多普勒天气雷达原理与业务应用.docx
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多普勒天气雷达原理与业务应用
多普勒天气雷达原理与业务应用
[单项选择题]
1、标准折射的特点是什么？
（）
A.标准折射时电磁波折射的路径微微向下弯曲。
标准大气折射时可能最大探测距离增大了61%
B.标准折射时电磁波折射的路径微微向下弯曲。
标准大气折射时可能最大探测距离增大了16%
C.标准折射时电磁波折射的路径微微向上弯曲。
标准大气折射时可能最大探测距离缩小了61%
D.标准折射时电磁波折射的路径微微向上弯曲。
标准大气折射时可能最大探测距离缩小了16%
参考答案：
B
[单项选择题]
2、折射指数的定义公式是：
（）
A.N=C/V
B.N=V/C
C.V=N/C
D.C=N/V
参考答案：
A
[单项选择题]
3、弓形回波是指快速移动的、凸状顺移动方向的（）。
A.线状回波
B.块状回波
C.带状回波
D.指状回波
参考答案：
A
[单项选择题]
4、下面哪些可导致相对高的谱宽：
（）
A.气团的界面附近，如锋面边界和雷暴的出流边界等
B.湍流
C.降落速度不同的不同尺度的雨和雪
D.地物杂波
参考答案：
D
[单项选择题]
5、距离去折叠算法的优点不正确的是：
（）
A.可确定最大不模糊距离外的速度和谱宽
B.可避免引起回波叠加
C.可减缓多普勒两难
参考答案：
B
[单项选择题]
6、速度退模糊算法的优点错误的是（）
A.为基本和导出产品算法提供尽可能好的基速度数据
B.可识别大于Vmax的速度
C.可避免模糊或掩盖重要的气象特征
D.能保存诸如阵风锋、风暴顶辐散、中气旋和TVS等重要特征
参考答案：
C
[单项选择题]
7、通常在强对流风暴出现的情况下使用（）体扫模式。
A.VCP11
B.VCP21
C.VCP31
D.VCP41
参考答案：
A
[单项选择题]
8、下列选项中，（）不是多普勒天气雷达的主要应用领域。
A.沙尘暴的探测和预警
B.强对流的探测和预警
C.降水估计
D.改进数值预报模式的初值场
参考答案：
A
[单项选择题]
9、多普勒天气雷达测量散射粒子径向速度的主要方式是通过测量相相继返回的两个脉冲之间的（）
A.距离
B.位相差
C.时间差
D.速度差
参考答案：
B
[单项选择题]
10、对中层径向辐合描述正确的是（）。
A.通常指2-18km的集中的径向辐合区
B.通常指1-4km的集中的径向辐合区
C.通常指0-6km的集中的径向辐合区
D.通常指10-30km的集中的径向辐合区
参考答案：
A
[单项选择题]
11、下面哪种气象特征和气象条件不会导致相对高的谱宽？
（）
A.雷暴
B.风切变
C.湍流
D.降落速度相同的尺度相同的雨和雪
参考答案：
D
[单项选择题]
12、在瑞利散射时，散射截面Qs比后向散射截面σ（）。
A.大
B.小
C.相等
D.不好比较
参考答案：
B
[单项选择题]
13、如果雷达发射功率很大，接收机灵敏度也很高，那么天气雷达的探测能力主要取决于（）。
A.雷达电磁波束能否有效照射到降水云中
B.反射因子大小
C.大气对电磁波的长距离吸收
D.介质对电磁波的衰减
参考答案：
A
[单项选择题]
14、在PPI的荧光屏上有一块回波，在1小时内由距雷达100公里处向雷达站移来，移近约30公里，荧光屏上显示的回波功率增强一倍，范围也扩大一倍，你认为这块降水回波说明（）。
A.降水区扩大并大大增强
B.降水区扩大，但没有明显增强
C.降水区既没扩大也没增强
D.降水区没有扩大，强度增强
参考答案：
B
[单项选择题]
15、强度不变的同一积雨云从雷达站的3150方向200kM处向东南方向移动，在雷达上看起来积雨云回波的强度愈来愈强，这是因为（）。
