《大气探测雷达探测》课程教学大纲

1、大气探测雷达探测Mathimatics Expanding Course一、课程基本情况课程类别：专业任选课课程学分： 2 学分课程总学时：32 学时，其中讲课：32学时课程性质：选修开课学期：第3学期先修课程：普通物理学、大气物理学、大气探测学适用专业：海洋科学教 材：张培昌等，雷达气象学（第2版），气象出版社，2001开课单位：大气物理 学院 大气探测 系二、课程性质、教学目标和任务通过学习，使学生能够从理论上了解天气雷达探测原理、雷达测量降水原理，初步学会识别和分析降水回波，掌握雷达估测降水方法，预测短期内的降水演变。主要讲授雷达探测的基本原理和回波分析基础。课程内容涉及降水粒子对电磁波

2、的散射、电磁波在大气传播过程中的衰减、折射，雷达定量测量降水原理和方法，脉冲多普勒天气雷达测速原理，降水系统的雷达回波识别和分析等。三、教学内容和要求第1章概述（2学时）（1）了解雷达气象学的主要内容，发展情况和当代气象雷达的情况；了解气象雷达的探测能力和应用领域；了解我国新一代天气雷达网的业务情况；（2）理解天气雷达的组成、工作原理和关键参数；重点：雷达的工作原理和主要参数。第2章气象目标物对雷达电磁波的散射（5学时）2.1 散射的基本知识（3学时）（1）掌握单个小球形粒子的Rayleigh散射特性；散射截面和雷达截面的概念及物理意义；（2）掌握雷达反射率、雷达反射率因子的概念、物理意义、计

3、算等。重点：Rayleigh散射和Mie散射特性；散射截面和雷达截面，雷达反射率和雷达反射率因子等物理量的概念及其物理意义。难点：方向性函数；散射截面与雷达截面的关系；雷达反射率和雷达反射率因子的关系；雷达反射率因子的计算。2.2 球形水滴和冰粒的散射（2学时）（1）不同降水粒子的散射特性，等效反射率因子。（2）熟悉大粒子和非球形粒子的Mie散射性质；重点：球形水滴和冰粒的散射。非球形粒子的散射。难点：球形干冰粒子及正在融化的冰粒子对雷达波的散射；第3章大气、云、降水粒子对雷达波的衰减（2学时）（1）了解大气气体对雷达电磁波的衰减特性；（2）掌握云、雨、雪、冰雹等对雷达电磁波的衰减特性；（3）

4、理解衰减对雷达探测的影响。重点：衰减的一般规律，掌握云、雨、雪、冰雹等对雷达电磁波的衰减特性，以及对雷达探测的影响。难点：衰减系数与云含水量、降水强度的关系，衰减对雷达探测的影响。第4章雷达气象方程（4学时）（1）掌握单个目标的雷达方程；（2）掌握云及降水的雷达气象方程；（3）理解雷达气象方程中各因子的物理意义。重点：单个目标雷达方程的推导，云及降水的雷达气象方程的推导，雷达气象方程的讨论。难点：云及降水的雷达气象方程的理解和应用。第5章雷达电磁波在大气中的折射（3学时）（1）理解产生折射现象的物理原因和折射规律、影响大气折射指数的气象因子；（2）理解射线的曲率和等效地球半径；（3）掌握折射指

5、数随高度变化的几种形式；（4）理解地球球面和大气折射对雷达探测的影响。重点：等效地球半径，折射指数随高度变化的形式，测高公式。难点：折射与大气廓线的关系以及对雷达探测的影响。第6章雷达定量测量降水（5学时）（1）掌握用Z-I关系法测量降水的基本理论、雨量计校正雷达测量降水的必要性和方法。（2）理解雷达测量降水的误差因素。（3）双偏振雷达探测降水的原理与优势。（4）业务化雷达估测降水方法。重点：雷达定量测量降水的原理、误差和订正方法；双偏振雷达探测降水的优势；雷达估测降水方法第7章脉冲多普勒天气雷达探测（2学时）（1）掌握多普勒雷达探测基本原理；（2）理解多普勒雷达距离模糊及识别方法；（3）理解

6、多普勒雷达测速模糊及识别方法，了解退速度模糊方法；（4）了解VAD方法反演风场的基本原理。重点：多普勒频移，最大不模糊距离，最大不模糊速度，PRF对多普勒雷达探测的影响。难点：VAD方法反演风场的基本原理。第8章多普勒速度回波的识别和分析（3学时）（1）掌握大范围降水天气多普勒天气雷达回波分析的基本原则和径向速度回波图像的初步分析。（2）掌握中小尺度天气多普勒天气雷达回波分析的基本原则和径向速度回波图像的初步分析。重点和难点：大范围降水天气径向速度的初步分析，中小尺度天气径向速度的初步分析。第9章雷达回波的识别和分析（4学时）（1）理解非气象目标的雷达回波特征；（2）掌握降水和非降水目标的雷达回波特征；（3）掌握强风暴、暴雨、台风、超级单体、龙卷、阵风锋的雷达回波特征。重点：层状云、对流云、混合云以及台风雨带的雷达回波特征；冰雹云、龙卷等中小尺度天气系统的雷达回波特征。课程内容总结（2学时）（1）对所学内容进行总结和提炼。难点：各章节知识的综合应用四、课程考核（1）作业等：作业：2 次；（2）考核方式：闭卷考