第一篇：雷達(dá)氣象期末復(fù)習(xí)整理版

雷達(dá)氣象期末復(fù)習(xí)整理版

雷達(dá)氣象 第一章 第一節(jié) 雷達(dá)的含義，雷達(dá)氣象含義及其用處

Radar ：通過無線電技術(shù)對目標(biāo)物進行探測和定位，確定目標(biāo)位置和強度的技術(shù)。氣象雷達(dá)：是用于探測氣象要素和各種天氣現(xiàn)象的雷達(dá)，常稱為“千里眼、順風(fēng)耳”。雷達(dá)氣象：利用氣象雷達(dá)，進行大氣探測和研究雷達(dá)波與大氣相互作用的學(xué)科，是大氣物理學(xué)、大氣探測和天氣學(xué)共同研究的一個分支。雷達(dá)氣象學(xué)在突發(fā)性、災(zāi)害性天氣的監(jiān)測、預(yù)報和警報中具有極為重要的作用。2 氣象雷達(dá)的特點

氣象雷達(dá)是雷達(dá)中的一個重要成員，探測的對象是覆蓋整個地球的大氣，不受季節(jié)、晝夜和天氣條件的影響，能全天時、全天候工作，不受能見度，探測條件的影響。采用大功率發(fā)射機、高增益天線、高靈敏接收機，可增加雷達(dá)威力，探測數(shù)百公里外的目標(biāo)?，F(xiàn)代化的雷達(dá)機，與計算機技術(shù)結(jié)合，使其數(shù)據(jù)處理技術(shù)進一步提高，測定目標(biāo)的精度更高。3 我國雷達(dá)分布情況 根據(jù)天氣現(xiàn)象：

? 沿海地區(qū)：暴雨臺風(fēng)多，S波段（5cm）為主 ? 內(nèi)陸地區(qū)：一般性降水，C波段（10cm）為主

電磁特性： 暴雨，S波段穿透能力強，衰減小；一般性降水，S波段反射弱，C波段反射強 4 我國天氣雷達(dá)的應(yīng)用

強對流天氣的監(jiān)測與預(yù)警：災(zāi)害性大風(fēng)、冰雹和暴洪。天氣尺度和次天氣尺度降水系統(tǒng)的監(jiān)測。

應(yīng)用：人工影響天氣、降水測量、風(fēng)的測量、數(shù)據(jù)同化。第二節(jié) 我國新一代雷達(dá)的組成部分----雷達(dá)的硬件系統(tǒng) 新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)的三個部分：（1）數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)（RDA）；

定義：用戶所使用雷達(dá)數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)。

功能：產(chǎn)生和發(fā)射電磁波，接收目標(biāo)物對這些電磁波的散射能量，并形成數(shù)字化的基數(shù)據(jù)。

主要結(jié)構(gòu)： ①發(fā)射機

RDA是取得雷達(dá)數(shù)據(jù)的第一步——發(fā)射電磁波信號。RDA主要是由放大器來完成，產(chǎn)生高功率且非常穩(wěn)定的電磁波信號。穩(wěn)定是非常重要的，產(chǎn)生的每個信號必須具有相同的初位相，以保證回波信號中的多普勒信息能夠被提取。一旦信號產(chǎn)生，就被送到天線。②天線(天線沿一定的仰角，圍繞自身旋轉(zhuǎn)360°，圓錐面掃描)將發(fā)射機產(chǎn)生的脈沖信號以波束的形式發(fā)送到大氣，并接收返回的能量，確定目標(biāo)物的強度，同時確定目標(biāo)物的仰角、方位角和斜距，進行定位。

雷達(dá)天線仰角的變化范圍：0 ～90?。天線仰角的設(shè)置取決于天線的掃描方式、體掃模式和天氣模式。

新一代多普勒雷達(dá)有3 種掃描方式：

掃描方式＃1 ：5 分鐘完成14個不同仰角上的掃描（14/5分鐘）掃描方式＃2 ：6 分鐘完成9 個不同仰角上的掃描（9/6分鐘）（我國）掃描方式＃3 ：10分鐘完成5 個不同仰角上的掃描（5/10分鐘）新一代多普勒雷達(dá)的天氣模式：(1)：降水模式，天線轉(zhuǎn)動快，仰角多

使用VCP11 和VCP21，掃描方式為14/5和9/6。(2)：晴空模式，天線轉(zhuǎn)動慢，仰角少 ③接收機

當(dāng)天線接收到返回的電磁波時，把信號傳送給接收機。由于接收到的電磁波能量很小，所以在以模擬信號的形式傳送給信號處理器之前必須由接收機進行放大。④信號處理器 功能：

(1)地物雜波消除：目標(biāo)是否運動。(2)模擬信號向數(shù)字化的基本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。基數(shù)據(jù)：反射率因子R，徑向速度V，譜寬W。

(3)退距離折疊和速度模糊。（距離折疊：雷達(dá)接收到位于其最大距離之外較強的回波；速度模糊：環(huán)境風(fēng)場超過雷達(dá)的最大速度）

（2）產(chǎn)品生成子系統(tǒng)（RPG）---雷達(dá)軟件系統(tǒng)或指令中心，控制RDA,PUP（雷達(dá)控制臺UCP：RPG的操作界面）； 工作任務(wù)：

i 將雷達(dá)探測所得的原始基數(shù)據(jù)，采集下來，進行質(zhì)量控制和預(yù)處理，形成原始數(shù)據(jù)文件。ii 生成雷達(dá)的物理量產(chǎn)品—導(dǎo)出產(chǎn)品；

iii 對基數(shù)據(jù)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行存檔，并將產(chǎn)品下發(fā)給用戶。（3）主用戶處理器（PUP）；

功能：獲取、存貯和顯示雷達(dá)數(shù)據(jù)產(chǎn)品。預(yù)報員通過這一界面獲取所需要的雷達(dá)產(chǎn)品，并將它們以適當(dāng)?shù)男问斤@示在監(jiān)視器上。(瀏覽雷達(dá)圖像，保存、生成、分析天氣)其次還包括：通訊線路、附屬安裝設(shè)備等。第二章 第一節(jié) 1 散射的定義

當(dāng)電磁波束在大氣中傳播，遇到空氣介質(zhì)或云滴、雨滴等懸浮粒子時，入射電磁波會從這些介質(zhì)或粒子上向四面八方傳播開來，這種現(xiàn)象稱為散射現(xiàn)象。