A.积雨云高度愈来愈高
B.积雨云尺度愈来愈大
C.大气的衰减愈来愈小
D.距离衰减愈来愈小
参考答案：
D
[单项选择题]
16、雷达能够探测降水天气系统内部结构的原因在于降水粒子对于雷达发射的电磁波的（）
A.后向散射
B.前向散射
C.反射
D.折射
参考答案：
A
[单项选择题]
17、导致过高估计回波顶高的原因是（）
A.距雷达近距离处
B.雷达旁瓣回波
C.使用波速中心线计算
D.在雷达最高一层仰角上，即使探测到降水回波，但没有向上的垂直外推
参考答案：
B
[单项选择题]
18、某天气雷达的最大探测距离是300公里，雷达的脉冲重复频率是（）。
A.2500Hz
B.1000Hz
C.500Hz
D.3000Hz
参考答案：
C
[单项选择题]
19、通常，冰雹云的雷达回波比一般积雨云强，是由于冰雹云比积雨云的（）。
A.水平尺度大
B.对流强
C.云中粒子的尺度大
D.垂直尺度高
参考答案：
C
[单项选择题]
20、雷达探测脉冲在大气中传播，遇到降水粒子产生雷达回波，这种现象是（）。
A.粒子对电磁波的反射
B.粒子对电磁波的折射
C.粒子对电磁波的散射
D.粒子对电磁波的后向散射
参考答案：
D
[多项选择题]
21、以下关于dBZ描述不正确的是（）。
A.dBZ值越大，降水也越大
B.dBZ是反射率因子的对数表示
C.dBZ是回波实际功率与最小可测功率比值的对数表示
D.瑞利散射条件下，
参考答案：
A,C
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[多项选择题]
22、多普勒雷达基本谱宽产品可用于（）。
A.评估径向速度可靠性
B.确定径向速度大小
C.识别系统边界
D.判断降水强度
参考答案：
A,C
[多项选择题]
23、某一天气系统从西北方向移向雷达站，图为某一时刻雷达探测到的径向速度图，其中分析正确的有（）。
A.锋区已移过雷达站
B.锋区仍然在雷达站西北向，还未到达雷达站
C.锋前为西南风，锋后基本为西北风
D.风向随高度顺转，风速随高度增加
参考答案：
A,C
[多项选择题]
24、以下各项中可能导致谱宽增加的非气象条件有：
（）
A.天线转速
B.风切变
C.距离
D.雷达的信噪比
参考答案：
A,C,D
[多项选择题]
25、某雷达站天线喇叭口海拔高度1km， 最低探测仰角0°，则根据测高公式，在标准大气条件下，雷达对230km和460km处气象目标的最低探测高度分别为（）。
A.3.11km
B.4.11km
C.12.45km
D.13.45km
参考答案：
B,D
[多项选择题]
26、平均径向速度产品的局限性（）
A.距离折叠
B.速度退模糊
C.与雷达波速垂直的风被表示为0
D.难以确定相对与地面的风场信息
参考答案：
A,B,C
[多项选择题]
27、下图是多普勒天气雷达回波的速度场模拟图，假定雷达站位于距这对“牛眼”中心120公里的南部，则该图具有哪些特征（）
A.气旋
B.反气旋
C.辐合
D.辐散
参考答案：
A,C
[多项选择题]
28、以下关于超折射回波说法正确的有（）。
A.超折射回波容易出现在逆温和/或湿度随高度迅速减小的情况下
B.超折射回波的位置稳定少动
C.超折射回波主要出现在最低扫描仰角
D.超折射回波是一种气象回波
参考答案：
A,C
[多项选择题]
29、适当杂波抑制的优点是什么？
（）
A.使基数据整体质量得到明显改善
B.增加了来自第一程以远的速度数量
C.改进停留在晴空模的能力
D.如果雷达周围有高山等回波很强的地物，其造成的回波难以完全滤除，将会有明显的地物杂波
参考答案：
A,B,C
[多项选择题]
30、新一代天气雷达的应用领域有哪些（）
