雷达气象学试题.docx

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雷达气象学试题

雷达气象学

[填空题]

1雷达截面的意义

参考答案：

以入射波能流密度乘上雷达截面，得到一个散射粒子的总散射功率；当散射粒子以这个总功率作各向同性散射时，散射到天线处的功率密度正好等于该粒子在天线处造成的实际的后向散射能流密度。

雷达截面的大小反映了粒子所造成的后向散射的大小。

[填空题]

2雷达电磁波特征

参考答案：

雷达不是连续发射电磁波而是每隔一定的时间作一次短时间的发射。

[填空题]

3如何去除雷达回波的起伏现象？

参考答案：

相对雷达的位置随时随地地作不规则运动，回波存在起伏现象。

可以在大量粒子彼此独立，并且在空间作无规则分布的情况下，只要测定的时间足够长，总的回波功率的时间平均值等于各个粒子的回波功率之和。

[填空题]

4折射指数随高度变化的几种形式以及各种高折射产生的条件。

参考答案：

包括标准大气折射；临界折射；超折射（大气波导传播）；无折射；负折射。

[填空题]

5何谓亮带

参考答案：

混合型降水—雨与雹、雪或是冻雨混合，会产生大的反射率因子值，引起降水率的过高估计。

当冰晶下落通过溶化层时，它们的外表面开始溶化。

正好位于溶化层（0°层面）下面，这些包着水外衣的冰晶反射率因子是高的，产生增强的雷达信号，在PPI上象弧形结构，在常规天气雷达上叫做“亮带”。

[填空题]

6最大不模糊距离与距离折叠

参考答案：

最大不模糊距离：

最大不模糊距离是指一个发射脉冲在下一个发射脉冲发出前能向前走并返回雷达的最长距离。

距离折叠是指雷达确定的目标物方位是正确的但距离是错误的。

当目标物位于雷达最大不模糊距离之外时会发生这一现象，也就是说，目标物的定位是模糊的。

换句话说，当目标物位于雷达的最大不模糊距离（Rmax）之外时，雷达却把目标物显示在Rmax以内的某个位置，我们形象地称之为‘距离折叠’。

[填空题]

7解决测速模糊的方法是什么？

参考答案：

用双脉冲重复频率扩展多普勒雷达可测速区间；用退折叠技术消除多普勒速度的折叠。

[填空题]

8晴空回波

参考答案：

雷达在大气中的无云区，或由不可能被探测到的很小粒子所组成的云区内探测到的回波。

[填空题]

9冰雹云的雷达回波特征是什么？

参考答案：

冰雹云出现在超级单体风暴云里，此概念模式，就是倾斜上升气流把云滴迅速带到摄氏－40度高度后，才能增大到雷达波能探测的尺度。

因此上升气流区下方就成为缺少雷达回波的“穹窿”结构。

穹窿区内为由肉眼可看到由小水滴组成的厚密暗黑的云，最大的冰雹是落在环绕“穹窿”边缘的地带，常伴有强风，局地暴雨，下击暴流，甚至龙卷。

若以不同仰角探测超级单体风暴云的回波特征，可能出现钩状回波、空洞回波（无回波穹隆）、指状回波。

在PPI强度回波图上，冰雹云有四种主要特征：

钩状回波与指状回波、V形缺口回波和喷焰回波。

[填空题]

10零度层亮带形成的原因

参考答案：

（1）融化作用，层状云中的冰晶或雪花下降到摄氏零度层以下，融化成水滴，介电常数增大，使回波强度增强约5倍左右。

（2）碰并聚合效应，粒子在下降融化过程中，有强烈碰并聚合作用，使粒子直径增大，散射能力也增大。

图中表示各个因子对零度层亮带形成的贡献的估计。

（3）速度效应，冰晶或雪花当完全融化后，由于表面张力的作用，迅速转变成圆球形水滴，降落速度增加，从而使单位体积内降水粒子数目减少，导致总散射能力减小，于是亮带以下回波强度减弱。

（4）粒子形状的作用，冰晶或雪花在下降融化过程中，常不呈球形，绝大多数情况下，非球形粒子的散射能力比球形粒子大。

四种作用总和可使散射返回雷达接收机的能量增加。

由图可以看到总效应使亮带中心的反射因子比其上部干的冰晶、雪花大20倍，比其下面的雨滴的反射因子也大好几倍，因而就形成亮带。

雷暴消散阶段，降水性质从对流性逐步转化为层状云降水时，也可能观测到零度层亮带。

在PPI和RHI上出现完整的零度层亮带，它是层状云连续性降水

[填空题]

