雷达气象学考试复习
1. 说明和解释冰雹回波的主要特点（ 10 分）。
答：冰雹云回波特征：回波强度特别强（地域、月份、>50dBZ）；回波顶高高（>10km）；上升（旋转）气流特别强 ( 也有强下沉气流， ) 。
PPI 上， 1、有“ V”字形缺口，衰减。 2、钩状回波。 3、TBSS or 辉斑回波。 画图解释。
RHI 上：1、超级单体风暴中的穹窿 （ BWER，∵上升气流）、回波墙和悬挂回波。2、强回波高度高。 3、旁瓣回波。画图解释。 4、辉斑回波。 5、在回波强中心的下游，有一个伸展达 60-150km 甚至更远的砧状回波。
速度图上可以看到正负速度中心分布在径线的两侧， 有螺旋结构。有可能会出现速度模糊。
2. 画出均匀西北风的 VAD图像
从 VAD 图像上可以获得环境风速和风向的信息，西北风的风向对应 7/4 π (315 °) 如图所示，零速度线是从 45°— 225°方位的一条直线（可配图说明） 。 由此可绘出 VAD图像。
速度
3π/4 π/4
7π/4
方位角
3. 解释多普勒频移：
多普勒频移：由于相对运动造成的频率变化 设有一个运动目标相对于雷达的距离为
r ，雷达波长为λ。
发射脉冲在雷达和目标之间的往返距离为 2r ，用相位来度量为 2π?2r/ λ。若发射脉冲的初始相位为φ 0，则散射波的相位为φ =φ0+4πr/ λ。
目标物沿径向移动时，相位随时间的变化率（角频率）
d dt
4 dr
dt
4
vr
d
另一方面，角频率与频率的关系
2 fD
dt
则多普勒频率与目标运动速度的关系
fD=2vr/ λ
4. 天线方向图：在极坐标中绘出的通过天线水平和垂直面上的能流密度的相对分布曲线图。天气雷达的天线具有很强的方向性， 它所辐射的功率集中在波束所指的方向上。
反映了雷达波束的电磁场强度及其能流密度在空间的分布； 曲线上各点与坐标原点的连线长度，代表该方向上相对能流密度大小。
图中能流密度最大方向上的波瓣称为主瓣， 侧面的称为旁瓣， 相反方向的称为尾瓣。
5. 天气雷达新技术：
多基地雷达系统
双偏振天气雷达（双极化）
双多普勒雷达观测阵
组网的多普勒雷达：难点共面显示。 CAPPI 晴空条件下的测风雷达：激光雷达测云、
T、
机载多参数测雨雷达：
相控阵雷达 Phase Array Radar ：天线， time ，
风廓线雷达：
三维雷达回波图象
闪电定位系统
6. 雷达气象业务涉及的软、硬件系统及内容： 1 气象雷达系统（硬件部分） 2 气象雷达系统（软件部分）
3 雷达探测原理（距离、方位、强度、速度） 4 雷达数字化系统及产品制作 5 雷达图像的计算机显示实践 6 典型雷达回波（强度、速度） 7 雷达数据的压縮与保存 8 雷达图像的平滑与锐化 9 雷达图像杂波的滤除
10 速度资料的提取（ VAD和图像相关处理技术、含基
本退模糊技术）
11 雷达测量降水及相关问题
12 雷达探测灾害性天气 ( 冰雹、台风、暴雨等 ) 13 雷达拼图
14 双波长、双极化雷达的优势及应用 7. 球形粒子的散射◆球形干冰粒对雷达波的散射 :
Rayleigh ：
冰
水
所以雪和小冰粒回波弱；
Mie ： 冰> 水 米 3 区，解释为何大冰雹的回波非常强。 8、Z>50dBZ，大雨 >30dBZ ◆正在融化的球形粒子的散射
:
1. 外包水膜的融化冰球：
Rayleigh ：随着融化水膜厚度的增加，融化冰球的雷达截面增大。
Mie: 随着融化水膜厚度的增加，融化冰球的雷达截面减小
.
解释冬天北方降雪（干雪）回
波较弱，而南方降雪（湿雪，认为是外包水膜的冰球）
回波较强。
形成 0 度层亮带的原因之一就是融化作用。 9 月
2. 冰水均匀混合球：
Rayleigh: 冰水均匀混合球的雷达截面随着融化水量的增加而增加的速度要比外包水膜冰球 时慢得多。
8. 为什么降水雷达采用水平发射的水平偏振波？
因为抬高仰角，散射无变化，
E// 水平面，电偶极矩 l ＝ 2b 长轴，不变。
而且随天线仰角的太高，
后向散射
球越扁， 相对于同体积的球形粒子产生的后向散射越大，
强度不会改变，而且不会产生正交偏振分量。
二．衰减
1. 比尔 - 伯格 - 朗伯定律的积分式
d P r
2 k L dS
Pr P r 0 d Pr P r
2
R 0
k L dS
P r
P r ln
P r 0
Pr
R
R
2k L dS 0
R
ln Pr
ln P r 0
R
2k L dS 0
2 0 k L dS 2 0 k L dS
P
e
r 0
P r
P r0 e
2. 用分贝数表示的衰减系数 kt
3. 云对雷达波衰减规律及 ktc 与含水量 M的关系◆云对雷达波的衰减规律：①由液滴组成的云的衰减随波长的增大而迅速减小；②液态云的衰减还随温度的降低而增大；
③对于波长较短的雷达（如 3cm 以下的雷达），要考虑云层的衰减作用；对于雷达波长较长的雷达，可忽略云层对电磁波的衰减作用；
④冰云的衰减要比液态云的衰减小
2~3 个量级，原因在于冰晶的介电常数小于水。
( 单位 :g/m3) )
◆ktc 与云中的含水量
M的关系： (M 单位体积内所有云质点的质量之和，
4. 雨对雷达波衰减规律及 ktr 与雨强 I 的关系◆雨
对雷达波的衰减规律：
①雨对雷达波的衰减系数一般与降水强度成正比关系;
②雨的衰减系数在给定温度下还与波长有关系
;
③由于雨滴谱的分布和降水强度经常随时空变化，
所以在雷达波束所经过的路径上， 各段的
衰减情况往往不尽相同；
④由于衰减作用，对于同一降雨带波长较长的雷达能准确探测到，而波长较短的却不一定。
◆ktr 与雨强 I 的关系：(I 降水强度（雨强）：单位时间内降落到地面单位面积上的降水量。
◆衰减造成的影响：
① 造成回波偏弱、弱回波可能消失
② 减小回波区域面积
③ 使回波分布情况失真
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