A.对灾害性天气的监测和预警
B.定量估测局地降水
C.获取风场信息
D.改善高分辨率数值天气预报模式的初值场
参考答案：
A,C,D
[多项选择题]
31、88D的PRF有下面哪些？
（）
A.322赫兹
B.122赫兹
C.1181赫兹
D.1451赫兹
参考答案：
A,C
[多项选择题]
32、雷达地物回波出现增强、增多时，是雷达波束发生了（）。
A.超折射
B.负折射
C.临界折射
D.无折射
参考答案：
A,C
[多项选择题]
33、天气雷达的取样方式（）
A.CS/CD
B.B
C.CDX
D.CS
E.CD
参考答案：
A,B,C
[多项选择题]
34、关于超折射，正确的描述有：
（）
A.波束路径的曲率小于地球表面的曲率
B.形成超折射时，雷达波遇到地物所产生的向后的反射波也沿同样的路径返回到天线
C.在PPI上，超折射回波常常是一些呈辐辏状排列的短线
D.超折射是因为大气中折射指数n随高度迅速减小造成
参考答案：
B,C,D
[多项选择题]
35、多普勒速度场上“零速度”的含义是（） 。
A.实际风为零
B.实际风与雷达波束垂直
C.实际风与雷达波束平行
D.实际风与距离圈垂直
参考答案：
A,B
[多项选择题]
36、导致谱宽增加的非气象条件为：
（）
A.天线转速
B.距离
C.出流边界
D.雷达的信噪比
参考答案：
A,B,D
[多项选择题]
37、多普勒雷达数据质量控制主要的几个方面（）
A.距离去折叠
B.改变雷达参数
C.速度退模糊
D.调整雷达探测仰角
参考答案：
A,C
[填空题]
38什么是地物杂波污染？
地物杂波污染在三种基本产品上的特点是什么？
参考答案：
地物杂波污染是雷达波束照到山、建筑物等非气象目标时产生的回波。
地物杂波在反射率因子产品上表现为高的反射率因子值；在径向速度产品上表现为径向速度接近零；在谱宽产品上表现为谱宽值为零。
[填空题]
39简述超折射和负折射对应的大气状况（气象条件）。
参考答案：
产生负折射的气象条件是：
湿度随高度增加，温度向上迅速递减。
在盛夏大陆的中午，大气底层温度递减率有可能大于干绝热递减率，从而出现负折射。
冷空气移到暖水域上空时，也有可能产生负折射现象。
产生超折射的气象条件：
超折射是因为大气中折射指数n随高度迅速减小而造成的。
气温向上递增，同时水汽压向上迅速递减，也就是常说暖干盖的大气层结。
[填空题]
40如何简单区分逆速度区和速度模糊区？
参考答案：
①逆风区周围可观测到0速度线或0速度区，而速度模糊则观测不到。
②逆风区的值相对较少，而速度模糊区的值相对较大。
[填空题]
41雷达数据采集（Radar Data Acquisition）简称RDA，有哪几部分构成？
参考答案：
发射机、天线、接收机和信号处理器。
[填空题]
42主用户处理器（Principal User Processor）简称PUP，主要功能是什么？
参考答案：
获取、存储和显示产品。
[填空题]
43简述成熟中气旋在不同高度层速度特征。
参考答案：
低层：
辐合旋转
中下层：
纯粹的旋转
中上层：
辐散旋转
风暴顶部：
纯辐散
[填空题]
44请解释三体散射回波产生的原因。
参考答案：
雷达电磁波经大雹块区域后有一部分被散射到地面，地面将这部分电磁波反射到由大雹块构成的强散射区域，然后又被大雹块区域散射回雷达，从而造成传播距离加长，被雷达处理成是冰雹块离雷达的距离加上冰雹块离地面的距离的2倍。
[填空题]
45请列举3种非降水回波。
参考答案：
地物回波、海浪回波、昆虫和鸟的回波、云回波、大气折射指数脉动引起的回波等。
[填空题]
46超级单体风暴常伴随哪些灾害性天气？
参考答案：
冰雹、雷雨大风（大风）、暴洪（强降水）等。
[填空题]