粒子產(chǎn)生散射的原因：粒子在入射電磁波極化下作強迫的多極振蕩，從而發(fā)出次波，這就是散射波。粒子對入射電磁波的散射，只改變電磁波的傳播方向，沒有使電磁形式的能量轉(zhuǎn)化為別的形式的能量。但當(dāng)入射電磁波在粒子介質(zhì)內(nèi)部傳播時，有一部分電磁能會被吸收并轉(zhuǎn)化為熱能，這就是粒子對電磁波的吸收。粒子對入射電磁波的散射和吸收，其能量均取自于入射電磁波，故使原入射方向上的電磁波能量受到衰減。(散射波是全方位，是不均勻的）PS：能流密度：單位面積單位時間內(nèi)接收或發(fā)射的能量。Si：入射電磁波能流密度；SS：散射電磁波能流密度

散射總功率：單位時間散射波的總能量。2 散射的分類

粒子散射電磁波的能力，除和電磁波的波長等因素有關(guān)外，和粒子的大小、形狀、以及粒子的電學(xué)特性有關(guān)。當(dāng)雷達(dá)波長確定后，球形粒子的散射情況主要取決于粒子直徑d和入射波長λ的相對大小。瑞利散射：d 瑞利散射的特征（當(dāng)α=2πr/λ >0.13時，瑞利公式計算會產(chǎn)生誤差，隨著α增大，瑞利公式就不適用）

①粒子的散射能力與λ4成反比。波長越短，散射越強。②粒子的散射能力與D6成正比。粒子半徑越大，散射越強。③粒子的前向散射和后向散射為最大，粒子無側(cè)向散射。散射截面為紡錘形。

米散射：d≈λ

（1）散射波是以粒子為中心的球面發(fā)散波；（2）散射波是橫波，且是橢圓偏振波；（3）散射波和入射波同頻率；

（4）散射波能流密度是各向異性的；大部分能量集中在θ=0°附近的向前方向上，α越大，向前散射的能量占全部散射能量的比重越大。

（5）散射波性質(zhì)與入射波波長λ、散射粒子半徑r、粒子周圍環(huán)境的特性等有關(guān)。3 散射截面（雷達(dá)截面）的定義

粒子總散射功率與入射波能流密度之比。與粒子性質(zhì)、大小以及入射波波長等有關(guān)。由于實際粒子不是理想的散射體，因此粒子后向散射截面不等于它的幾何截面積，通常小于幾何截面積。意義：從粒子的雷達(dá)截面大小了解它所造成的后向散射能力的大小。后向散射截面越大，粒子的后向散射能力越強，在同樣條件下，它所產(chǎn)生的回波信號也越強。PS：后向散射能量：雷達(dá)天線接收到的只是粒子散射中返回雷達(dá)方向（θ＝π）的那一部分能量，這部分能量稱為后向散射能量。4 雷達(dá)反射率與反射率因子

雷達(dá)反射率η：單位體積內(nèi)全部降水粒子的雷達(dá)截面之和。反映單位體積內(nèi)一群云、雨滴在天線處造成的回波功率的大小。

PS：回波功率不僅與單位體積內(nèi)的云、雨粒子的數(shù)目有關(guān)，還與雷達(dá)本身的參數(shù)、粒子群離雷達(dá)的距離等因子有關(guān)。因此，對同一群云滴或雨滴，使用不同波長的雷達(dá)，或在不同距離上進行觀測，回波功率也將不同。故不能簡單地通過回波功率的比較來了解云、雨的不同情況。為使不同波長雷達(dá)所觀測到的云、雨等情況可以直接比較，因此引進雷達(dá)反射率因子。反射率因子： 與反射率的關(guān)系：

Z：與入射波波長無關(guān)，取決于云、雨滴譜分布（不同半徑粒子數(shù)目的大?。€與粒子的直徑有關(guān)，與粒子直徑D6成正比。少數(shù)大水滴將提供散射回波功率的絕大部分，對Z值貢獻大，即大雨滴對觀測到的回波功率起主要作用。第二節(jié) 1 衰減

電磁波能量沿傳播路徑減弱的現(xiàn)象稱為電磁波的衰減。衰減是散射和吸收的總和，當(dāng)電磁波投射到氣體或云雨粒子上時，一部分能量被散射，一部分能量被吸收，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芑蚱渌问降哪芰?，從而使電磁波能量減弱。衰減的影響和規(guī)律

衰減對氣象雷達(dá)信號的不利影響：

一、由于衰減的存在，同一方向上遠(yuǎn)處降雨的后向散射的定量測量比近處難得多?！嚯x

二、如果傳輸過程的衰減太大，則強吸收區(qū)后面的降雨單元的回波有可能被完全衰減掉?！猇缺口（PS：溶化的冰粒產(chǎn)生更強的后向散射，這一現(xiàn)象會導(dǎo)致在零度等溫線附近出現(xiàn)雷達(dá)所發(fā)現(xiàn)的“亮帶”，對C 波段的雷達(dá)會出現(xiàn)“V” 字型缺口。（層狀云的零度層亮帶））吸收電磁波的大氣氣體主要是水汽和氧氣。第三節(jié) 1 大氣折射

大氣折射：電磁波在真空中以約速度3×108m/s直線傳播，但在大氣中在遠(yuǎn)距離傳播時，且當(dāng)大氣中氣象要素有異常的鉛直分布時，電磁波會出現(xiàn)明顯的曲線傳播的現(xiàn)象，稱為大氣折射。

(1)盛夏的中午：大氣溫度直減率有可能低于干絕熱直減率，從而發(fā)生負(fù)折射，探測范圍明顯減少。

(2)雨后晴朗的夜間：由于地面輻射，形成上干下濕的逆溫層，發(fā)生超折射。當(dāng)實際大氣偏離標(biāo)準(zhǔn)折射形式時，就會產(chǎn)生測高誤差。2 大氣折射的形式 ①標(biāo)準(zhǔn)大氣折射

