶位于低层反射率因子大梯度区之上； 可能产生的强天气包括地面大风、冰雹和龙卷。 23、简

28、述超级单体风暴的动力学特征( 5 分) （1）当正在发展的超级单体与具有垂直风切变的环境相互作用时，中层的强 旋转作用能够产生抬升力（即有利于气块上升的垂直气压梯度力）而使得上升气 流加强，这种效应与浮力无关； （2）这种抬升力也能够促进风暴的分裂，并且引起超级单体风暴沿着承载层 平均风的右侧（或左侧）持续传播，同时在超级单体内上升气流的旋转作用使得 风暴能以准平衡状态存在； （3）垂直风切变矢量随高度顺时针变化的环境能够使得气旋式旋转的右移风 暴加强，而抑制分裂风暴对中的左移风暴的发展。 24、什么是龙卷蜗旋特征（TVS ?它必须满足什么条件？（ 10分） 龙卷涡旋特征（TVS :在雷达径向

29、速度图上可以识别出一种与龙卷紧密关联 的比中气旋尺度小、旋转快的涡旋，在速度图上表现为像素的很大的风切变，称 为龙卷涡旋特征（B rown和Lemon。英文缩写为TVS 在速度图上，与反射率因子图上超级单体钩状回波附近的入流缺口相对应的 是一像素到像素的沿方位角方向的数值很大的正负速度对，即龙卷涡旋特征 TVS TVS的定义有三个指标：包括切变（首要的）、垂直方向伸展以及持续性。 切变在三个指标中最重要，定义为： 若某相邻方位角之间的速度差为：V入流+ V出流45m/s,距离 R56km 或速度差35m/s，60km w距离 R 100km 如上面两个判据之一一旦满足，则认定为 TVS的切变判据被满足。 25、大冰雹的主要雷达识别判据有哪些？（7分） （1）较高反射率因子（45或50dBz）能否扩展到0C,特别是-20 C等温线 高度以上； （2）具有宽广的弱回波区 WERE有界弱回波区BWER勺回波； （3）V型缺口，钩状回波，都是冰雹云回波的典型特征； （4）当湿球温度零度层的高度在23公里之间，则更有利于出现降到地面 的大冰雹。 （5）风暴顶的强烈辐散 （6）大VIL （垂直液态含水量）值。 （7）三体散射特征TBSS 26、强对流天气预警有那些步骤？（8分） （1）天气背景分析 大尺度的过程是否使得大气变得更加不稳定