47普勒天气雷达的应用领域主要有哪些？
参考答案：
一、对龙卷、冰雹、雷雨大风、暴洪等多种强对流天气进行监测和预警；
二、利用单部或多部雷达实现对某个区域或者全国的降水监测；
三、进行较大范围的降水定量估测；
四、获取降水和降水云体的风场信息，得到垂直风廓线；
五、改善高分辨率数值预报模式的初值场。
[填空题]
48我国新一代天气雷达主要采用的体扫模式有哪些？
参考答案：
主要有以下三个体扫模式：
VCP11——规定5分钟内对14个具体仰角的扫描，主要对强对流天气进行监测；VCP21——规定6分钟内对9个具体仰角的扫描，主要对降水天气进行监测；VCP31/VCP32——规定10分钟内对5个具体仰角的扫描（使用长脉冲），主要对无降水的天气进行监测。
[填空题]
49给出雷达气象方程的表达式，并解释其中各项的意义。
参考答案：
Pt：
雷达发射功率（峰值功率）；
G:
//天线增益；
H：
脉冲长度；
θ、φ：
天线在水平方向和垂直方向的波束宽度；
R：
为降水目标到雷达的距离；
λ：
波长；
M：
复折射指数；
Z：
雷达反射率因子。
[填空题]
50给出反射率因子在瑞利散射条件下的理论表达式，并说明其意义。
参考答案：
，反射率因子指在单位体积内所有粒子的直径的六次方的总和，与波长无关。
[填空题]
51给出后向散射截面的定义式及其物理意义。
参考答案：
定义：
设有一个理想的散射体，其截面面积为ơ，它能全部接收射到其上的电磁波能量，并全部均匀的向四周散射，若该理想散射体返回雷达天线处的电磁波能流密度，恰好等于同距离上实际散射体返回雷达天线的电磁波能流密度，则该理想散射体的截面面积ơ就称为实际散射体的后向散射截面。
物理意义：
定量表示粒子后向散射能力的强弱，后向散射截面越大，粒子的后向散射能力越强，在同等条件下，它所产生的回波信号也越强。
[填空题]
52什么是波束的有效照射深度和有效照射体积？
参考答案：
有效照射深度——雷达发出的探测脉冲具有一定的持续时间τ，在空间的电磁波列就有一定的长度h=τc，在雷达波束径向方向上，粒子的回波信号能够同时返回雷达天线的空间长度为h/2，称为雷达的有效照射深度。
有效照射体积——在波束宽度θ和ϕ范围内，粒子所产生的回波能同时到达天线的空间体积，称为有效照射体积。
[填空题]
530 dBZ代表多少反射率因子单位？
－10dBZ、30dBZ和40dBZ分别代表多少反射率因子单位？
参考答案：
0代表1，-10代表0.1，30代表1000，40代表10000
[填空题]
54什么叫距离折叠？
什么叫速度模糊？
最大不模糊距离和最大不模糊速度的表达式是什么？
多普勒两难指的是什么？
参考答案：
距离折叠——雷达对于产生雷达回波的目标物位置的判断有最大不模糊距离，最大不模糊距离就是当雷达发出的一个脉冲遇到该距离的目标物产生的后向散射波返回到雷达时，下一个雷达脉冲刚好发出。
而当目标物的距离超出最大不模糊距离时，雷达对产生雷达回波的目标物位置就会产生辨认错误，雷达所显示的回波位置的方位角是正确的，但距离是错误的（但是可预计它的正确位置），当目标位于最大不模糊距离Rmax以外时，雷达却把目标物显示在Rmax以内的某个位置，这种现象称为距离折叠。
速度模糊——因为多普勒雷达测速的主要技术是“脉冲对处理”，能够测量的一个脉冲到下一个脉冲的最大相移的上限是180°，与180°脉冲对相移所对应的目标物径向速度值称为最大不模糊速度。
如果目标运动的真实脉冲对相移小于180°，那么雷达对速度的第一猜值是正确的，或者叫做不模糊的，但如果一个目标在两个脉冲的时间间隔期间移动的太远了，它的真实相移超过180°，则将赋给它一个小于180°的相移值，那么速度的第一猜值是不正确的，或者说速度是模糊的。
最大不模糊距离的表达式：