? 波束路徑向下彎曲，這種折射稱標(biāo)準(zhǔn)大氣折射，亦稱為 正常折射。

? 標(biāo)準(zhǔn)大氣折射時可能使最大探測距離增大了16％。②臨界折射

當(dāng)波束路徑的曲率與地球表面的曲率相同時，即波束傳播路徑與地表面平行，電磁波將環(huán)繞地表面在一定高度上傳播而不與地面接觸，則稱為臨界折射。③超折射★

? 當(dāng)波束路徑曲率大于地球表面曲率時，雷達(dá)波束在傳播時將碰到地面，經(jīng)地面反射后繼續(xù)向前傳播。然后再彎曲到地面，再經(jīng)地面反射，重復(fù)多次，雷達(dá)波束在地面和某層大氣之間，依靠地面的反射向前傳播，與波導(dǎo)管中的微波傳播相似，又稱超折射。? 超折射回波的影響：

由于超折射的存在會導(dǎo)致產(chǎn)生超折射回波，使原來雷達(dá)探測不到的目標(biāo)物在熒光屏上顯示出來，增加了雷達(dá)探測的極限距離－－有利的一面。

由于超折射的存在，會增加雷達(dá)的探測誤差，特別是測高誤差。? 超折射形成的氣象條件

有利于產(chǎn)生超折射的條件：逆溫顯著；水汽壓隨高度隨高度迅速減少，大氣折射指數(shù)m隨高度迅速減小。常說“暖干蓋”的大氣層結(jié)。

①大陸上晴朗夜晚，由于地面輻射，近地面降溫強烈而形成輻射逆溫。尤其是地面潮濕，逆溫使水汽不能向上輸送，形成水汽壓隨高度急劇減少－輻射超折射

②當(dāng)暖而干的較干空氣移到冷水面時使低層空氣冷卻，溫度有所增加。－－平流超折射。③雷暴消散期，其底部下沉氣流造成近地面層幾百米高度處逆溫，形成超折射－－雷暴超折射大氣層中，形成超折射的氣層通常只是近地面很薄的氣層（1km），適當(dāng)提高仰角，雷達(dá)波能穿透超折射層，超折射回波大大減少。④負(fù)折射

如果雷達(dá)波束不是向下彎曲，而向上彎曲，出現(xiàn)的折射現(xiàn)象稱為負(fù)折射。這時K 負(fù)折射現(xiàn)象出現(xiàn)在：濕度隨高度增加而增加，溫度隨高度的遞減率比干絕熱遞減率大時。當(dāng)冷空氣移到暖水域上空時，就有可能形成這種超干絕熱而產(chǎn)生負(fù)折射現(xiàn)象。負(fù)折射發(fā)生時正常能觀測到的目標(biāo)看不到了。⑤零折射

對于均質(zhì)大氣，雷達(dá)波束沿直線傳播，沒有折射現(xiàn)象發(fā)生時，稱為零折射或無折射。在一般情況下，大氣不會出現(xiàn)這種情況。3 雷達(dá)氣象方程★★書P67 ? 雷達(dá)回波：當(dāng)雷達(dá)波束投射到云、降水粒子上時，云、降水粒子就會發(fā)生散射現(xiàn)象，其中向后方散射的一部分散射波重新返回到雷達(dá)天線處，并在雷達(dá)顯示器上顯示出的各種圖像，稱雷達(dá)回波。

? 雷達(dá)氣象方程：根據(jù)所測定的回波強度去推斷云、降水粒子的物理狀況，將雷達(dá)的作用距離與發(fā)射機、接收機、天線、目標(biāo)和環(huán)境的各種特性聯(lián)系起來的方程。a 單個目標(biāo)的雷達(dá)方程：

（1）天線輻散強度在兩半功率點間均勻分布：

? 假設(shè)：雷達(dá)波束的能量集中在以兩個半功率點為界的狹窄波束照射體積中，做這樣規(guī)定后的狹窄波束的橫截面內(nèi)，天線輻射強度處處相同，都等于最大輻射方向上的能流度值Si max。? 天線增益G 天氣雷達(dá)具有高度方向性的定向輻射天線，它使大部分能量集中在一個很窄的范圍內(nèi)朝一定的方向發(fā)射出去。若定向輻射天線和一個方向均勻輻射天線所輻射的總功率相同，把定向天

線最大輻射方向的能流密度與各向均勻輻射天線的能流密度之比，稱為天線增益。普通雷達(dá)方程：適用于飛機、船舶、單個雨滴等任何一個單個目標(biāo)物。

結(jié)論：雷達(dá)回波功率強弱取決于雷達(dá)參數(shù)（發(fā)射機功率Pt，天線增益G，雷達(dá)機波長λ），目標(biāo)距雷達(dá)站的距離R和目標(biāo)物的雷達(dá)截面σ等。（2）天線輻射強度不均勻分布的雷達(dá)方程

半功率點內(nèi)天線輻射顯然是不均勻的，而且半功率點外也有一部分輻射能量。引入天 線方向圖函數(shù)f(θ,ψ)。θ、φ是以天線最大輻射方向為基準(zhǔn)的水平與垂直的角坐標(biāo)。由于雷達(dá)波束的電場強度在各個方向上分布不一樣。對一個單目標(biāo)物，天線輻射不均勻時的雷達(dá)氣象方程： b云及降水粒子的雷達(dá)氣象方程 假設(shè)：

1）雷達(dá)波的能量完全集中在以兩半功率點為界的狹窄照射體內(nèi)，并假設(shè)橫截面內(nèi)的天線輻射強度處處相等，并等于最大輻射方向的能流出度值，G為常數(shù)。2）云及降水粒子的散射波是非相干波。

3）在波束有效照射體內(nèi)，粒子的尺度譜處處相等。波束有效照射深度和有效照射體積 P71 ? 雷達(dá)波束所照射到的云及降水粒子都要產(chǎn)生回波，但并不是波束內(nèi)所有降水粒子的回波都能同時到達(dá)天線。? 雷達(dá)發(fā)射的脈沖具有一定的寬度Γ，定向發(fā)射到空間占有一定的長度h，只有在波束距離R到R h/2范圍內(nèi)的那些粒子散射的回?fù)?，才能在同一時刻到達(dá)天線。稱h/2為波束有效照射深度。