11超级单体风暴的回波特征

参考答案：

钩状回波和有界弱回波区是超级单体的一个特征性回波。

超级单体风暴中的上升气流速度远大于多单体风暴。

[填空题]

12简述气象雷达的分类。

参考答案：

（1）按照工作原理：

常规天气雷达，多普勒天气雷达，偏振天气雷达，等。

（2）按照雷达工作波段：

X波段，C波段，S波段，L波段，Ka波段，等。

（3）按照安装平台：

固定式，车载移动式，船载式，机载式，星载式，等。

[填空题]

13天线增益

参考答案：

辐射总功率相同时，定向天线在最大辐射方向上的能流密度与各向均匀辐射的天线的能流密度之比。

G=10*lg（S定向/S各项均匀）

[填空题]

14散射现象

参考答案：

当电磁波传播遇到空气介质和云、降水粒子时，入射的电磁波会从这些质点向四面八方传播相同频率的电磁波，称为散射现象。

[填空题]

15单个球形粒子的散射

参考答案：

定义无量纲尺度参数：

α=2πr/λ

当α<<1时：

Rayleigh散射，也称分子散射。

如空气分子对可见光的散射。

当0.1<α<50：

Mie散射。

如大气中的云滴对可见光的散射。

当α>50：

几何光学：

折射。

如大雨滴对可见光的折射、反射，彩虹等光现象。

[填空题]

16简述天线增益的物理意义。

参考答案：

由方向性天线把辐射能量集中到某个方向上，使这个方向上的辐射能流密度增加为各向同性天线的G倍。

[填空题]

17常用的折射指数单位，除了N单位外还有什么单位？

参考答案：

还有M单位和B单位。

[填空题]

18散射现象

参考答案：

当电磁波传播遇到空气介质和云、降水粒子时，入射的电磁波会从这些质点向四面八方传播相同频率的电磁波，称为散射现象。

[单项选择题]

19、径向速度图，径向速度带收敛于显示区中心，曲线形状呈S或反S型，表明（）

A.风向不变

B.风速不变

C.风向变化

D.风速变化

参考答案：

B

[单项选择题]

20、下列哪种折射情况又被称为大气波导传播（）

A.临界折射

B.标准大气折射

C.负折射

D.超折射

参考答案：

D

[多项选择题]

21、中纬度高空急流云系的主要类型包括（）

A.盾状卷云区

B.波动形云系

C.急流卷云线

D.横向波动云系

参考答案：

A,B,C,D

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[多项选择题]

22、多单体风暴常伴有的天气现象有（）

A.局地暴雨

B.冰雹

C.强地面风

D.龙卷

参考答案：

B,C,D

[填空题]

23天线增益

参考答案：

辐射总功率相同时，定向天线在最大辐射方向上的能流密度与各向均匀辐射的天线的能流密度之比。

[填空题]

24散射过程

参考答案：

入射电磁波使粒子极化，正负电荷中心产生偏移而构成电偶极子或多极子，并在电磁波激发下作受迫振动，向外界辐射电磁波，就是散射波。

[填空题]

25等效雷达反射率因子

参考答案：

对不满足瑞利散射条件的降水粒子，根据雷达气象方程求得的Z值就不能代表降水的实际谱分布情况，只能是等效的Z值（ZE.，称为等效雷达反射率因子。

[填空题]

26多普勒效应

参考答案：

由于波源和接收者之间存在着相互运动而造成接收者接收到的频率与波源发出的频率之间发生变化。

[填空题]

27最大不模糊距离Rmax

参考答案：

一个雷达脉冲在下一个脉冲发射之前遇到目标物并且其回波能够返回雷达的最大距离。

[填空题]

28速度模糊

参考答案：

如果目标真实的径向速度大于（小于）Vrmax（-Vrmax），则多普勒雷达将给出错误的速度信息。

[填空题]

29非气象回波

参考答案：

非气象目标物对电磁波的散射或反射以及由于雷达性能引起的虚假回波。

[填空题]

30什么是雷达反射率η？

参考答案：

单位体积内全部降水粒子的雷达截面之和称为雷达反射率。

[填空题]

31什么是大气折射？

参考答案：

光波或电磁波在大气中曲线传播的现象称为大气折射。

[填空题]