Rmax=C/（2*PRF）
最大不模糊速度的表达式：
Vmax=λ*PRF/4
多普勒两难——由于最大不模糊距离和脉冲重复频率成反比，而最大不模糊速度与脉冲重复频率成正比，因此不存在一个单一的脉冲重复频率能够使最大不模糊距离和最大不模糊速度都比较大，这通常称为多普勒两难。
[填空题]
55地物杂波有哪几种？
抑制地物杂波的主要思路是什么？
参考答案：
地物杂波包括固定地物杂波和异常地物杂波，固定地物杂波是指高塔和山脉等地物在雷达波束正常传播情况下造成的杂波，异常地物杂波是指由雷达波束的超折射造成的地物回波。
抑制地物杂波的主要思路是地物为静止不动的，因而其沿着雷达径向的速度必然是零，因此抑制地物杂波的做法是将一个距离库内径向速度在零值附近的那部分功率滤掉。
[填空题]
56指出超折射在雷达回波图上的特点。
出现超折射表明当时的大气状况怎样？
参考答案：
超折射在反射率因子产品上的形态：
造成反射率因子数据出现杂斑点，斑点值的变化范围很宽，并且可以扩展到很大的范围；超折射造成的地面回波的不均匀性相当明显，通常反射率因子值相当高，并且会发生突然从低值到高值的变化，其反射率因子梯度不如气象回波的反射率因子梯度光滑。
超折射在平均径向速度产品上的形态：
一个接近零的速度场中孤立的镶嵌着非零值。
出现超折射说明当时的大气状况：
温度随高度升高而增加（逆温）或湿度随高度增加而迅速减少。
[填空题]
57对流风暴分为哪几种类型？
参考答案：
对流风暴分为：
1、普通单体风暴；2、多单体风暴；3、线风暴（飑线）；4、超级单体风暴。
[填空题]
58雷暴产生的环境条件主要有哪些？
参考答案：
产生对流风暴的环境条件主要有：
1、大气热力层结不稳定；2、垂直风切变；3、水汽分布；4、触发机制
[填空题]
59雷暴单体生命史分为哪几个阶段？
每个阶段的主要特征是什么？
参考答案：
分为三个阶段：
1、塔状积云阶段：
由上升气流所控制，上升速度一般随高度增加，这种上升气流主要由局地暖空气的正浮力或者由低层辐合引起。
初始雷达回波的水平尺度为1KM左右，垂直尺度略大于水平尺度，初始回波顶通常在-4~-16℃之间的高度上，回波底在0℃高度附近，初始回波形成后，随着水滴和冰晶等水成物的不断生成和增长，回波向上、向下同时增长，但是回波不接地，此时最强回波强度一般在云体的中上部。
2、成熟阶段：
上升气流和下沉气流共存的阶段，开始于雨最初从云底降落之时，表现为雷达回波接地。
此时，云中上升气流达到最大，随着降水过程的开始，由于降水粒子所产生的拖曳作用，形成了下沉气流，这种下沉气流在近地面的低层向外扩散，与单体运动前方的低层暖湿空气交汇形成飑锋。
成熟阶段的对流单体的中上部，仍为上升气流和过冷水滴及冰晶等水成物，当云顶伸展到对流层顶附近时，不再向上发展，而向该处的环境风下风方向扩展，出现水平伸展的云飐，云飐回波可伸展到几十千米至上百千米。
3、消亡阶段：
下沉气流所控制，降水发展到整个对流云体，从雷达回波上看，回波强中心由较高高度迅速下降到地面附近，回波垂直高度迅速降低，回波强度减弱，并且分裂消失。
[填空题]
60给出中气旋的定义。
参考答案：
中气旋是与强对流风暴的上升气流和后侧下沉气流紧密相联的小尺度涡旋，该涡旋满足一定的切变、垂直伸展和持续性判据。
这个涡旋可以用一个兰金组合涡旋来模拟：
中气旋核作为一个固体旋转，切向速度与半径成正比，在中气旋核以外，切向速度与半径成反比，随着半径的增加而减少。
中气旋的水平尺度一般不超过10KM，垂直厚度超过相应对流风暴厚度的三分之一，垂直涡度的量级为10-2s-1，持续时间为两个体扫以上。
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