? 在兩個半功率點內(nèi)，水平波瓣寬度θ1，距離雷達(dá)天線為R 處散射回天線的有效照射體積為

云及降水粒子的雷達(dá)氣象方程 瑞利散射條件下的雷達(dá)氣象方程 4 雷達(dá)氣象方程的討論★★P81 雷達(dá)氣象方程：①雷達(dá)機各參數(shù)、②氣象因子、③目標(biāo)物和雷達(dá)機之間的距離，這三個方面的因子共同影響著雷達(dá)回波的強弱，或者相互促進，或者相互抑制。（1）雷達(dá)機參數(shù)：

①發(fā)射功率：增加發(fā)射功率通?？梢蕴岣咝旁氡?，從而增大最大探測距離。但最大探測距離還取決于脈沖重復(fù)頻率，目標(biāo)物最大高度，雷達(dá)架設(shè)高度，以及地球曲率等影響。3cm 和5cm 的測雨雷達(dá)：幾十～幾百千瓦

10cm的測雨雷達(dá)：幾個兆瓦。

雷達(dá)最大探測距離還與雷達(dá)機靈敏度以及電磁波在傳播過程中衰減情況等有關(guān)。

②脈沖寬度和脈沖長度：當(dāng)脈沖寬度Γ（雷達(dá)發(fā)射電磁波信號，一個信號所占用的時間）和脈沖長度h（信號空間所占距離）兩者增加時，雷達(dá)脈沖在空間的體積增加，同一時間里被電磁波所照射到的降水粒子數(shù)量增多，所以回波接收功率增大，使一些弱的雨區(qū)等容易發(fā)現(xiàn)。缺點：1）雷達(dá)的距離分辨率變低。2）雷達(dá)的盲區(qū)變大。

③波束寬度θ（雷達(dá)發(fā)射出的信號在圓錐空間里面最大的夾角）：水平波束寬度和垂直寬度愈大，天線發(fā)射的能量愈分散，入射能流密度將隨距離增加而較快地減小，造成回波能量變?nèi)?，并引起誤差。一般測雨雷達(dá)希望兩者盡可能小些。

天線波束寬度：反映雷達(dá)探測的角度分辨率，會影響雷達(dá)的測量精度，一般在0.8°~ 3.0°之間。

多普勒天氣雷達(dá)的波束寬度為1.0°

波束寬度與波長、天線尺寸、天線類型有關(guān)。有旁瓣影響。

當(dāng)氣象目標(biāo)離雷達(dá)較遠(yuǎn)時，由于雷達(dá)波束寬度的切向?qū)挾仍龃?，特別是由于地球曲率的影響使波束軸線離地面的高度越來越高，遠(yuǎn)距離的目標(biāo)就很難充滿雷達(dá)的有效照射體積。雷達(dá)波束越高，氣象目標(biāo)的距離愈遠(yuǎn)和尺度愈小，并且探測時天線的仰角愈大，波束愈不容易被氣象目標(biāo)所充滿。

波束寬度也能引起雷達(dá)的測高誤差。

④天線增益G：天線增益增加時，回波功率以平方的倍數(shù)增大，可提高雷達(dá)的探測能力。提高G，必須增大圓拋物面口徑的幾何面積，帶來轉(zhuǎn)動性能和抗風(fēng)能力差的缺點。增大天線口徑面積可以提高天線的增益和減小波束寬度，從而增大雷達(dá)的探測能力和探測的角分辨率。⑤波長：雷達(dá)機最重要參數(shù)，云雨粒子對電磁波散射能力和衰減能力，都與波長有密切關(guān)系。S波段[10cm] ：反射率低、衰減小、天線大； C 波段[5cm] ：折衷；

X波段[3cm] ：反射率高、衰減大、天線小。

在降水強度較小的地區(qū)，常采用3.2cm波長。在降水強度較大的地區(qū)，探測臺風(fēng)以及為了測定降水區(qū)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，采用10cm的大功率雷達(dá)。(2)氣象因子

氣象因子對回波功率的影響表現(xiàn)在：）目標(biāo)物的后向散射特性。反映在因子上，包括粒子的大小，相態(tài)，形狀，溫度等對散射的影響。

(2）波束路徑上各種粒子對雷達(dá)波的衰減作用。反映在因子冰雹等粒子在不同波長，不同溫度時的衰減作用。

（3）距離因子的影響 上，包括大氣，云，雨，雪，雷達(dá)接收功率Pr 與距離R成反比，隨距離的增加而減小，同樣強度的降水出現(xiàn)在遠(yuǎn)距離處要比近距離處回波弱得多，且雷達(dá)只能顯示Pr 大于某一定值的回波信號，在觀測分析回波強弱以及移動情況時容易產(chǎn)生錯覺。同一氣象目標(biāo)處在不同的距離時，回波亮度，尺度等也發(fā)生變化（對降水變化判斷）。距離影響回波的原因是：當(dāng)實際存在的云、降水粒子的數(shù)密度及譜特征不變時，在遠(yuǎn)距離處由于波束發(fā)散寬度增加，使發(fā)射能量分散，入射能流密度隨距離增大而減小，造成回波能量的減弱。

（4）影響雷達(dá)探測其它因素 ⅰ回波漲落現(xiàn)象

空氣中降水粒子之間的距離比粒子本身的尺度大得多，可以認(rèn)為彼此沒有相互作用，是互相獨立，無規(guī)則分布的粒子。但是各個粒子產(chǎn)生的回波有時相互加強，有時互相抵消，使得合成的回波呈現(xiàn)漲落現(xiàn)象。在平面和高度顯示上，會使回波的邊緣變得有些模糊。2 來自粒子群的回波信號，雖然瞬時值隨時間迅速脈動，但是對時間的平均值卻是比較平穩(wěn)的。在大量粒子彼此獨立，并且在空間做無規(guī)則分布的情況下，只要測定的時間足夠長，總的回波功率的時間平均值等于各個粒子的回波功率之和。ⅱ衰減（見前）ⅲ折射（見前）第四節(jié) 多普勒效應(yīng)與多普勒頻率（雷達(dá)測速原理）

多普勒效應(yīng)：相對運動體之間有電波傳輸時，其傳輸頻率隨瞬時相對距離的縮短和增大而相應(yīng)增高和降低的現(xiàn)象。

多普勒頻率：當(dāng)目標(biāo)物與雷達(dá)之間存在相對運動時，接收到回波信號的頻率相對于原來發(fā)射的頻率產(chǎn)生一個頻率偏移，在物理學(xué)上稱之為多普勒頻率。

