多普勒天气雷达原理与业务应用思考题

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1、1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：主要由雷达数据采集子系统（RDA），雷达产品生成子系统（RPG），主用户终端子系统（PUP）三部分构成。RDA的主要功能是：产生和发射射频脉冲，接收目标物对这些脉冲的散射能量，并通过数字化形成基本数据。RPG的主要功能是：由宽带通讯线路从RDA接收数字化的基本数据，对其进行处理和生成各种产品，并将产品通过窄带通讯线路传给用户，是控制整个雷达系统的指令中心。PUP的主要功能是：获取、存储和显示产品，预报员主要通过这一界面获取所需要的雷达产品，并将它们以适当的形式显示在监

2、视器上。2多普勒天气雷达的应用领域主要有哪些？答：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。3我国新一代天气雷达主要采用的体扫模式有哪些？答：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——规定10分钟

3、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。4天气雷达有哪些固有的局限性？答：一、波束中心的高度随距离的增加而增加；二、波束宽度随距离的增加而展宽；三、静锥区的存在。5给出雷达气象方程的表达式，并解释其中各项的意义。答：Pt为雷达发射功率(峰值功率)；G为天线增益；h为脉冲长度；、：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；：波长；m：复折射指数；Z雷达反射率因子。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。答：，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

4、关。7给出后向散射截面的定义式及其物理意义。答：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。8什么是天气雷达工作频率？什么是天气雷达脉冲重复频率？答：工作频率——天气雷达发射的探测脉冲的震荡频率脉

5、冲重复频率——每秒产生的触发脉冲的数目9什么是波束的有效照射深度和有效照射体积？答：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。100dBZ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：0代表1，-10代表0.1，30代表1000，40代表

6、1000011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——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”，也就是利用相继返回的两个脉冲对之间的位相变化确定目标的径向速度。12什么叫距离折叠？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？答：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

7、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

8、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：R