32地物回波的特点？

参考答案：

回波边缘特别清晰，位置固定不变，且回波和地物所在的位置是一致的。

[填空题]

33天气雷达起源于军事雷达，最早出现天气雷达是（）。

参考答案：

模拟天气雷达

[填空题]

34散射是雷达探测大气的基础，大气中引起雷达波散射的主要物质有（）、（）。

参考答案：

大气介质、云和降水粒子

[判断题]

35、超级单体风暴中的上升气流速度远小于多单体风暴。

参考答案：

错

[判断题]

36、气体分子对雷达波的衰减主要是由于散射引起的，吸收可以忽略。

参考答案：

错

[判断题]

37、衰减系数的物理意义是由于衰减作用，单位接收功率在大气中往返单位距离是所衰减掉的能量。

参考答案：

对

[判断题]

38、白炽形、细胞状回波的形成主要与折射指数平均的梯度或它的涨落有关，也与湍流强度有关。

参考答案：

错

[判断题]

39、一般情况下，雷达径向分辨率比切向分辨率要低一些。

参考答案：

错

[判断题]

40、干雪可以当做球形粒子处理，湿雪的衰减比干雪大得多，有时可以超过雨的衰减。

参考答案：

对

[判断题]

41、径向速度图识别台风与中尺度气旋很相似，但也有差别，即径向速度等值线密集地向零径向速度线靠近。

参考答案：

对

[判断题]

42、零径向速度线与向径平行，表示风向不随高度增加而变化。

参考答案：

对

[判断题]

43、星星闪烁不属于折射现象。

参考答案：

错

[填空题]

44雷达的含义，雷达气象含义及其用处。

参考答案：

Radar：

通过无线电技术对目标物进行探测和定位，确定目标位置和强度的技术。

气象雷达：

是用于探测气象要素和各种天气现象的雷达，常称为“千里眼、顺风耳”。

雷达气象：

利用气象雷达，进行大气探测和研究雷达波与大气相互作用的学科，是大气物理学、大气探测和天气学共同研究的一个分支。

雷达气象学在突发性、灾害性天气的监测、预报和警报中具有极为重要的作用。

[填空题]

45我国天气雷达的应用。

参考答案：

强对流天气的监测与预警：

灾害性大风、冰雹和暴洪。

天气尺度和次天气尺度降水系统的监测。

应用：

人工影响天气、降水测量、风的测量、数据同化。

[填空题]

46衰减

参考答案：

电磁波能量沿传播路径减弱的现象称为电磁波的衰减。

衰减是散射和吸收的总和，当电磁波投射到气体或云雨粒子上时，一部分能量被散射，一部分能量被吸收，转变为热能或其它形式的能量，从而使电磁波能量减弱。

[填空题]

47超折射形成的气象条件。

参考答案：

有利于产生超折射的条件：

逆温显著；水汽压随高度随高度迅速减少，大气折射指数m随高度迅速减小。

常说“暖干盖”的大气层结。

①大陆上晴朗夜晚，由于地面辐射，近地面降温强烈而形成辐射逆温。

尤其是地面潮湿，逆温使水汽不能向上输送，形成水汽压随高度急剧减少－辐射超折射。

②当暖而干的较干空气移到冷水面时使低层空气冷却，温度有所增加。

－－平流超折射。

③雷暴消散期，其底部下沉气流造成近地面层几百米高度处逆温，形成超折射－－雷暴超折射。

大气层中，形成超折射的气层通常只是近地面很薄的气层（1km），适当提高仰角，雷达波能穿透超折射层，超折射回波大大减少。

④负折射

如果雷达波束不是向下弯曲，而向上弯曲，出现的折射现象称为负折射。

这时K<0。

负折射现象出现在：

湿度随高度增加而增加，温度随高度的递减率比干绝热递减率大时。

当冷空气移到暖水域上空时，就有可能形成这种超干绝热而产生负折射现象。

负折射发生时正常能观测到的目标看不到了。

⑤零折射

对于均质大气，雷达波束沿直线传播，没有折射现象发生时，称为零折射或无折射。

在一般情况下，大气不会出现这种情况。

[填空题]

48距离因子的影响。

参考答案：

雷达接收功率Pr与距离R2成反比，随距离的增加而减小，同样强度的降水出现在远距离处要比近距离处回波弱得多，且雷达只能显示Pr大于某一定值的回波信号，在观测分析回波强弱以及移动情况时容易产生错觉。

