雷达思考题俞小鼎(答)

11.多普勒天气雷达主要由几个部分构成？每个部分的主要功能是什么？答：多普勒天气雷达由多个了系统组成，它们是：雷达数据采集子系统（RDA），雷达产品生成子系统（RPG）和主用户终端子系统（PUP）以及连接它们的通讯线路。RDA同天线、发射机、接收机、信号处理器和监控计算机构成。它的主要功能是发射脉冲电磁波、接收回波、并对回波信号进行处理，最终形成反射率因子、平均径向速度和径向速度谱宽。RPG的主要功能有两个，一个是作为整个雷达的控制中心，另一个是具有一系列的算法，当接到来自PUP的请求后，生成相应的产品，然后传给PUP。PUP是预报员工作的平台，主要功能是申请行当的产品，当RPG根据PUP的申请产生并传给PUP相应的产品后，PUP可以以图形、图像方式显示这些产品，对图像进行各种处理，为天气预报特别是强对流天气预报提供指导和参考。2.多普勒天气雷达的应用领域主要有哪些？答：多普勒天气雷达主要应用领域可大概分以下四个方面：1）对灾害性大风、冰雹和暴洪等灾害性天气的监测和预警；2）定量估测大范围降水；3）风场信息，除了径向速度信息外还可以对一次体扫的径向速度反演得到雷达附近几公里范围的平均垂直风廓线；4）改善高分辨率数值天气预报模式的初值场。3.我国新一代天气雷达主要采用的体扫模式有哪些？答：WSR-88D可有20个不同的体扫模式VCP，目前只定义了其中的4个：1)VCP11---VCP11（scanstrategy#1，version1）规定5分钟内对14个具体仰角的扫描方式。2)VCP21---VCP21（scanstrategy#2，version1）规定6分钟内对9个具体仰角的扫描方式。3)VCP31---VCP31（scanstrategy#3，version1）规定10分钟内对5个具体仰角的扫描方式。4)VCP32---VCP32（scanstrategy#3，version2）确定的10分钟完成的5个具体仰角与VCP31相同。不同之处在于VCP31使用长雷达脉冲而VCP32使用短脉冲。WSR-98D未定义VCP32。4.天气雷达有哪些固有的局限性？答：主要局限性有三个：一是波束中心的高度随距离的增加而增加，二是波束宽度随距离的增加而展宽，三是静锥区的存在。5.给出雷达气象方程的表达式。（P37）答：单位体积itrrhGPP2222)2(ln1024rP为总回波功率；Pt、G、λ、h、θ、Φ为雷达参数；2单位体积i是气象目标本身的散射截面；r是目标离雷达的距离。6.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。（P38）答：ZrcPr2，其中Z为反射率因子；2223)2(ln1024KhGPct只取决于雷达参数和降水相态；rP为总回波功率；r是目标离雷达的距离。反射率因子Z的大小，反映了气象目标内部降水粒子的尺度和数密度，常用来表示气象目标的强度。7.0dBZ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？答：0dBZ代表1mm6/m3，-10dBZ代表0.1mm6/m3，30dBZ代表1000mm6/m3，40dBZ代表10000mm6/m3。8.何谓多普勒效应？多普勒雷达测量回波径向速度的主要技术是什么？答：多普勒效应定义为：当接收者或接收器与能量源处于相对运动状态时，能量到达接收者（器）时频率的变化。多普勒雷达测量回波径向速度的主要技术是“脉冲对处理”，指不直接测量多普勒频移以确定目标的径向速度，而是利用相继返回的两个脉冲对之间的位相变化，这种脉冲对位相变化可以比较容易并且比较准确地被测量。9.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？答：在平显上，超折射回波常常是一些呈辐辏关排列的短线。当超折射回波强度较大时，这些短线状的回波互相弥合成片状。超折射形成的气象条件：超折射是因为大气中折射指数n随高度迅速减小造成。折射指数随高度迅速减小，必须是气温向上递增，同时水汽压向上迅速递减，也就是常说暖干盖的大气层结。10.