舟山多普勒天气雷达原理与业务应用试题

1、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

2、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prpg 2人2狷巾11024(ln2)兀 2 r 2W .10 -0*r E bi 单位体积i其中G表示线增益，人表示雷达波长，b表示粒子的后向散射截7、在瑞利散射条件下，Eb =g| k |2 E D 6,定义反射率因子Z = E D 6， 单位体积单位体积单位体积则雷达气象方程可表示为z=ri，其中c =)3PG2泌ik|2。在不满 C1024(ln2认2足瑞利散射条件下，雷达气象方程要表示为同

3、一形式Z =号，则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dBZ = 10lgZZ 0(Z0 = 1 mm6 /m3)和dB = 10- 1gf -，将雷达气象方程Z = C-变换为 min10lg Z = 20lg r + 10lg P - 10lg P , 即 dBZ = dB + 20lg r - A ,其中 20lg r 为minmin距离订正 项，A = 10lg 是只与雷达性能 有关的常数。min9、当天线仰角0度时，波束路径曲率K =-空，即为大气折射指数n dh随高度h的递减变化率。地球与波束路径的相对曲率为K = R - K，若把K看作地球表面曲

4、率，雷达波束可以看作是直线传播，则所对 m应的半径RmR1 + R空dh等效地球半径10、已知标准大气折射曲率K =-空=4x 10-5km-1，地球半径R = 6370km， dh请计算等效地球半径R。解:等效地球半径RmR _6370i i dn _ 1- 6370 x 4 x 10-51 + Rdh总 8500km答：标准大气的等效地球半径为8500公里。11、曲率K 15.7x 10-5km-1，等效地球半径R 0，波束路径在地球表 面与某层大气之间，依靠地面的反射向前传播，这种大气折射称为 超折射 。12、电磁波在雷达脉冲重复周期内传播的最大距离的1/2,称为 最大不模糊距离，即计算

5、公式r = 1 CT，或r = Cmax 2max 2 x PFT其中C为电磁波传播速度，T为脉冲重复周期，PFT为脉冲重复频率。13、当雷达脉冲重复频率pft为250次/秒，已知电磁波的传播速度 为3x105公里，请计算雷达的脉冲重复周期和最大不模糊距离r 。解：T = - = = 2.5 x 10-3 秒PFT 250r =一=室21 = 600（公里）max 2 x PFT 2 x 250答：雷达的脉冲重复周期T为2.5x10-3秒和最大不模糊距离r为600 公里。14、当目标物位于最大不模糊距离r以外时，雷达错误地把它当作 同一方向的最大不模糊距离r以内的某个位置，称之为 距离折 叠。

6、15、最大不模糊距离r为300公里，一个位于距雷达360公里处的 目标物会发生距离折叠，请计算雷达会错误地把它当作同一方向距雷 达多少的位置上。解：该雷达在电磁波每传播2x300=600公里发出一个脉冲，360公里 处的目标物返回到达雷达时传播了 2x360=720公里，这时雷达已经发出了下一个脉冲，并且传播了 120公里，雷达就会错误地把它当成是 刚发出的脉冲在120/2=60公里处目标物所返回的。答：雷达会错误地把360公里处的目标物当作同一方向距雷达60公 里的位置上。16、当接受者与能量源处于相对运动状态时，能量到达接受者时的频 率变化称为 多普勒效应 ，其多普勒频移匕=一当，其中、为

7、 运动的相对速度（离开为正），人为电磁波波长。17、一个雷达波长10cm，当目标物向着雷达运动的速度为25m/s时 的多普勒频移匕为多少解：多普勒频移f =王 =2 X（-25）= 500（Hz）dop 人10 X 10-2答：多普勒频移f为500赫兹，约为原来频率的i.7x 10 5%。PRF18、由于多普勒频移fo很小，一般为约为原来频率的2x 10 5%，雷达 很难准确测定其频移f ，但可以通过测量相继返回的脉冲对之间的 相位差 来确定目标物的径向速度，因为相位差 中=中-中=中+ 2兀2（r；一 -的+ 2兀2）=气M，所以目标物的径向速 度v =灯=丛睥PRF，其中&为粒子径向移动距

