雷達(dá)思考題俞小鼎

1、多普勒天氣雷達(dá)主要由幾個部分構(gòu)成？每個部分的主要功能是什么？答：多普勒天氣雷達(dá)由多個了系統(tǒng)組成，它們是：雷達(dá)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)RDA)，雷達(dá)產(chǎn)品生 成子系統(tǒng)(RPG)和主用戶終端子系統(tǒng)(PUP)以及連接它們的通訊線路。RDA同天線、發(fā) 射機(jī)、接收機(jī)、信號處理器和監(jiān)控計算機(jī)構(gòu)成。它的主要功能是發(fā)射脈沖電磁波、接收回波、 并對回波信號進(jìn)行處理，最終形成反射率因子、平均徑向速度和徑向速度譜寬。RPG的主要 功能有兩個，一個是作為整個雷達(dá)的控制中心，另一個是具有一系列的算法，當(dāng)接到來自PUP 的請求后，生成相應(yīng)的產(chǎn)品，然后傳給PUP。PUP是預(yù)報員工作的平臺，主要功能是申請行 當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品，當(dāng)RPG根據(jù)PUP

2、的申請產(chǎn)生并傳給PUP相應(yīng)的產(chǎn)品后，PUP可以以圖形、圖像 方式顯示這些產(chǎn)品，對圖像進(jìn)行各種處理，為天氣預(yù)報特別是強(qiáng)對流天氣預(yù)報提供指導(dǎo)和參 考。多普勒天氣雷達(dá)的應(yīng)用領(lǐng)域主要有哪些？答：多普勒天氣雷達(dá)主要應(yīng)用領(lǐng)域可大概分以下四個方面：1)對災(zāi)害性大風(fēng)、冰雹和暴洪等 災(zāi)害性天氣的監(jiān)測和預(yù)警；2)定量估測大范圍降水；3)風(fēng)場信息，除了徑向速度信息外還 可以對一次體掃的徑向速度反演得到雷達(dá)附近幾公里范圍的平均垂直風(fēng)廓線；4)改善高分辨 率數(shù)值天氣預(yù)報模式的初值場。我國新一代天氣雷達(dá)主要采用的體掃模式有哪些？答：WSR-88D可有20個不同的體掃模式VCP，目前只定義了其中的4個：VCP11 - VC

3、P11(scan strategy #1， version 1)規(guī)定5分鐘內(nèi)對14個具體仰角的掃描方式。VCP21 - VCP21 (scan strategy #2， version 1)規(guī)定6分鐘內(nèi)對9個具體仰角的掃描方式。VCP31 - VCP31 (scan strategy #3，version 1)規(guī)定10分鐘內(nèi)對5個具體仰角的掃描方式。VCP32 - VCP32 (scan strategy #3, version 2)確定的 10 分鐘完成的 5 個具體仰角與 VCP31 相同。不同之處在于VCP31使用長雷達(dá)脈沖而VCP32使用短脈沖。WSR-98D 未定義 VCP32。天氣

4、雷達(dá)有哪些固有的局限性？答：主要局限性有三個：一是波束中心的高度隨距離的增加而增加，二是波束寬度隨距離的 增加而展寬，三是靜錐區(qū)的存在。給出雷達(dá)氣象方程的表達(dá)式。(P37) 答：Pr =點茶器Z氣單位體積Pr為總回波功率；Pt、G、入、h、。、0為雷達(dá)參數(shù);z a,是氣象目標(biāo)本身的散射截面；r是目標(biāo)離雷達(dá)的距離。單位體積給出反射率因子在瑞利散射條件下的理論表達(dá)式，并說明其意義。（P38）答：己=C Z，其中Z為反射率因子；c =兀3 Py 竺 區(qū)|2只取決于雷達(dá)參數(shù)和降水相態(tài)； 1024（ln2）X2 1 1Pr為總回波功率；r是目標(biāo)離雷達(dá)的距離。反射率因子Z的大小，反映了氣象目標(biāo)內(nèi)部降水粒子

