多普勒天氣雷達(dá)原理與業(yè)務(wù)應(yīng)用思考題

多普勒天氣雷達(dá)主要由幾個(gè)局部構(gòu)成？每個(gè)局部的主要功能是什么？答：主要由雷達(dá)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)RD，雷達(dá)產(chǎn)品生成子系統(tǒng)RP，主用戶終端子系統(tǒng)PU〕RDARPG的主要功能是：由寬帶通訊線路從RDA接收數(shù)字化的根本數(shù)據(jù)，對其進(jìn)展處理和生成各種產(chǎn)品，并將產(chǎn)品通過窄帶通訊線路傳給用戶，是掌握整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的指令中心。PUP的主要功能是：獵取、存儲和顯示產(chǎn)品，預(yù)報(bào)員主要通過這一界面獵取所需要的雷達(dá)產(chǎn)品，并將它們以適當(dāng)?shù)男问斤@示在監(jiān)視器上。多普勒天氣雷達(dá)的應(yīng)用領(lǐng)域主要有哪些？答：一、對龍卷、冰雹、雷雨大風(fēng)、暴洪等多種強(qiáng)對流天氣進(jìn)展監(jiān)測和預(yù)警；二、利用單部或多部雷達(dá)實(shí)現(xiàn)對某個(gè)區(qū)域或者全國的降水監(jiān)測；三、進(jìn)展較大范圍的降水定量估測；四、獵取降水和降水云體的風(fēng)場信息，得到垂直風(fēng)廓線；五、改善高區(qū)分率數(shù)值預(yù)報(bào)模式的初值場。我國一代天氣雷達(dá)主要承受的體掃模式有哪些？答：主要有以下三個(gè)體掃模式：VCP11514個(gè)具體仰角的掃描，主要對強(qiáng)對流天氣進(jìn)展監(jiān)測；VCP2169個(gè)具體仰角的掃描，主要對降水天氣進(jìn)展監(jiān)測；VCP31/VCP3210分鐘內(nèi)對5個(gè)具體仰角的掃描〔使用長脈沖，主要對無降水的天氣進(jìn)展監(jiān)測。天氣雷達(dá)有哪些固有的局限性？答：一、波束中心的高度隨距離的增加而增加；二、波束寬度隨距離的增加而展寬；三、靜錐區(qū)的存在。pp3G2h1024 ln22r2tm2m212答： 2 Cp Z Zr R2Pt為雷達(dá)放射功率(峰值功率)；G為天線增益；h為脈沖長度；：天線在水平方向和垂直方向的波束寬度；r為降水目標(biāo)到雷達(dá)的距離；：波長；m：復(fù)折射指數(shù)；Z雷達(dá)反射率因子。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。z

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，反射率因子指在單位體積內(nèi)全部粒子的直徑的六次方的總和，與波長無關(guān)。單位體積給出后向散射截面的定義式及其物理意義。

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4R2 定義：設(shè)有一個(gè)抱負(fù)的散射體，其截面面積為?，它能全部接收射到其s 上的電磁波能量，并全部均勻的向四周散射，假設(shè)該抱負(fù)散射體返回雷達(dá)天線處的電磁波能流密i?就稱為實(shí)際散射體的后向散射截面。它所產(chǎn)生的回波信號也越強(qiáng)。什么是天氣雷達(dá)工作頻率？什么是天氣雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率？答：工作頻率——天氣雷達(dá)放射的探測脈沖的震蕩頻率脈沖重復(fù)頻率——每秒產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖的數(shù)目什么是波束的有效照耀深度和有效照耀體積？答：有效照耀深度——雷達(dá)發(fā)出的探測脈沖具有肯定的持續(xù)時(shí)間τ，在空間的電磁波列就有肯定的長度h=τc，在雷達(dá)波束徑向方向上，粒子的回波信號能夠同時(shí)返回雷達(dá)天線的空間長度為h/2，稱為雷達(dá)的有效照耀深度。