2025年大学《大气科学》专业题库- 大气科学中的卫星雷达气象控制

2025年大学《大气科学》专业题库——大气科学中的卫星雷达气象控制考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪种卫星通常运行在地球静止轨道上？A.极地轨道卫星B.太阳同步轨道卫星C.地球同步气象卫星D.气象侦察卫星2.气象卫星上用于测量地球表面或云层红外辐射特性的主要传感器是？A.可见光相机B.微波辐射计C.红外扫描辐射计D.散射计3.多普勒天气雷达能够测量大气中气团的？A.含水率B.温度C.径向速度D.水汽压4.主动遥感是指？A.接收地球自身发射的辐射B.接收太阳反射的辐射C.由传感器主动向目标发射探测信号并接收回波D.通过分析大气折射现象获取信息5.卫星云顶亮温（TBB）值越低，通常表示？A.云层越厚B.云层越冷，或含水量可能越大C.地面温度越高D.大气水汽含量越少6.能够穿透云层，用于探测地表温度和土壤湿度的一种卫星传感器是？A.可见光相机B.短波红外辐射计C.微波辐射计D.激光雷达7.根据多普勒效应原理，雷达回波强度主要与什么因素成正比？A.探测目标的高度B.探测目标与雷达的距离C.探测区域内大气粒子的雷达反射率（Z）D.探测目标相对于雷达的径向速度8.下列哪种气象要素是利用卫星红外云图温度信息难以直接精确获取的？A.云顶高度B.云的种类（如积云、层云）C.地面温度D.降水强度9.将多部天气雷达组成阵列进行观测，其主要目的是？A.提高雷达的探测距离B.实现对大气风场和降水场的连续、高分辨率探测C.增加雷达的探测波段D.降低雷达的功耗10.卫星资料在数值天气预报中的作用主要是？A.提供地形数据B.直接输入初始气象场C.提供海表温度信息D.监测和评估预报效果二、填空题（每空1分，共10分）1.卫星按其运行轨道高度不同，可分为______轨道卫星和______轨道卫星。2.雷达探测降水时，常用的回波强度参数是______，它反映单位体积大气中含有的降水粒子回波强度。3.利用卫星______传感器可以获取地球表面的温度信息，白天主要接收可见光辐射，夜晚主要接收红外辐射。4.卫星云图的判读方法主要包括分析云的______、______和______等特征。5.雷达的波长越短，其穿透能力通常越______，但分辨率一般越______。6.卫星资料和雷达资料融合的主要目的是为了______，提高气象分析的精度和连续性。7.被动遥感是指卫星传感器______地球自身发射或反射的辐射来获取信息。8.利用______天气雷达可以测量大气中的风场，通过分析回波速度图来识别气旋、反气旋等天气系统。9.卫星资料的定标是指将接收到的______转换为具有物理意义的______的过程。10.除了降水，雷达还可以用于探测______、______等非降水性回波。三、名词解释（每题3分，共15分）1.分辨率2.信噪比3.极地轨道卫星4.多普勒效应5.气象雷达四、简答题（每题5分，共20分）1.简述被动遥感和主动遥感的区别。2.简述雷达测量的基本原理。3.简述卫星云图在天气预报中有哪些主要应用。4.简述为什么需要将卫星雷达资料进行质量控制。五、论述题（10分）结合卫星云图和天气雷达回波图的特点，论述如何利用这两种资料综合分析一次强降水天气过程。试卷答案一、选择题1.C2.C3.C4.C5.B6.C7.C8.D9.B10.B二、填空题1.近地，地球静止2.雷达反射率Z3.红外4.形状，亮暗，移动方向5.弱，高6.减少误差7.接收8.多普勒天气9.信号强度，物理量10.弱回波区，风切变三、名词解释1.分辨率：指传感器能够区分的两个相邻最小目标或细节的能力，通常用空间分辨率（距离）、时间分辨率（时间间隔）和辐射分辨率（亮度或强度区分能力）来衡量。2.信噪比：指信号强度与背景噪声强度之比，通常用分贝（dB）表示，是衡量遥感传感器探测能力的重要指标，信噪比越高，信号越清晰可靠。3.极地轨道卫星：指运行在距离地球赤道面高度较低（通常几百公里）、且经过南北两极上空的轨道上的卫星，具有覆盖范围广、重访周期短（通常一天多次）等特点。