舟山多普勒天氣雷達(dá)原理與業(yè)務(wù)應(yīng)用試題

1、多普勒天氣雷達(dá)原理與業(yè)務(wù)應(yīng)用試題1、新一代天氣雷達(dá)主要有哪三個部分組成？答：雷達(dá)數(shù)據(jù)采集(RDA)、雷達(dá)產(chǎn)品生成(RPG)和主用戶處理器(PUP)。2、雷達(dá)數(shù)據(jù)采集(Radar Data Acquisition)簡稱RDA ,有哪幾部分構(gòu)成？答：發(fā)射機(jī)、天線、接收機(jī)和信號處理器。3、主用戶處理器(Principal User Processor)簡稱PUP,主要功能是什么?答：獲取、存儲和顯示產(chǎn)品。4、新一代天氣雷達(dá)第一級數(shù)據(jù)是由接收機(jī)輸出的模擬數(shù)據(jù)，第二級數(shù)據(jù)是由信號處理器產(chǎn) 生的最高時空精度的高分辨率數(shù)據(jù)，稱為 基數(shù)據(jù);第三級數(shù)據(jù)是由RPG生成的數(shù)據(jù),稱為 產(chǎn)品數(shù)據(jù) 。5、新一代天氣雷達(dá)有

2、哪4種常用體掃模式？強(qiáng)對流天氣過程中最好使用何種掃描模式？新一代天氣雷達(dá)有 VCP11、VCP21、VCP31、VCP32四種常用體掃模式。強(qiáng)對流天氣過程中最好使用VCP11體掃模式。2 2r PG h0.2 kdr6、雷達(dá)氣象方程為 Pr 22 .10 ° i ,其中G表小 天線增益1024(ln2) 2r2單位體積i表示 雷達(dá)波長 , 表示粒子的后向散射截面。7、在瑞利散射條件下，i單位體積526.4|k |Di ,定義反射率因子單位體積ZDi6 ,則雷達(dá)氣單位體積-、1,r 2Pr象方程可表示為ZrC其中3PG2h 2C -t2 | K |2。在不滿足瑞利散射條件下，雷1024

3、(ln2)達(dá)氣象方程要表示為同一形式Zer2PrL ,則Ze稱為等效反射率因子C8、反射率因子和回波功率的表示形式分別定義為dBZ 10 lg Zo(Zo 16 ,3mm /m )P 和 dB 10 lg -Pmin象方程 Zr2Pr變換為101gz 201g rPC101g101g，即 dBZ dB 201gr A,其中 201g r 為 _距 PminPmin離訂正 項,A101g 是只與雷達(dá)性能有關(guān)的常數(shù)。Pmin9、當(dāng)天線仰角0度時，波束路徑曲率 K化率。地球與波束路徑的相對曲率為Kmdn，即為大氣折射指數(shù) n隨高度h的遞減變 dh1 K ,若把Km看作地球表面曲率，雷達(dá)波束R可以看作

4、是直線傳播，則所對應(yīng)的半徑RmKmR一R一為 等效地球半徑dn1 R dh10、已知標(biāo)準(zhǔn)大氣折射曲率Kdn , 4dh10 5 km 1 ,地球半徑R 6370km，請計算等效地球半徑Rm。解：等效地球半徑 RmKmRdn1 R dh6370一一 _一 56370 4 108500km答：標(biāo)準(zhǔn)大氣的等效地球半徑為8500公里。11、曲率 K 15.7 10 5 km 1等效地球半徑Rm0,波束路徑在地球表面與某層大氣之間，依靠地面的反射向前傳播，這種大氣折射稱為超折射12、電磁波在雷達(dá)脈沖重復(fù)周期內(nèi)傳播的最大距離的1/2,稱為最大不模糊距離即計算公式max其中C為1 5T CT ,或max2電

5、磁波傳播速度2 PFT,T為 脈沖重復(fù)周期,PFT為 脈沖重復(fù)頻雷達(dá)的脈沖重復(fù)周期 T和最大不模糊距離rmax °1解：TPFT 25013 一2.5 10 3 秒max C 0- 600（公里）2 PFT 2 25014、當(dāng)目標(biāo)物位于最大不模糊距離ax以外時，雷達(dá)錯誤地把它當(dāng)作同一方向的最大不模糊距離lax以內(nèi)的某個位置，稱之為距離折疊。15、最大不模糊距離rmax為300公里，一個位于距雷達(dá)360公里處的目標(biāo)物會發(fā)生距離折疊，請計算雷達(dá)會錯誤地把它當(dāng)作同一方向距雷達(dá)多少的位置上。解：該雷達(dá)在電磁波每傳播 2x300=600公里發(fā)出一個脈沖，360公里處的目標(biāo)物返回到達(dá)雷 達(dá)時傳播