氣象目標(biāo)物的多普勒頻移很小，但天氣雷達(dá)還是能夠測量到。這就要求雷達(dá)以一種非常穩(wěn)定的方式發(fā)射脈沖，才能滿足所需的精度。多普勒速度是徑向速度，垂直于雷達(dá)波束的速度分量，即風(fēng)場的切向速度，測量不到。PS：

徑向速度：物體（目標(biāo)）在觀察者視線方向的速度，或沿徑向方向的速度。多普勒頻率與徑向速度的關(guān)系：

若徑向速度為0，則多普勒頻率等于0；若徑向速度不為0，多普勒頻率與速 度成正比；多普勒頻率與雷達(dá)的波長成反比。

通常規(guī)定：目標(biāo)向著雷達(dá)運動，速度為正，遠(yuǎn)離雷達(dá)，速度為負(fù)。2 多普勒兩難

對于實際工作的雷達(dá)，波長是固定的，當(dāng)選定了最大不模糊距離（或脈沖重復(fù)頻率）后，就存在一個最大不模糊速度，對每個特定雷達(dá)而言，在確定的頻率下，探測的最大距離和最大速度不能同時兼顧，稱為“ 多普勒兩難”。

* 臨界多普勒速度：當(dāng)脈沖重復(fù)頻率PRF（一個脈沖和下一個脈沖之間的時間間隔的倒數(shù)）等于多普勒頻率時，或者目標(biāo)徑向速度V＝λ×PRF/2時，就會因收發(fā)譜線相重疊產(chǎn)生測速模糊問題，V稱為臨界多普勒速度。例如：λ=10cm，PRF=1000/s得±Vrmax = ± 25m/s，實際的多普勒速度超出了25m/s這個范圍，雷達(dá)所測多普勒速度將出現(xiàn)巨大誤差，這種現(xiàn)象稱為速度模糊。

* 最大不模糊速度：雷達(dá)能夠不模糊地測量的最大平均徑向速度，稱為最大不模糊速度Vmax，對應(yīng)的脈沖對相移是180度。采用兩個連續(xù)脈沖返回信號的相角差來估算多普勒頻移。最大不模糊速度Vmax=λ(PRF)/4 * 距離折疊：一個脈沖傳播并且在下一個脈沖發(fā)射前回到雷達(dá)的最大距離，這個距離定義為最大不模糊距離，也是雷達(dá)的最大探測距離Rmax=C/(2*PRF)。

距離折疊是雷達(dá)對雷達(dá)回波的一種辨認(rèn)錯誤，當(dāng)目標(biāo)位于最大不模糊距離以外時，會發(fā)生距離折疊，雷達(dá)顯示回波位置的方位角是正確的，但是距離是錯誤的。如果一個散射區(qū)在Rmax之外，那么回波只有在下一個脈沖發(fā)射之后才能收到，因為實際來回距離在Rmax和2Rmax 之間，這種回波被稱為第二區(qū)回波。最大不模糊距離是一個發(fā)射脈沖在下一個發(fā)射脈沖發(fā)出前能向前走并返回雷達(dá)的最長距離。第三章 第一節(jié) 雷達(dá)資料顯示的方式

體積掃描VOL是雷達(dá)按不同的仰角全方位掃描方式。獲取的數(shù)據(jù)可以用PPI、RHI、CR等方式顯示。

PPI：平面位置顯示

RHI：距離高度顯示

VCS、RCS：任意垂直剖面顯示（MICAPS系統(tǒng)交互操作）CR：垂直最大回波顯示 CAPPI：等高平面位置顯示 基數(shù)據(jù)：反射率因子R，徑向速度V，譜寬W； 第二節(jié): 1 徑向速度場的識別

* 徑向速度：即多普勒速度，用正弦曲線圖來說明雷達(dá)徑向風(fēng)速隨方位角的變化。規(guī)定：

（1）朝向雷達(dá)的徑向速度為負(fù)，遠(yuǎn)離雷達(dá)的徑向速度為正。（2）向北的方位角為0°，向東為90°，向西為270°度。* 零徑向速度及其意義

等速度線：徑向速度相同的點構(gòu)成的線。

零速度線：由雷達(dá)徑向速度為零的點組成的線。通?？筛鶕?jù)零等速度線來反推實際風(fēng)。通過零徑向速度確定風(fēng)向和風(fēng)速：假定在雷達(dá)探測范圍內(nèi)，同一高度層上的實際風(fēng)向是均勻的。從雷達(dá)中心到零速度線上的任何一點，過該點的風(fēng)向垂直于此半徑，從負(fù)徑向速度（入流）指向正徑向速度（出流）。這種判斷風(fēng)向的方法只適用于風(fēng)向均勻或風(fēng)場連續(xù)變化的情況，對鋒面等風(fēng)向不連續(xù)面就不一定適用。因為在不連續(xù)面上的風(fēng)向復(fù)雜，而且風(fēng)速很小，有時顯示出零速度色標(biāo)（包含了絕對值較小的正負(fù)速度范圍）。意義：

1）該點處的真實風(fēng)向與該點相對于雷達(dá)的徑向互相垂直。風(fēng)向是由鄰近的負(fù)速度區(qū)，垂直于該等速度點吹向正速度區(qū)。

2）該點的真實風(fēng)速為零，在那里的大氣運動極小或處于靜止?fàn)顟B(tài)。

3）若零等速線為直線，且橫跨整個PUP顯示屏，則表示雷達(dá)所探測到的各高度層上，實際風(fēng)向是均勻一致的。

4）在探測采樣較好的情況下，若某高度層出現(xiàn)最大入流或出流徑向速度中心，這就是該高度層的實際風(fēng)向。

5）假定在均勻風(fēng)場中，則某一高度上的最大多普勒徑向速度值即為此高度的實際風(fēng)向。最大的多普勒速度一般出現(xiàn)在距零等速線＋－90?的位置。

識別：╮(╯_╰)╭我發(fā)現(xiàn)這個知識點還是看PPT比較好，所以詳見 PS:徑向速度場識別的方法總結(jié)（抄襲08屆的資料）

（1）零徑向速度線

1．是否與向徑平行：若零徑向速度線與向徑平行，則表示風(fēng)向不隨高度增加而變化，反之，即它是一條曲線，則表示風(fēng)向隨高度增加要變化。

2．走向有無顯著折角：若零徑向速度線走向有折角，反映了水平流場中有不同方向氣流存在。大氣中可能存在鋒面、輻合線、槽線等流場系統(tǒng)，則配合正、負(fù)中心分布和回波強度分布特征，又可區(qū)分屬什么天氣系統(tǒng)。