8、离，有正负（离开雷达为正，向着雷达为负），故相位差必须-kAk。当中*时， 有七ax=弓空，这时的V称为 最大不模糊速度。当粒子径 向移动速度超过V时，必定会发生速度模糊。19、一个波长为10厘米，脉冲重复频率为400次/秒的雷达，其最大 不模糊速度V为多少最大不模糊距离,为多少解：V =H PRF = 1。X 1一2 X 4。=0（米/秒）max 44rmaxC2 x PFT3 x 1052 x 400=375（公里）答：其最大不模糊速度V为10米/秒，最大不模糊距离r为375公 里。20、在体扫模式VCP21中，每一仰角使用什么取样方式（CS/CD，B，CDX）21、.下图表示为y中尺度（

9、220公里）的基本速度图，雷达位于图 的下方，红色表示反射粒子离开雷达的速度，绿色表示向着雷达的速 度，请回答流场的辐合/辐散和气旋/反气旋式特征，并画出流场示意 图。答：纯辐散流畅，示意图如下。22、下图表示为y中尺度（220公里）的基本速度图，雷达位于图 的下方，红色表示反射粒子离开雷达的速度，绿色表示向着雷达的速 度，请回答流场的辐合/辐散和气旋/反气旋式特征，并画出流场示意 图。答：纯辐合流畅，示意图如下。23、下图表示为 中尺度（220公里）的基本速度图，雷达位于图 的下方，红色表示反射粒子离开雷达的速度，绿色表示向着雷达的速 度，请回答流场的辐合/辐散和气旋/反气旋式特征，并画出流

10、场示意 图。答：纯反气旋式流畅，示意图如下。24、.下图表示为丫中尺度（220公里）的基本速度图，雷达位于图 的下方，红色表示反射粒子离开雷达的速度，绿色表示向着雷达的速 度，请回答流场的辐合/辐散和气旋/反气旋式特征，并画出流场示意 图。 答：纯气旋式流畅，示意图如下。25、下图表示为丫中尺度（220公里）的基本速度图，雷达位于图 的下方，红色表示反射粒子离开雷达的速度，绿色表示向着雷达的速 度，请回答流场的辐合/辐散和气旋/反气旋式特征，并画出流场示意图。答：反气旋式辐散流畅，示意图如下。26、下图表示为 中尺度（220公里）的基本速度图，雷达位于图 的下方，红色表示反射粒子离开雷达的速度

11、，绿色表示向着雷达的速 度，请回答流场的辐合/辐散和气旋/反气旋式特征，并画出流场示意 图。答：反气旋式辐合流畅，示意图如下。27、下图表示为丫中尺度（220公里）的基本速度图，雷达位于图 的下方，红色表示反射粒子离开雷达的速度，绿色表示向着雷达的速 度，请回答流场的辐合/辐散和气旋/反气旋式特征，并画出流场示意 图。答：气旋式辐散流畅，示意图如下。28、下图表示为丫中尺度（220公里）的基本速度图，雷达位于图的下方，红色表示反射粒子离开雷达的速度，绿色表示向着雷达的速 度，请回答流场的辐合/辐散和气旋/反气旋式特征，并画出流场示意 图。答：气旋式辐合流畅，示意图如下。29、下图为水平均匀风场

12、情况下的雷达径向速度示意图，虚线表示 风速向着雷达，实线表示风速离开雷达，请选择垂直风廓线风向风速 随高度分布类型组合。风向，风速。风速类型:(a)(d)(b)(c)风向类型:(c)答：风向 a ,风速 a30、下图为水平均匀风场情况下的雷达径向速度示意图，虚线表示风速向着雷达，实线表示风速离开雷达，请选择垂直风廓线风向风速随高度分布类型组合。风向风速风速类型：风向类型：答：风向 b ,风速 c31、下图为水平均匀风场情况下的雷达径向速度示意图，虚线表示风 速向着雷达，实线表示风速离开雷达，请选择垂直风廓线风向风速随 高度分布类型组合。风向，风速。风速类型:c)风向类型:(a)(b)(c)答：

13、风向b风速32、下图为水平均匀风场情况下的雷达径向速度示意图，虚线表示风 速向着雷达，实线表示风速离开雷达，请选择垂直风廓线风向风速随 高度分布类型组合。风向 ，风速 。风速类型:(a)(d)(b)(c)风向类型:-I. H卜而K f高度L90 o司1CE73(c)答：风向 c ，风速 c33、下图为水平均匀风场情况下的雷达径向速度示意图，虚线表示风 速向着雷达，实线表示风速离开雷达，请选择垂直风廓线风向风速随 高度分布类型组合。风向，风速。风速类型:答：风向 c ,风速 d34、下图为水平均匀风场情况下的雷达径向速度示意图，虚线表示风 速向着雷达，实线表示风速离开雷达，请选择垂直风廓线风向风