对流风暴分为哪几种类型？答：可分为四类：普通单体风暴，多单体风暴，线风暴（飑线），超级单体风暴。11.雷暴产生的环境条件主要有哪些？92-94答：主要有三条：环境的势力不稳定，风的垂直切变和水汽的垂直分布。12.垂直风切变对雷暴发展的主要作用是什么？93答：有两方面主要作用：1）在切变环境下能够使上升气流倾斜，这就使得上升气流中形成的降水质点能够脱离上升气流，而不会因拖曳作用减弱上升气流的浮力；2）可以增强中层3干空气的吸入，加强风暴中的下沉气流和低层冷空气外流。再通过强迫抬升使得流入的暖湿气流更强烈地上升，从而加强对流。13.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？90答：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的。2）成熟阶段，实际上是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，可认为雷达回波接地是对流单体成熟阶段的开始。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。3）消亡阶段，为下沉气流所控制，此时降水发展到整个对流云体。强回波垂直高度迅速下降。14.给出中气旋的定义116答：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。15.给出超级单体风暴的定义。经典超级单体风暴反射率因子回波的主要特征是什么？109答：超级单体是一种只产生在中等到强的垂直风切变环境中，具有深厚持久的中气旋的强对流风暴系统。经典超级单体风暴的上升气流变成基本竖直的，回波顶移过低层反射率因子的高梯度区而位于一个持续的有界弱回波区BWER（穹隆）之上。BWER（有界弱回波区）是被中层悬垂所包围的弱回波区，它是包含云粒子但不包含降水粒子的一个强上升气流区。降水的尺寸筛选导致大冰雹落在BWER相邻的反射率因子的高梯度区。更小的冰雹和雨滴落在距上升气流较远的地方。16.给出下列小尺度流场特征的雷达径向速度示意图：1）辐合＋气旋式旋转；2）辐散＋气旋式旋转。61答：1）42）17.强对流天气指的是哪些天气？130答：指龙卷、灾害性大风、冰雹和暴洪。18.强冰雹的主要雷达识别判据有哪些？答：1）反射率因子特征：a.-20℃等温线以上超过50DBZ；b.弱回波区，回波悬垂，有界弱回波区；c.VIL的大值。2）三体散射；3）径向速度特征a.风暴顶辐散；b.中气旋19.雷暴大风的主要雷达回波特征有哪些？180答：在环境垂直风切变较弱的情况下，主要的直线型风害是脉冲风暴产生的下击暴流，湿下击暴流的预警指标是反射率因子核心的下降伴随着云底以上的气流辐合。在环境垂直风切变较大的情况下，主要的直线型风害可由多单体风暴、飑线和超级单体风暴造成，它们的回波特征主要有中层径向辐合（MARC）和下沉气流和上升气流的交界面附近存在的深厚的辐合区（DCZ）。另外，弓形回波是一种容易产生地面大风的回波形态。20.龙卷预警的主要思路是什么？答：主要思路:这些是以oklahoma统计为甚而的准则,在做出警报之前,所有的因素,包括环境、反射率因子、发展趋势和站点报告一定要加以考虑，如果基于上述因素，而来发布灾害性龙卷警报的话，那么1》如果识别出中气旋则发布灾害性强风暴警报2）如果识别出了强中气旋则发布龙卷警报，在有些情况下，识别出了中等强度或弱中气旋就是发布龙卷警报。21.有利于雷暴大风产生的环境条件是什么？答：直线型的地面风害主要是由对流风暴内的正常气流导致的。影响下沉气流强度的因素包括气块所受的负浮力、降水物的重力拖曳和气压扰动的垂直梯度。其中负的热浮力取决于降水物在下降过程中蒸发、融化和升华等相变过程的降温作用和绝热下降压缩增温作用的净效应，依赖于降水粒子的微物理特征、环境大气的温度垂直递减率、夹卷过程和环境相对湿度的垂直分布。522.有利于强冰雹产生的环境条件是什么？答：对流风暴中强烈的上升气流是产生大冰雹的必要条件，大的对流有效位能CAPE和较大的垂直风切变是产生大冰雹的有利条件。