6、了 2x360=720公里，這時雷達(dá)已經(jīng)發(fā)出了下一個脈沖，并且傳播了 120公里，雷 達(dá)就會錯誤地把它當(dāng)成是剛發(fā)出的脈沖在120/2=60公里處目標(biāo)物所返回的。答：雷達(dá)會錯誤地把 360公里處的目標(biāo)物當(dāng)作同一方向距雷達(dá)60公里的位置上。16、當(dāng)接受者與能量源處于相對運(yùn)動狀態(tài)時，能量到達(dá)接受者時的頻率變化稱為多普勒效應(yīng) ，其多普勒頻移fdop也，其中Vr為運(yùn)動的相對速度(離開為正)， 為電磁波波長。17、一個雷達(dá)波長10cm,當(dāng)目標(biāo)物向著雷達(dá)運(yùn)動的速度為25m/s時的多普勒頻移 fdop為多少？解：多普勒頻移fdop竺 2 ( 25) 500(Hz)p10 10 2答：多普勒頻移fdop為500

7、赫茲，約為原來頻率的1.7 10 5%。18、由于多普勒頻移fdop很小，一般為約為原來頻率的2 10 5% ,雷達(dá)很難準(zhǔn)確測定其頻移fdop ,但可以通過測量相繼返回的脈沖對之間的相位差來確定目標(biāo)物的徑向速度,、，2(r r)2r 4 r 一 ,因為相位差210 2 () ( 0 2)，所以目標(biāo)物的徑， rPRF向速度Vr ，其中r為粒子徑向移動距離，有正負(fù)(離開雷達(dá)為正，PRF 4PRF向著雷達(dá)為負(fù))，故相位差必須。當(dāng)時，有Vmax PRF ,這時4的Vmax稱為一最大不槿糊諫博。當(dāng)粒子徑向移動速度超過 Vmax時，必定會發(fā)生諫度模糊。19、一個波長為10厘米，脈沖重復(fù)頻率為400次/秒的

8、雷達(dá)，其最大不模糊速度 Vmax為多少？最大不模糊距離rmax為多少？ 一 一 2 一解：VmaxPRF 10 10400 10（米/秒）. 4獎375公里） 答：其最大不模糊速度 Vmax為10米/秒，最大不模糊距離 ax為375公里。20、在體掃模式 VCP21中，每一仰角使用什么取樣方式（ CS/CD, B, CDX） ?仰角（度）0.501.452.403.354.306.009.9014.619.5取樣方式CS/CDCS/CDBBBBCDXCDXCDX21、.下圖表示為 中尺度（220公里）的基本速度圖，雷達(dá)位于圖的下方，紅色表示反射粒子離開雷達(dá)的速度，綠色表示向著雷達(dá)的速度，請回答

9、流場的輻合/輻散和氣旋/反氣旋式特征，并畫出流場示意圖。答：純輻散流暢，示意圖如下。22、下圖表示為中尺度（2 20公里）的基本速度圖，雷達(dá)位于圖的下方，紅色表示反射粒子離開雷達(dá)的速度，綠色表示向著雷達(dá)的速度，請回答流場的輻合/輻散和氣旋/反氣旋式特征，并畫出流場示意圖。答：純輻合流暢，示意圖如下。23、下圖表示為中尺度（2 20公里）的基本速度圖，雷達(dá)位于圖的下方，紅色表示反射粒子離開雷達(dá)的速度，綠色表示向著雷達(dá)的速度，請回答流場的輻合/輻散和氣旋/反氣旋式特征，并畫出流場示意圖。答：純反氣旋式流暢，示意圖如下。24、.下圖表示為 中尺度（220公里）的基本速度圖，雷達(dá)位于圖的下方，紅色表示

10、反射粒子離開雷達(dá)的速度，綠色表示向著雷達(dá)的速度，請回答流場的輻合/輻散和氣旋/反氣旋式特征，并畫出流場示意圖。 答：純氣旋式流暢，示意圖如下。25、下圖表示為中尺度（2 20公里）的基本速度圖，雷達(dá)位于圖的下方，紅色表示反射粒子離開雷達(dá)的速度，綠色表示向著雷達(dá)的速度，請回答流場的輻合/輻散和氣旋/反氣旋式特征，并畫出流場示意圖。答：反氣旋式輻散流暢，示意圖如下。26、下圖表示為中尺度（2 20公里）的基本速度圖，雷達(dá)位于圖的下方，紅色表示反射粒子離開雷達(dá)的速度，綠色表示向著雷達(dá)的速度，請回答流場的輻合/輻散和氣旋/反氣旋式特征，并畫出流場示意圖。答：反氣旋式輻合流暢，示意圖如下。27、下圖表示