4.多普勒效应：指波源与接收者相对运动时，接收者接收到的波频率会发生变化的现象。雷达发射电磁波到大气中的粒子（如水滴、冰晶）上再反射回来，由于粒子相对于雷达有径向运动，返回的电磁波频率会相对于发射频率发生偏移，这个偏移量与粒子的径向速度成正比，利用此效应可以测量粒子的运动速度。5.气象雷达：指利用发射电磁波并接收目标回波来探测大气现象（主要是降水粒子）位置、强度、运动速度等参数的主动遥感设备，是进行天气监测和预报的重要工具。四、简答题1.简述被动遥感和主动遥感的区别。被动遥感是卫星传感器接收地球自身发射（如红外辐射）或反射太阳辐射来获取信息，不需要自身发射探测信号，如红外云图、可见光云图、微波辐射计等。主动遥感是传感器主动向目标发射探测信号，然后接收目标反射回来的信号来获取信息，需要自身发射装置，如雷达、激光雷达、微波散射计等。被动遥感依赖于自然辐射源，主动遥感依赖于自身发射的信号。2.简述雷达测量的基本原理。气象雷达通过发射电磁波脉冲，电磁波在传播过程中遇到大气中的降水粒子（如雨滴、雪晶）会发生散射，雷达接收这些散射回来的回波信号。通过测量回波信号到达雷达的时间可以确定探测目标的高度；通过测量回波信号的强度（雷达反射率因子Z）可以确定降水粒子的浓度或回波强度；通过测量回波信号的多普勒频移可以确定降水粒子相对于雷达的径向运动速度。这些参数综合起来可以反映降水分布、强度、速度等信息。3.简述卫星云图在天气预报中有哪些主要应用。卫星云图可以提供大范围、连续的云层覆盖信息，在天气预报中主要应用包括：监测云区的生成、发展和消亡，跟踪云团的移动路径和速度，识别不同类型的云及其特征，判断天气系统的类型和强度（如台风、气旋、冷锋），监测灾害性天气（如强对流、大范围降水、火山灰云）的发生发展，为数值天气预报提供初始条件和背景场信息，制作天气图和天气预报产品。4.简述为什么需要将卫星雷达资料进行质量控制。卫星和雷达是重要的探测工具，但其获取的原始资料可能受到多种因素的影响而产生误差或失真，如仪器故障、大气干扰（如电离层闪烁）、强地物回波干扰、数据传输错误、云或雨对信号的衰减等。这些质量问题会严重影响后续的气象分析和预报精度。因此，在利用卫星和雷达资料之前，必须进行严格的质量控制，识别和剔除或修正这些错误数据，以确保使用的数据是准确可靠的，从而提高气象分析和预报的可靠性和准确性。五、论述题结合卫星云图和天气雷达回波图的特点，论述如何利用这两种资料综合分析一次强降水天气过程。在分析强降水天气过程时，综合运用卫星云图和天气雷达资料可以实现优势互补，提供更全面、准确的信息。首先，利用卫星云图可以宏观上把握整个天气系统的空间分布、结构和动态演变。例如，通过可见光云图可以识别云系的形状、移动方向和速度，判断系统的类型（如锋面系统、热带气旋），追踪云顶的发展变化，特别是识别出强对流云团（如积雨云）的位置和伸展范围。红外云图则有助于判断云层的温度特征，区分云的种类，识别出冷中心（通常与低压系统或强对流核心相关），评估云顶的高度和强度。卫星云图的优势在于覆盖范围广、时间连续性强，能提供大尺度背景场和系统演变趋势。其次，利用天气雷达可以获取降水区域内更精细的时空结构信息。雷达能够探测到卫星云图无法清晰显示的弱回波区、精确测量雷达反射率因子Z，从而识别出潜在的强降水区域。通过分析雷达回波强度图，可以确定强降水的落区和强度分布，识别出雷达回波顶高、回波形态（如钩状回波、穹顶状回波）等特征，这些特征与特定的强降水天气机制（如上升气流强度、降水粒子类型）密切相关。雷达的多普勒功能可以测量降水粒子的径向速度，分析风场结构，识别出气旋性涡旋、辐合区、风切变等有利的强降水条件。雷达的优势在于空间分辨率高、能探测到近地面的精细结构，特别擅长捕捉局地强降水特征。综合分析时，应将卫星云图提供的宏观背景、系统移动和演变信息与雷达提供的局地精细结构、强降水落区和强度信息相结合。例如，通过卫星云图确定强降水系统大致的移动路径和强度变化趋势，然后利用雷达连续监测该系统移经区域的回波演变，分析回波强度变化与降水强度的关系，识别出主要的强降水时段和区域。结合云图上的云