5、的尺度和數(shù)密度，常用來表示氣象目標(biāo) 的強(qiáng)度。0 dBZ代表多少反射率因子單位？ -10dBZ、30dBZ和40dBZ分別代表多少反射率因子單 位？答：0dBZ 代表 1mm6/m3，-10dBZ 代表 0.1mm6/m3，30dBZ 代表 1000mm6/m3，40dBZ 代表 10000mm6/m3。何謂多普勒效應(yīng)？多普勒雷達(dá)測量回波徑向速度的主要技術(shù)是什么？答：多普勒效應(yīng)定義為：當(dāng)接收者或接收器與能量源處于相對運(yùn)動狀態(tài)時，能量到達(dá)接收者 （器）時頻率的變化。多普勒雷達(dá)測量回波徑向速度的主要技術(shù)是“脈沖對處理”，指不直接測量多普勒頻移以確定 目標(biāo)的徑向速度，而是利用相繼返回的兩個脈沖對之間的

6、位相變化，這種脈沖對位相變化可 以比較容易并且比較準(zhǔn)確地被測量。指出超折射在雷達(dá)回波圖上的特點。出現(xiàn)超折射表明當(dāng)時的大氣狀況怎樣？答：在平顯上，超折射回波常常是一些呈輻輳關(guān)排列的短線。當(dāng)超折射回波強(qiáng)度較大時，這 些短線狀的回波互相彌合成片狀。超折射形成的氣象條件：超折射是因為大氣中折射指數(shù)n 隨高度迅速減小造成。折射指數(shù)隨高度迅速減小，必須是氣溫向上遞增，同時水汽壓向上迅 速遞減，也就是常說暖干蓋的大氣層結(jié)。對流風(fēng)暴分為哪幾種類型？答：可分為四類：普通單體風(fēng)暴，多單體風(fēng)暴，線風(fēng)暴（颮線），超級單體風(fēng)暴。雷暴產(chǎn)生的環(huán)境條件主要有哪些？92-94答：主要有三條：環(huán)境的勢力不穩(wěn)定，風(fēng)的垂直切變和水汽

7、的垂直分布。垂直風(fēng)切變對雷暴發(fā)展的主要作用是什么？93答：有兩方面主要作用：1）在切變環(huán)境下能夠使上升氣流傾斜，這就使得上升氣流中形 成的降水質(zhì)點能夠脫離上升氣流，而不會因拖曳作用減弱上升氣流的浮力；2）可以增強(qiáng)中層 干空氣的吸入，加強(qiáng)風(fēng)暴中的下沉氣流和低層冷空氣外流。再通過強(qiáng)迫抬升使得流入的暖濕 氣流更強(qiáng)烈地上升，從而加強(qiáng)對流。雷暴單體生命史分為哪幾個階段？每個階段的主要特征是什么？90答：三個階段：1）塔狀積云階段，由上升氣流所控制，上升速度一般隨高度增加，這種 上升氣流主要由局地暖空氣的正浮力或者由低層輻合引起的。2）成熟階段，實際上是上升氣 流和下沉氣流共存的階段。開始于雨最初從云底降

8、落之時，可認(rèn)為雷達(dá)回波接地是對流單體 成熟階段的開始。此時，云中上升氣流達(dá)到最大，隨著降水過程的開始，由于降水粒子所產(chǎn) 生的拖曳作用，形成了下沉氣流。3）消亡階段，為下沉氣流所控制，此時降水發(fā)展到整個對 流云體。強(qiáng)回波垂直高度迅速下降。給出中氣旋的定義116答：中氣旋是與強(qiáng)對流風(fēng)暴的上升氣流和后側(cè)下沉氣流緊密相聯(lián)的小尺度渦旋，該渦旋 滿足一定的切變、垂直伸展和持續(xù)性判據(jù)。給出超級單體風(fēng)暴的定義。經(jīng)典超級單體風(fēng)暴反射率因子回波的主要特征是什么？109答：超級單體是一種只產(chǎn)生在中等到強(qiáng)的垂直風(fēng)切變環(huán)境中，具有深厚持久的中氣旋的 強(qiáng)對流風(fēng)暴系統(tǒng)。經(jīng)典超級單體風(fēng)暴的上升氣流變成基本豎直的，回波頂移過低