有效照耀體積——在波束寬度θ?體積。0dBZ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：01，-100.1，301000，4010000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)——當(dāng)接收者或接收器與能量源處于相對運(yùn)動狀態(tài)時(shí)，能量到達(dá)接收者〔器〕時(shí)頻率的變化。確定目標(biāo)的徑向速度。什么叫距離折疊？什么叫速度模糊？最大不模糊距離和最大不模糊速度的表達(dá)式是什么？多普勒兩難指的是什么？確的，但距離是錯(cuò)誤的〔但是可估量它的正確位置，當(dāng)目標(biāo)位于最大不模糊距離RmaxRmax以內(nèi)的某個(gè)位置，這種現(xiàn)象稱為距離折疊。移的上限是180°，與180°脈沖對相移所對應(yīng)的目標(biāo)物徑向速度值稱為最大不模糊速度。假設(shè)目標(biāo)運(yùn)動的真實(shí)脈沖對相移小于180°隔期間移動的太遠(yuǎn)了，它的真實(shí)相移超過180°，則將賦給它一個(gè)小于180°的相移值，那么速度的第一猜值是不正確的，或者說速度是模糊的。最大不模糊距離的表達(dá)式：Rmax=C/(2*PRF)最大不模糊速度的表達(dá)式：Vmax=λ*PRF/4不存在一個(gè)單一的脈沖重復(fù)頻率能夠使最大不模糊距離和最大不模糊速度都比較大，這通常稱為多普勒兩難。0.5度仰角，Rmax=460km7.5仰角，Rmax=115km時(shí)為什么不大可能產(chǎn)生距離折疊？答：前者由于最大不模糊距離比較大，460KM以外的回波才會產(chǎn)生距離折疊，而460KM以外即使是較低仰角，波束中心的位置也已經(jīng)比較高〔約17K460KM115KM以外，雷達(dá)波束距離折疊。地物雜波有哪幾種？抑制地物雜波的主要思路是什么？功率濾掉。指出超折射在雷達(dá)回波圖上的特點(diǎn)。消滅超折射說明當(dāng)時(shí)的大氣狀況怎樣？答：超折射在反射率因子產(chǎn)品上的形態(tài)：造成反射率因子數(shù)據(jù)消滅雜斑點(diǎn)，斑點(diǎn)值的變化范圍很寬，并且可以擴(kuò)展到很大的范圍；超折射造成的地面回波的不均勻性相當(dāng)明顯，通常反射率因子值相當(dāng)高，并且會發(fā)生突然從低值到高值的變化，其反射率因子梯度不如氣象回波的反射率因子梯度光滑。超折射在平均徑向速度產(chǎn)品上的形態(tài)：一個(gè)接近零的速度場中孤立的鑲嵌著非零值。消滅超折射說明當(dāng)時(shí)的大氣狀況：溫度隨高度上升而增加〔逆溫〕和/或濕度隨高度增加而快速削減。速度退模糊算法的主要思路是什么？CINRAR-SA雷達(dá)速度退模糊算法的主要步驟是哪幾步？度初猜值與它的四周值顯著不同，則該算法試圖用另一個(gè)可能的值替換那個(gè)速度初猜值。速度退模糊算法的主要步驟是：一、徑向連續(xù)性檢查；二、九點(diǎn)平均；三、擴(kuò)展搜尋；四、環(huán)境風(fēng)表maxR 300km，雷達(dá)波長5厘米，V 應(yīng)是多少？假設(shè)雷達(dá)波長10厘米，V 是多少？maxrmax rmax

2*30000=500 4*V =500 所以當(dāng)=0.05米時(shí)V =6.25m/當(dāng)=0.1米時(shí)V =12.5m/srmax rmax rmax假設(shè)一個(gè)模糊的徑向速度值是45節(jié)，它的鄰近值是-55節(jié)，最大徑向速度是60節(jié)，那么這個(gè)徑向速度的最可能值是什么？答：45-2*60=-75節(jié)對流風(fēng)暴分為哪幾種類型？答：對流風(fēng)暴分為：、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？