同一气象目标处在不同的距离时，回波亮度，尺度等也发生变化（对降水变化判断）。

距离影响回波的原因是：

当实际存在的云、降水粒子的数密度及谱特征不变时，在远距离处由于波束发散宽度增加，使发射能量分散，入射能流密度随距离增大而减小，造成回波能量的减弱。

[填空题]

49正负速度区的分布特征。

参考答案：

1.若大片正区和负区与原点对称，范围大致相等，说明不同高度上水平流场的基本气流是一致的；反之，则说明不同高度上水平流场中存在着不同方向气流，甚至有中小尺度系统存在。

2.大片正区和负区是否与向径对称：

这条规则在分析锋面和切变线位置时很有用。

因为在锋面存在时，正负中心往往与向径对称排列。

3.有无紧密相邻的成对强小尺度正、负中心存在：

当有成对沿向径排列的相距较近的（20～50km）强多普勒速度中心或有成对强多普勒速度中心位于某一向径两侧，二个中心间相距很近，这就要分析有强中小尺度天气系统甚至飑线存在的可能。

4.有无多普勒径向速度等值线密集带存在

通常在锋面和飑线附近存在径向速度等值线密集带。

等值线愈密，锋面和飑线愈强，而且后者等值线更密。

在分析时还要注意密集带走向是否与向径平行、是否与距离圈平行，这在确定锋面、飑线位置时很有用。

[填空题]

50地物回波的特点。

参考答案：

边缘清晰，位置固定，强度少变。

RHI上呈小柱状，高度低。

地物回波的反射率因子值很低，通常在20dBz以下，呈点状分布，离雷达站较近。

当大气出现超折射现象时，地物回波明显增多。

[填空题]

51非降水回波

参考答案：

指还没有产生降水的云、雾、晴空大气、地物等目标物对电磁波的散射所产生的雷达回波，会干扰天气雷达正常的探测和判断。

[填空题]

52晴空回波

参考答案：

云体稀薄或没有云的晴空大气，或在不可能被探测到的小粒子所组成的云区内探测到的回波。

[填空题]

53晴空回波形成的气象条件。

参考答案：

由于晴空大气中折射指数不连续而形成的。

可以由多种原因形成，产生回波也各不相同。

晴空回波中的信息对某些天气，特别是强对流天气的警报有着至关重要的作用。

[填空题]

54超折射回波

参考答案：

当大气呈超折射时，在雷达回波上出现平常探测不到的远距离地物回波，就是超折射回波。

[填空题]

55RHI

参考答案：

超折射回波与通常的地物回波相似，呈短而窄的柱状，两头尖，高度较低，只是数量更多些，排列更紧密些。

根据这些特点，就可以在屏幕上区别降水回波和超折射回波。

[填空题]

56降水类回波的形成原因。

参考答案：

形成降水回波的是大气中云、降水等气目标物，及各种水汽凝结物对电磁波的后向散射。

[填空题]

57积层混合云降水的天气特点。

参考答案：

范围大，降水持续时间长，累积降水量大，往往造成大面积的强降水。

当降水加强时，回波的结构由片状絮状向块絮状转化，零度层亮带变得不清楚。

积层混合云降水回波往往与高空槽，切变线和地面静止锋相联系。

这种降水回波在连阴雨中最常见。

[填空题]

58混合云降水回波的速度场。

参考答案：

在速度场上，产生混合云有不同的天气形势，可S型，反S型，低层S型高层反S型，零速度线折角，风场的辐合辐散等不同的特征。

在混合云中的对流云发展成熟时，速度场上有相应的对流云水平和垂直结构特征。

[填空题]

59不同阶段对流云降水回波特征。

参考答案：

积云阶段：

与对流云的回波特征相同，不及地。

发展阶段：

PPI回波呈块状，尺度较小，结构较密实，边缘较清晰。

RHI回波高度不很高，呈柱状，及地，降水的初期。

成熟阶段：

PPI回波呈块状，块体增大，结构密实，边缘清晰，有时有云砧向下风方伸展，强度大。

RHI高度很高，云体大，强回波中心高度高。

消散阶段：

PPI结构变得松散，边缘发散，回波体积开始减小。

RHI回波高度仍较高，强回波中心高度下降，后期出现零度层亮带。

[填空题]

60三体散射

参考答案：

雷达发射的电磁波在强降水中心和地面之间经过多次散射后，返回雷达，而雷达将在强回波区的径向延长线上定出一个弱回波区。