11、為中尺度（2 20公里）的基本速度圖，雷達(dá)位于圖的下方，紅色表示反射粒子離開雷達(dá)的速度，綠色表示向著雷達(dá)的速度，請回答流場的輻合/輻散和氣旋/反氣旋式特征，并畫出流場示意圖。答：氣旋式輻散流暢，示意圖如下。28、下圖表示為中尺度（2 20公里）的基本速度圖，雷達(dá)位于圖的下方，紅色表示反射粒子離開雷達(dá)的速度，綠色表示向著雷達(dá)的速度，請回答流場的輻合/輻散和氣旋/反氣旋式特征，并畫出流場示意圖。答：氣旋式輻合流暢，示意圖如下。29、下圖為水平均勻風(fēng)場情況下的雷達(dá)徑向速度示意圖，虛線表示風(fēng)速向著雷達(dá)，實線表示風(fēng)速離開雷達(dá)，請選擇垂直風(fēng)廓線風(fēng)向風(fēng)速隨高度分布類型組合。風(fēng)向,風(fēng)速。風(fēng)速類型:風(fēng)向類型:r

12、 1(a)(b)N O t-1h-l口句Icm(c)7J答：風(fēng)向 a ,風(fēng)速 a30、下圖為水平均勻風(fēng)場情況下的雷達(dá)徑向速度示意圖，虛線表示風(fēng)速向著雷達(dá)，實線表示風(fēng)速離開雷達(dá)，請選擇垂直風(fēng)廓線風(fēng)向風(fēng)速隨高度分布類型組合。風(fēng)向,風(fēng)速風(fēng)速類型:O - r而底(a)風(fēng)向類型:(b)(c)答：風(fēng)向bdD,風(fēng)速 C31、下圖為水平均勻風(fēng)場情況下的雷達(dá)徑向速度示意圖，虛線表示風(fēng)速向著雷達(dá)，實線表示風(fēng)速離開雷達(dá)，請選擇垂直風(fēng)廓線風(fēng)向風(fēng)速隨高度分布類型組合。風(fēng)向,風(fēng)速風(fēng)速類型:r高度.4(a)風(fēng)向類型:(b)(c)答：風(fēng)向 b ,風(fēng)速 d32、下圖為水平均勻風(fēng)場情況下的雷達(dá)徑向速度示意圖，虛線表示風(fēng)速向著雷達(dá)

13、，實線表示風(fēng)速離開雷達(dá)，請選擇垂直風(fēng)廓線風(fēng)向風(fēng)速隨高度分布類型組合。風(fēng)向,風(fēng)速風(fēng)速類型:-UF而度風(fēng)向類型:T島原(a)(b)(c)答：風(fēng)向 c,風(fēng)速 c33、下圖為水平均勻風(fēng)場情況下的雷達(dá)徑向速度示意圖，虛線表示風(fēng)速向著雷達(dá)，實線表示風(fēng)速離開雷達(dá)，請選擇垂直風(fēng)廓線風(fēng)向風(fēng)速隨高度分布類型組合。風(fēng)向,風(fēng)速風(fēng)速類型:風(fēng)向類型:f 1H 口r高度U ifT(a)(b)口句Icm7J w(c)答：風(fēng)向 c,風(fēng)速 d34、下圖為水平均勻風(fēng)場情況下的雷達(dá)徑向速度示意圖，虛線表示風(fēng)速向著雷達(dá)，實線表示風(fēng)速離開雷達(dá)，請選擇垂直風(fēng)廓線風(fēng)向風(fēng)速隨高度分布類型組合。風(fēng)向,風(fēng)速(a)風(fēng)向類型:(a)H 口35、下圖為

14、水平均勻風(fēng)場情況下的雷達(dá)徑向速度示意圖，虛線表示風(fēng)速向著雷達(dá)，實線表示風(fēng)速離開雷達(dá)，請選擇垂直風(fēng)廓線風(fēng)向風(fēng)速隨高度分布類型組合。風(fēng)向,風(fēng)速風(fēng)速類型:風(fēng)向類型:h-lr商度4-7J答：風(fēng)向 b ,風(fēng)速 b36、.下圖是鋒面從西北方向移向雷達(dá)時，到達(dá)雷達(dá)時和移過雷達(dá)時的徑向速度示意圖，請 選擇鋒面經(jīng)過雷達(dá)徑向速度示意圖的排列順序。(a)(b)(c)A.abc, 答：CB.bca, C.bac, D.cab37熱力不穩(wěn)定是影響風(fēng)暴強(qiáng)度的主要因子之一，用來衡量熱力不穩(wěn)定大小的最佳參量是對流有效位能CAPE,是氣塊在給定環(huán)境中絕熱上升時的正浮力所產(chǎn)生的能量的垂直積分。在溫度對數(shù)壓力(T-lgP)圖上，C