答：產(chǎn)生對流風(fēng)暴的環(huán)境條件主要有：1、大氣熱力層結(jié)不穩(wěn)定；2、垂直風(fēng)切變；3、水汽分布；4、觸發(fā)機(jī)制垂直風(fēng)切變對雷暴進(jìn)展的主要作用是什么？答：在肯定的熱力不穩(wěn)定條件下，垂直風(fēng)切變的增加將導(dǎo)致風(fēng)暴進(jìn)一步加強(qiáng)和進(jìn)展，主要緣由在于——1、在切變氣流的浮力；2、可以增加中層干冷空氣的吸入，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猛烈地上升，從而加強(qiáng)對流；3、通過環(huán)境垂直風(fēng)切變和上升氣流的相互作用供給一附加向上的擾動氣壓梯度力，從而使氣塊獲得除浮力以外的向上加速度。落，并進(jìn)入風(fēng)暴低層的入流區(qū)，從而導(dǎo)致上升氣流中水負(fù)載的明顯增加，最終使得風(fēng)暴核消逝。而中等到強(qiáng)的垂直風(fēng)切變有利于相對風(fēng)暴氣流的進(jìn)展，此時(shí)，氣塊攜帶著降水遠(yuǎn)離風(fēng)暴的入流區(qū)或上升區(qū)，中等到強(qiáng)的垂直風(fēng)切變能和進(jìn)展，在這種風(fēng)切變環(huán)境下，有利于組織完好的對流風(fēng)暴如猛烈多單體風(fēng)暴和超級單體風(fēng)暴的進(jìn)展。雷暴單體生命史分為哪幾個(gè)階段？每個(gè)階段的主要特征是什么？答：分為三個(gè)階段：1、塔狀積云階段：由上升氣流所掌握，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1KM-4~-16℃之間的高度上，回波底在0向下同時(shí)增長，但是回波不接地，此時(shí)最強(qiáng)回波強(qiáng)度一般在云體的中上部。2云中上升氣流到達(dá)最大，隨著降水過程的開頭，由于降水粒子所產(chǎn)生的拖曳作用，形成了下沉氣流，這種下沉氣流升氣流和過冷水滴及冰晶等水成物，當(dāng)云頂伸展到對流層頂四周時(shí)，不再向上進(jìn)展，而向該處的環(huán)境風(fēng)下風(fēng)方向擴(kuò)展，消滅水平伸展的云飐，云飐回波可伸展到幾十千米至上百千米。3、消亡階段：下沉氣流所掌握，降水進(jìn)展到整個(gè)對流云體，從雷達(dá)回波上看，回波強(qiáng)中心由較高高度快速下降到地面四周，回波垂直高度快速降低，回波強(qiáng)度減弱，并且分裂消逝。給出中氣旋的定義答：中氣旋是與強(qiáng)對流風(fēng)暴的上升氣流和后側(cè)下沉氣流嚴(yán)密相聯(lián)的小尺度渦旋，該渦旋滿足肯定的切變、垂直伸展和持續(xù)性判據(jù)。這個(gè)渦旋可以用一個(gè)蘭金組合渦旋來模擬：中氣旋核作為一個(gè)固體旋轉(zhuǎn)，切向速度與半徑成正比，在中氣旋核以外，切向速度與半徑成反比，隨著半徑的增加而削減。中氣旋的水平尺度一般不超過10KM，垂直厚10-2s-1，持續(xù)時(shí)間為兩個(gè)體掃以上給出超級單體風(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？答：超級單體風(fēng)暴是伴隨著一個(gè)長久深厚的中氣旋，具有猛烈而且持續(xù)旋轉(zhuǎn)特性的對流單體，將消滅猛烈的災(zāi)難性天氣。率因子的主要特征。給出以下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)。答：略強(qiáng)對流天氣指的是哪些天氣？答：包括冰雹、龍卷、災(zāi)難性大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水等天氣。強(qiáng)冰雹的主要雷達(dá)識別判據(jù)有哪些？