9、層反射率因子的高梯度區(qū)而位 于一個持續(xù)的有界弱回波區(qū)BWER （穹?。┲稀WER （有界弱回波區(qū)）是被中層懸垂所 包圍的弱回波區(qū)，它是包含云粒子但不包含降水粒子的一個強(qiáng)上升氣流區(qū)。降水的尺寸篩選 導(dǎo)致大冰雹落在BWER相鄰的反射率因子的高梯度區(qū)。更小的冰雹和雨滴落在距上升氣流較 遠(yuǎn)的地方。給出下列小尺度流場特征的雷達(dá)徑向速度示意圖：1）輻合+氣旋式旋轉(zhuǎn)；2）輻散+氣 旋式旋轉(zhuǎn)。61 答：1）CYCLONIC CONVERGENCEJRDA11Figure 29. Orientation of the inbound/outbound maxima for cyclonic conve ge

10、nce. Note the location of the RDA圖5-33a2)CYCLONIC DIVERGENCEjROAFigure 31. Orientation of the inbound/outbound maxima for cyclonic divergence. Note the location of the RDA 圖5-33b強(qiáng)對流天氣指的是哪些天氣？130答：指龍卷、災(zāi)害性大風(fēng)、冰雹和暴洪。強(qiáng)冰雹的主要雷達(dá)識別判據(jù)有哪些？答：1）反射率因子特征：a.-20C等溫線以上超過50DBZ； b.弱回波區(qū)，回波懸垂，有界弱回 波區(qū)；c.VIL的大值。2）三體散射；3）徑向

11、速度特征a.風(fēng)暴頂輻散；b.中氣旋雷暴大風(fēng)的主要雷達(dá)回波特征有哪些？180答：在環(huán)境垂直風(fēng)切變較弱的情況下，主要的直線型風(fēng)害是脈沖風(fēng)暴產(chǎn)生的下?lián)舯┝鳎?濕下?lián)舯┝鞯念A(yù)警指標(biāo)是反射率因子核心的下降伴隨著云底以上的氣流輻合。在環(huán)境垂直風(fēng) 切變較大的情況下，主要的直線型風(fēng)害可由多單體風(fēng)暴、颮線和超級單體風(fēng)暴造成，它們的 回波特征主要有中層徑向輻合（MARC ）和下沉氣流和上升氣流的交界面附近存在的深厚的 輻合區(qū)（DCZ）。另外，弓形回波是一種容易產(chǎn)生地面大風(fēng)的回波形態(tài)。龍卷預(yù)警的主要思路是什么？答：主要思路:這些是以O(shè)klahoma統(tǒng)計為甚而的準(zhǔn)則，在做出警報之前，所有的因素，包括環(huán)境、 反射率因子、發(fā)展趨勢和站點報告一定要加以考慮，如果基于上述因素，而來發(fā)布災(zāi)害性龍 卷警報的話，那么1如果識別出中氣旋則發(fā)布災(zāi)害性強(qiáng)風(fēng)暴警報2）如果識別出了強(qiáng)中氣旋 則發(fā)布龍卷警報，在有些情況下，識別出了中等強(qiáng)度或弱中氣旋就是發(fā)布龍卷警報。有利于雷暴大風(fēng)產(chǎn)生的環(huán)境條件是什么？答：直線型的地面風(fēng)害主要是由對流風(fēng)暴內(nèi)的正常氣流導(dǎo)致的。影響下沉氣流強(qiáng)度的因素包 括氣塊所受的負(fù)浮力、降水物的重力拖曳和氣壓擾動