3．走向是否和距離圈平行：若它們兩者平行，這時可能會出現(xiàn)在遠(yuǎn)離中心(正)和朝向中心(負(fù))沿徑向排列的情形。風(fēng)向和向徑平行，零徑向速度線即為輻合線或輻散線。有時零徑向速度線為閉合曲線，則表征不同高度上存在風(fēng)向輻合，即存在風(fēng)的垂直切變。（2）正負(fù)速度區(qū)的分布特征

1．若大片正區(qū)和負(fù)區(qū)與原點對稱，范圍大致相等，說明不同高度上水平流場的基本氣流是一致的；反之，則說明不同高度上水平流場中存在著不同方向氣流，甚至有中小尺度系統(tǒng)存在。2．大片正區(qū)和負(fù)區(qū)是否與向徑對稱：這條規(guī)則在分析鋒面和切變線位置時很有用。因為在鋒面存在時，正負(fù)中心往往與向徑對稱排列。

3．有無緊密相鄰的成對強小尺度正、負(fù)中心存在：當(dāng)有成對沿向徑排列的相距較近的(20～50km)強多普勒速度中心或有成對強多普勒速度中心位于某一向徑兩側(cè)，二個中心間相距很近，這就要分析有強中小尺度天氣系統(tǒng)甚至颮線存在的可能。4．有無多普勒徑向速度等值線密集帶存在

通常在鋒面和颮線附近存在徑向速度等值線密集帶。等值線愈密，鋒面和颮線愈強，而且后者等值線更密。在分析時還要注意密集帶走向是否與向徑平行、是否與距離圈平行，這在確定鋒面、颮線位置時很有用。（3）強多普勒徑向速度梯度帶

徑向速度切向梯度愈大，水平風(fēng)速愈大，它往往與強對流天氣，諸如快速移行冷鋒、颮線、中尺度氣旋相聯(lián)系。當(dāng)它們成弧狀排列，可能存在強輻合帶或颮線，又當(dāng)它們成近似圓形排列，則可能存在強中尺度氣旋。第三節(jié) 雷達(dá)回波的類型 非降水回波：指還沒有產(chǎn)生降水的云、霧、晴空大氣、地物等目標(biāo)物對電磁波的散射所產(chǎn)生的雷達(dá)回波，會干擾天氣雷達(dá)正常的探測和判斷。

* 地物回波：由山地及其各種建筑物等對電磁波的散射而產(chǎn)生的回波。產(chǎn)生地物回波的目標(biāo)物有兩類：

(1)地表：包括山脈，丘陵，島嶼，海岸線等。(2)地表上的人工建筑物。

地物回波的特點：邊緣清晰，位置固定，強度少變。RHI上呈小柱狀，高度低。地物回波的反射率因子值很低，通常在20dBz 以下，呈點狀分布，離雷達(dá)站較近。當(dāng)大氣出現(xiàn)超折射現(xiàn)象時，地物回波明顯增多。地物回波對雷達(dá)探測的影響

1）地物阻擋作用：當(dāng)雷達(dá)仰角較低時出現(xiàn)地物回波，將無法探測到地物遠(yuǎn)離雷達(dá)一側(cè)的目標(biāo)，形成探測盲區(qū)。一定仰角下，當(dāng)氣象回波從遠(yuǎn)處向測站移來，越過地物后，回波范圍將增大，強度將增強，形成虛假的回波增強現(xiàn)象。

2）若地物回波離測站較近時，有可能降水回波和地物回波連成一片，將影響降水回波的強度，并且不易確定氣象回波的邊界。

為了減少地物對雷達(dá)探測的影響，盡量將雷達(dá)架設(shè)在較高地形上。探測時也要針對不同的地物遮擋查看適當(dāng)?shù)难鼋菆D像。

* 海浪回波：海水及其浪花對電磁波的散射而產(chǎn)生的回波，它是沿海雷達(dá)探測到的特殊回波。* 晴空回波：云體稀薄或沒有云的晴空大氣，或在不可能被探測到的小粒子所組成的云區(qū)內(nèi)探測到的回波。晴空回波形成的氣象條件：由于晴空大氣中折射指數(shù)不連續(xù)而形成的?？梢杂啥喾N原因形成，產(chǎn)生回波也各不相同。晴空回波中的信息對某些天氣，特別是強對流天氣的警報有著至關(guān)重要的作用。

①熱對流運動：對流天氣內(nèi)部與周圍大氣之間的氣象要素有較大的差異，形成折射指數(shù)的不連續(xù)，這類晴空回波一般在PPI上為細(xì)胞狀結(jié)構(gòu)。

②當(dāng)大氣層結(jié)具有強逆溫層時，阻擋了水汽向上的輸送，使逆溫層上、下方的濕度條件有一定差異，從而形成比較強的折射指數(shù)垂直梯度。

③當(dāng)有較強的雷暴天氣時，雷暴中的下沉冷出流與前方暖空氣之間構(gòu)成颮鋒，颮鋒兩側(cè)的溫度和濕度梯度比較大，折射指數(shù)梯度相應(yīng)較大，出現(xiàn)窄帶回波，多位于雷暴回波前方約20～30km的地方。（陣風(fēng)鋒）

* 超折射回波：當(dāng)大氣呈超折射時，在雷達(dá)回波上出現(xiàn)平常探測不到的遠(yuǎn)距離地物回波，就是超折射回波。

PPI顯示：超折射回波呈輻輳狀排列的短線。當(dāng)超折射回波強度較大時，這些短線的回波互相彌合成片狀。有時超折射回波的分布與地形地物十分一致，顯示出平時看不到的山脈和河流。超折射回波常出現(xiàn)在某些方位和距離上，這是由于在同樣的天氣背景下，那里的局地更有利于形成超折射的緣故。