14、速随 高度分布类型组合。风向，风速。风速类型：c)d风向类型:(a)(b)(c)答：风向a风速35、下图为水平均匀风场情况下的雷达径向速度示意图，虚线表示风 速向着雷达，实线表示风速离开雷达，请选择垂直风廓线风向风速随 高度分布类型组合。风向 ，风速 。风速类型:(c)(a)(d)(b)风向类型:b36、.下图是锋面从西北方向移向雷达时，到达雷达时和移过雷达时 的径向速度示意图，请选择锋面经过雷达径向速度示意图的排列顺 序。答：C37热力不稳定是影响风暴强度的主要因子之一，用来衡量热力不稳 定大小的最佳参量是对流有效位能CAPE，是气块在给定环境中绝热 上升时的正浮力所产生的能量的垂直积分。在

15、温度对数压力（T-lgP） 图上，CAPE正比于 气块上升曲线 和 环境温度曲线 从自 由 对流高度（LFC） 至 平衡高度（EL） 所围成的区域的面积。其数学表达式为CAPE =38、三体散射现象是雷达波束被大粒子散射到地面后，地面又将散射 波反射到空中，空中的粒子散射被雷达接受到而形成，下图是典型的 三体散射的平面图和剖面图，它表明风暴中存在 大冰雹 。a.三体散射平面射剖面b.三体散39、下图是假定大气中每一高度上的风向、风速比较均匀情况下的模 拟速度图。白色为零速度线，图中呈“S”形状，则此图表示风向随 高度顺 时针旋转，有 暖平流。40、下图是假定大气中每一高度上的风向、风速比较均匀

16、情况下的模 拟速度图。白色为零速度线，图中呈反“S”形状，则此图表示风向 随高度 逆 时针旋转，有 冷 平流。41、下图是假定大气中每一高度上的风向、风速比较均匀情况下的模 拟速度图。白色为零速度线，图中呈直线形状，则此图表示风向随高 度 不变 ，风速随高度 不变 。DMRxazlaIOWHasS5W& F I42、反射率因子Z与降水率R之间的经验公式为z = ARB，其中Z单位为mm 6 / mm3，A和为待定参数，R单位为mm / h。新一代多普勒天气 雷达入和8的默认值分别为300和，请估算新一代多普勒天气雷达探 测到10dBZ和40dBZ回波强度的降水率分别为多少(300汁=58.7，

17、 10汁=5.2， 10000亡=717.8)解：反射率因子Z被定义为dBZ = 10 - lg Z( Z0 = 1 mm 6 / m3)，即: Z 0dBZ = 10.lgZ,或Z = 10#，贝J 10dBZ和40dBZ强度的反射率因子为10 mm6/ mm3 和 10000 mm6 /mm3。由Z = ARb得R = (Z)B，则10dBZ强度的多普勒默认值的降水率为: A1 -LR =101.4 = 0.088 mm/ h.13001.440dBZ强度的多普勒默认值的降水率为:1L,R =100001.4 = 12.23 mm/ h3001.4答：10dBZ回波的降水强度为毫米/小时，

18、40dBZ回波的降水强度为毫 米/小时。43、超级单体风暴常伴随哪些灾害性天气答：冰雹、雷雨大风（大风）、暴洪（强降水）等。44、请列举3种非降水回波。答：地物回波、海浪回波、昆虫和鸟的回波、云回波、大气折射指数 脉动引起的回波等。45、请简述超折射回波在反射率因子、径向速度和谱宽产品中的一般 表现特征。答：反射率因子产品特征：强度往往非常强，水平梯度很大，基本上 不移动。径向速度产品特征：超折射回波区域的速度值很小，基本上接近 于零。谱宽产品特征：超折射回波区域的谱宽值一般都比较大。46、请列举5种常用的强天气分析雷达产品。答：强天气分析（SWA）、组合反射率因子（CR）、垂直累积液态水（VIL）、 冰雹指数（HI）、中气旋（M）、龙卷涡旋特征（TVS）、回波顶（ET）、 风廓线（VWP）、剖面产品等。47、某雷达探测最大不模糊速度为27m/s,设某点速度值出现了一次 模糊，其值为+15m/s，请计算该点真实速度值（即退模糊后的值）为 多少m/s 答：真实速度值为：15-2*27=-39（m/s）48、风暴分裂过