答：主要雷達(dá)識別判據(jù)有：1、回波強(qiáng)度最大值及所在高度，強(qiáng)回波區(qū)〔50DBZ〕必需擴(kuò)展到0℃等溫線以上才能對強(qiáng)降雹的潛勢有所奉獻(xiàn)，當(dāng)強(qiáng)回波區(qū)擴(kuò)展到-20℃等溫線高度之上時(shí)，對強(qiáng)降雹的潛勢奉獻(xiàn)最大；2、具有寬闊的3、風(fēng)暴頂強(qiáng)輻散；4、雷達(dá)回波的三體散射現(xiàn)象；5、零度層高度不能太高。雷暴大風(fēng)的主要雷達(dá)回波特征有哪些？答、一、反射率因子核心的持續(xù)下降伴隨中層的徑向輻合；二、弓形回波龍卷預(yù)警的主要思路是什么？答：一般來說，中層中氣旋越強(qiáng)，消滅龍卷的概率就越大，與強(qiáng)龍卷相聯(lián)系的中氣旋特征有可能在龍卷發(fā)生前20-30min消滅。越強(qiáng)的中氣旋，離地越近越危急；低空有猛烈的風(fēng)切變；抬升分散高度越低越好。8個(gè)雷達(dá)導(dǎo)出產(chǎn)品.答：1、中氣旋M；2、龍卷渦旋特征TVS；3、垂直積分液態(tài)水含量VIL；4、回波頂高ET；5、冰雹指數(shù)HI；6、VWP；7RCS；8、三小時(shí)累計(jì)降水；9、風(fēng)暴追蹤信息何謂脈沖風(fēng)暴，其演化的主要特征是什么？可產(chǎn)生哪幾種強(qiáng)對流天氣？答：脈沖風(fēng)暴是產(chǎn)生于弱的垂直風(fēng)切變環(huán)境中的一種進(jìn)展快速的強(qiáng)風(fēng)暴。其回波構(gòu)造的主要特征在于：一、初始回波消滅的高度一般在6-9KM50Dbz；三、強(qiáng)中心所在的高度也較高，一般在-10℃等溫線的高度左右。脈沖風(fēng)暴產(chǎn)生的強(qiáng)天氣通常局限于生命史較短的下?lián)舯┝?、冰雹〔直?.5厘米〕以及弱的龍卷，然而，猛烈的微下?lián)舯┝骱痛蟊㈤g或也會消滅。有利于雷暴大風(fēng)產(chǎn)生的環(huán)境條件是什么？答：產(chǎn)生雷暴大風(fēng)需要有猛烈的下沉氣流，環(huán)境條件是：一、對流層中層有相對干層存在；二、對流層中下層溫度直減率較大有利于強(qiáng)冰雹產(chǎn)生的環(huán)境條件是什么？答：一、-10—-30℃之間對流有效位能CAPE值較大；二、深層較大的垂直風(fēng)切變；三、溶化層的高度不太高也不太低。龍卷的級別是如何劃分的？答：龍卷的級別依據(jù)建筑物和地表植被的損害狀況分為F0F5六級多普勒天氣雷達(dá)能為短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)供給哪些線索？答：一、雨強(qiáng)估量：依據(jù)反射率因子推斷雨強(qiáng)〔首先必需推斷大的反射率因子主要是由液態(tài)雨滴產(chǎn)生的，而不是冰雹和亮帶的奉獻(xiàn)；二、低空急流的識別：從多普勒天氣雷達(dá)徑向速度圖上可以監(jiān)視低空急流的變化，與其他條件相結(jié)合，可以推斷降雨是否持續(xù)；三、降水持續(xù)時(shí)間的估量：依據(jù)降水系統(tǒng)的大小、移動速度、系統(tǒng)的走向與移動方向的夾角估量降水持續(xù)時(shí)間。CINRAD-SA雷達(dá)降水算法主要分哪幾個(gè)步驟？答：一、反射率因子預(yù)處理；二、計(jì)算降水率；三、進(jìn)展降水累計(jì)；四、利用雨量計(jì)進(jìn)展訂正；五、生成雷達(dá)降水產(chǎn)品雷達(dá)降水估量誤差主要來自哪些方面？答：主要來自不適當(dāng)?shù)腪-R關(guān)系、雷達(dá)硬件定標(biāo)誤差、濕的天線罩、亮帶、遠(yuǎn)距離處雷達(dá)波束從降水系統(tǒng)上面穿過、超折射地物雜波、冰雹的影響等。以下圖中是否有速度模糊消滅？估量圖中向著雷達(dá)的徑向速度大約是多少？答：有速度模糊存在。速度模糊處向著雷達(dá)的徑向速度大約在-27~-34m/s。以下圖中為C波段雷達(dá)的圖像，其中與雷達(dá)東北偏東方向強(qiáng)回波對應(yīng)的“V”形缺口是由什么造