RHI ：超折射回波與通常的地物回波相似，呈短而窄的柱狀，兩頭尖，高度較低，只是數(shù)量更多些，排列更緊密些。根據(jù)這些特點，就可以在屏幕上區(qū)別降水回波和超折射回波。* 旁瓣假回波：雷達(dá)沿主波瓣傳輸能量，主波瓣的典型寬度為1 ?，此外還有一些能量沿偏離主波瓣中心線的旁瓣傳輸。一般情況下，旁瓣產(chǎn)生的回波太弱，以至于分辨不出來。但是當(dāng)遇上散射能力極高的目標(biāo)物（如積雨云中柱狀的冰雹和暴雨）時就能夠出現(xiàn)旁瓣回波。* 三體散射：雷達(dá)發(fā)射的電磁波在強降水中心和地面之間經(jīng)過多次散射后，返回雷達(dá)，而雷達(dá)將在強回波區(qū)的徑向延長線上定出一個弱回波區(qū)。第四節(jié)★★（我真心建議大家看PPT）降水類回波的形成原因：形成降水回波的是大氣中云、降水等氣目標(biāo)物，及各種水汽凝結(jié)物對電磁波的后向散射。降水云分類：層狀云；積狀云或者對流云；積層混合云 3 層狀云降水回波

特點：水平尺度較大、持續(xù)時間較長，強度較均勻，時間變化緩慢。強度圖特征：

PPI：呈均勻連續(xù)的大面積薄膜狀，片狀，絲縷狀結(jié)構(gòu)明顯，強度弱，一般在20～30dBz，邊緣不整齊，有時有強雨中心。（零度層亮環(huán)）

RHI ：云體厚度較小，回波高度約5-6km，頂部和底部平坦，結(jié)構(gòu)較均勻。

層狀云降水回波速度圖：層狀云降水范圍比較大，相應(yīng)徑向速度場分布范圍也很大，速度等值線分布稀疏，切向梯度也不大。在零速度線兩側(cè)常分布范圍較大數(shù)值不等的正負(fù)徑向速度中心。* 零度層亮帶

層狀云降水回波的主要特征，冰水混合層，反映層狀云中有明顯的冰水轉(zhuǎn)化區(qū)，虛假的強降水區(qū)域。零度層以上降水粒子以冰晶為主，下降通過亮帶后，粒子全部轉(zhuǎn)化為水滴。說明層狀云氣流穩(wěn)定，無明顯對流活動。

PPI：當(dāng)抬高仰角觀測時，亮帶表現(xiàn)為以測站為中心的環(huán)狀或半環(huán)狀。

RHI：出現(xiàn)在零度層高度以下，帶中最強回波處的高度距零度層約200～300米，回波強度比帶兩側(cè)的回波強10～15dBz。高度3km左右。

在速度圖上，零度層亮帶和其它層狀云降水回波表現(xiàn)是一樣的。4 積云降水回波強度特征

PPI：表現(xiàn)為幾km到幾十km不規(guī)則分散、孤立塊狀?；夭ㄍǔＳ蓡蝹€或多個對流單體形成的回波組成?；夭ǔ蕢K狀，尺度小，結(jié)構(gòu)密實，邊緣清晰，強度較強（35dBz 以上），持續(xù)時間

變化大。強中心到外圍的強度梯度較大，隨不同的天氣過程排列成帶狀、條狀、離散狀等。RHI：單體呈柱狀結(jié)構(gòu)，垂直伸展大于水平伸展，強對流單體頂部有云砧向下風(fēng)方伸展或呈花菜狀，（不及地）懸垂中空，云體隨對流發(fā)展變厚?；夭敯l(fā)展較高，一些發(fā)展強烈的單體可達(dá)10km，個別可達(dá)20km。對流云降水回波的速度圖像：

PPI：由于積云尺度較小，分布零散，其在速度圖上表現(xiàn)較為零散，速度等值線分布密集，切向梯度比較大。

（1）每個對流單體都具有完整的垂直環(huán)流系統(tǒng)，包括高低空輻合輻散，上升氣流等；（2）每一個對流單體的產(chǎn)生，發(fā)展和組織形式均與環(huán)境風(fēng)切變有關(guān)，并在速度場上有明顯的表現(xiàn)；

（3）部分強對流天氣具有中氣旋結(jié)構(gòu)。

RHI ：呈柱狀，砧狀，紡綞狀等，不同高度的速度可表明環(huán)境風(fēng)切變?；夭ㄝ^強處，徑向速度等值線比較密集，甚至出現(xiàn)正負(fù)速度緊挨著，說明該處有輻合或輻散場（?這個圖像?總讓我想到..色色的東西..我面壁去~）。對流云回波分類：

（1）對流單體：一個雷暴云為對流單體。（2）多單體對流云回波（3）超級單體對流云 不同階段對流云降水回波特征

積云階段：與對流云的回波特征相同，不及地。

發(fā)展階段：PPI回波呈塊狀，尺度較小，結(jié)構(gòu)較密實，邊緣較清晰。RHI 回波高度不很高，呈柱狀，及地，降水的初期。

成熟階段：PPI回波呈塊狀，塊體增大，結(jié)構(gòu)密實，邊緣清晰，有時有云砧向下風(fēng)方伸展，強度大。RHI 高度很高，云體大，強回波中心高度高。

消散階段：PPI結(jié)構(gòu)變得松散，邊緣發(fā)散，回波體積開始減小。RHI 回波高度仍較高，強回波中心高度下降，后期出現(xiàn)零度層亮帶。5 積層混合云降水回波

積層混合云降水的天氣特點：范圍大，降水持續(xù)時間長，累積降水量大，往往造成大面積的強降水。當(dāng)降水加強時，回波的結(jié)構(gòu)由片狀絮狀向塊絮狀轉(zhuǎn)化，零度層亮帶變得不清楚。積層混合云降水回波往往與高空槽，切變線和地面靜止鋒相聯(lián)系。這種降水回波在連陰雨中最常見。

PPI：表現(xiàn)為絮狀回波，范圍比較大，回波邊緣呈現(xiàn)支離破碎狀的紊亂狀，沒有明顯邊界。層狀云回波中鑲嵌著一個個密實團塊的對流云，強度可達(dá)40dBz或以上，有時強回波團塊整齊排列可形成一條短帶。