15、APE正比于氣塊上升曲線和環(huán)境溫度曲線從自由 對流高度(LFC ) 至 平衡高度(EL )所圍成的區(qū)域的面積。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為EL Tp TeCAPE g - eLFC e38、三體散射現(xiàn)象是雷達(dá)波束被大粒子散射到地面后， 地面又將散射波反射到空中， 空中的 粒子散射被雷達(dá)接受到而形成， 下圖是典型的三體散射的平面圖和剖面圖， 它表明風(fēng)暴中存 在 大冰雹 。a.三體散射平面b.三體散射剖面39、下圖是假定大氣中每一高度上的風(fēng)向、風(fēng)速比較均勻情況下的模擬速度圖。白色為零速度線，圖中呈“ S”形狀，則此圖表示風(fēng)向隨高度順時針旋轉(zhuǎn),有 暖 平流。40、下圖是假定大氣中每一高度上的風(fēng)向、風(fēng)速比較均勻情況

16、下的模擬速度圖。白色為零速度線，圖中呈反“ S”形狀，則此圖表示風(fēng)向隨高度逆時針旋轉(zhuǎn),有 冷 平流。41、下圖是假定大氣中每一高度上的風(fēng)向、 風(fēng)速比較均勻情況下的模擬速度圖。 白色為零速 度線，圖中呈直線形狀，則此圖表示風(fēng)向隨高度不變 ，風(fēng)速隨高度 不變 。42、反射率因子Z與降水率R之間的經(jīng)驗公式為 Z ARB ,其中Z單位為mm6/mm3, A和B為待定參數(shù)，R單位為mm/ho新一代多普勒天氣雷達(dá)A和B的默認(rèn)值分別為 300和1.4,請估算新一代多普勒天氣雷達(dá)探測到10dBz和40dBz回波強(qiáng)度的降水率分別為多11000014717.8)11(Z01mm6 / m3 ),即：dBZ 10

17、lg少？（ 30014 58.7 , 1014 5.2,Z。解：反射率因子Z被定義為dBZdBZ 10 lgZ,或Z 10 10 ,則10dBZ和40dBZ強(qiáng)度的反射率因子為 10mm6/mm3和6 ,310000 mm / mm 。B_,Z、B由Z AR得R （一）B ,則10dBz強(qiáng)度的多普勒默認(rèn)值的降水率為： A1-1R 1014 0.088 mm/h3001440dBZ強(qiáng)度的多普勒默認(rèn)值的降水率為：1R廠 100001.4 12.23 mm/h300萬答：10dBz回波的降水強(qiáng)度為 0.088毫米/小時，40dBz回波的降水強(qiáng)度為 12.23毫米/小時。43、超級單體風(fēng)暴常伴隨哪些災(zāi)害

18、性天氣？答：冰雹、雷雨大風(fēng)（大風(fēng)）、暴洪（強(qiáng)降水）等。44、請列舉3種非降水回波。答：地物回波、海浪回波、昆蟲和鳥的回波、云回波、大氣折射指數(shù)脈動引起的回波等。45、請簡述超折射回波在反射率因子、徑向速度和譜寬產(chǎn)品中的一般表現(xiàn)特征。答：反射率因子產(chǎn)品特征：強(qiáng)度往往非常強(qiáng)，水平梯度很大，基本上不移動。徑向速度產(chǎn)品特征：超折射回波區(qū)域的速度值很小，基本上接近于零。譜寬產(chǎn)品特征：超折射回波區(qū)域的譜寬值一般都比較大。46、請列舉5種常用的強(qiáng)天氣分析雷達(dá)產(chǎn)品。答：強(qiáng)天氣分析（SWA）、組合反射率因子（CR）、垂直累積液態(tài)水（VIL）、冰雹指數(shù)（HI）、 中氣旋（M）、龍卷渦旋特征（TVS）、回波頂（ET）、風(fēng)廓線（VWP）、剖面產(chǎn)品等。47、某雷達(dá)探測最大不模糊速度為27m/s,設(shè)某點(diǎn)速度值出現(xiàn)了一次模糊，其值為 +15m/s,請計算該點(diǎn)真實速度值（即退模糊后的值）為多少 m/s?答：真實速度值為：15-2*27=-39 （m/s）48、風(fēng)暴分裂過程能夠產(chǎn)生氣旋和反氣旋旋轉(zhuǎn)的風(fēng)暴對，并分別移向風(fēng)暴承載層平均的右側(cè)和 左 側(cè)，但在北半球,氣旋式 旋轉(zhuǎn)的風(fēng)暴出現(xiàn)的頻率比反氣旋式 旋轉(zhuǎn)風(fēng)暴出現(xiàn)的頻率大得多，這主要是