RHI：表現(xiàn)在均勻的層狀云高度上柱狀回波起伏地鑲嵌在其中。在對流云衰敗階段，柱狀回波與層狀云回波合在一起。

混合云降水回波的速度場：在速度場上，產(chǎn)生混合云有不同的天氣形勢，可S型，反S型，低層S型高層反S型，零速度線折角，風(fēng)場的輻合輻散等不同的特征。在混合云中的對流云發(fā)展成熟時，速度場上有相應(yīng)的對流云水平和垂直結(jié)構(gòu)特征。

有零度層亮帶的混合云回波：零度層亮帶是對流性的積狀云向穩(wěn)定性層狀云轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。第四節(jié)（老師原話是：不用背，但是會給圖識別）1強對流天氣的雷達(dá)探測 * 冰雹 強度回波特征：

1、高懸的強回波

2、低層弱回波區(qū)或有界弱回波區(qū)

3、低層反射率因子強梯度和回波頂偏移

4、V型缺口、三體散射、旁瓣回波等特殊回波 徑向速度特征： 1、風(fēng)暴頂輻散 2、中氣旋

* 颮線：如果多個對流單體呈線狀分布，則稱為多單體線風(fēng)暴或線性多單體風(fēng)暴。如果線性多單體風(fēng)暴伴隨雷暴大風(fēng)，并且其強度超過35dBz部分的長寬超過5:1，長度至少在50km以上，則稱為颮線。

颮線天氣的雷達(dá)回波特征： 強度場：

1、線狀排列的多個強回波中心；

2、呈弓形回波等；

3、晴空窄帶回波：陣風(fēng)鋒－地面大風(fēng)區(qū) 速度場：

1、速度模糊：最大正負(fù)速度區(qū)連接

2、風(fēng)暴頂輻散 * 臺風(fēng)

第四章（雖然答疑時幾乎沒提到過這章，但是~我滴神——羅昊說啦~撒大網(wǎng)撈大魚~我就搜刮這么多了~不準(zhǔn)對我滴神說的話有意見?。。。。。? 雷達(dá)基本數(shù)據(jù)產(chǎn)品

? 基本產(chǎn)品：根據(jù)從RDA接收到的數(shù)字化基數(shù)據(jù)，直接形成的不同分辨率和數(shù)據(jù)顯示級別的多普勒數(shù)據(jù)產(chǎn)品。? 產(chǎn)品分類：反射率因子（R）；平均徑向速度（V）；譜寬產(chǎn)品（W）2 雷達(dá)產(chǎn)品的物理量產(chǎn)品：由雷達(dá)以各種探測方式獲取的R、徑向速度V和W，經(jīng)過一定的計算和客觀處理，轉(zhuǎn)化為氣象上常用的有明顯意義的物理量，進而把這些物理量的分布顯示出來成圖象和圖形產(chǎn)品，是經(jīng)RPG 中氣象算法處理后得到的產(chǎn)品。* 強度物理量產(chǎn)品

（1）回波頂高（ET：Echo Top）：對流的強弱一般和回波伸展高度有關(guān)，ET產(chǎn)品可用來分析估計探測范圍內(nèi)不同地區(qū)的對流發(fā)展與否，以及相對強弱情況。

回波頂高與降水的關(guān)系：回波頂高與降水成正相關(guān)，降水較強時，回波頂伸展的高度也比較高，回波頂高度降低，則預(yù)示降水的減弱。（2）組合反射率產(chǎn)品CR CR產(chǎn)品是應(yīng)用體積掃描獲取的回波強度數(shù)據(jù)，在以1km×1km（或2km ×2km）為底面積，直到回波頂?shù)拇怪敝w中，對所有位于該柱體中的回波強度資料進行比較，挑選出最大的回波強度，從而得到最大回波強度的圖像。（3）VIL(垂直累積含水量)定義：假定所有反射率因子強度都是由液態(tài)水滴引起的，定義某底面積垂直柱體中的總含水量為垂直累積含水量VIL。

VIL是反映降水云體中垂直液態(tài)含水總量的產(chǎn)品，是判斷強降水及降水潛力，以及強對流天氣造成的暴雨和冰雹等災(zāi)害性天氣的有效工具。（4）時段雨量累積

該產(chǎn)品在雨強產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，計算雷達(dá)探測范圍和某指定區(qū)域內(nèi)任意時段的雨量分布，并顯示該時段內(nèi)整個探測區(qū)域和某指定區(qū)域內(nèi)的降水總量（單位：mm，表示降水區(qū)域面積上平均降水的厚度）。

1小時累積降水（OHP）：本產(chǎn)品以雨強產(chǎn)品中的雨強值作為本產(chǎn)品的原始數(shù)據(jù)，計算某一點24小時以內(nèi)任一小時的累積。

3小時累積降水（THP）：THP是跟當(dāng)前時間最近的一個整點為止的3個小時累積，每個整點更新一次。風(fēng)暴總降水量（STP）

* 徑向速度物理量產(chǎn)品

（1）垂直風(fēng)廓線產(chǎn)品（VWP）：用來識別平均風(fēng)的高度切變，及其隨時間的變化。

（2）合成切變（CS）：合成切變是徑向散度與方位渦度合成的顯示產(chǎn)品，反映了流場中的不均勻性。該產(chǎn)品還可用來幫助識別速度在徑向和方位上均有切變的天氣現(xiàn)象，如陣風(fēng)鋒、低空切變線、中尺度旋轉(zhuǎn)運動等低空風(fēng)切變的現(xiàn)象。3 多普勒雷達(dá)的識別產(chǎn)品

定義：指由雷達(dá)獲取的回波強度、徑向速度和譜寬資料，根據(jù)各類中小尺度災(zāi)害性天氣結(jié)構(gòu)模型，分析處理后得到的各類災(zāi)害性天氣自動識別產(chǎn)品。（可疊加在其他產(chǎn)品上）包括以下幾部分：陣風(fēng)鋒、下?lián)舯┝?；中尺度氣旋、龍卷渦旋；風(fēng)暴、冰雹自動識別等；風(fēng)暴自動識別、跟蹤、預(yù)報和預(yù)報檢驗。* 陣風(fēng)鋒識別產(chǎn)品

對流風(fēng)暴中的下沉氣流到達(dá)低空在地面形成冷雷暴堆，并向四周流出，其中有相當(dāng)大的一部分流向風(fēng)暴前方。這種流出氣流具有中層環(huán)境空氣的水平動量，在低空可引發(fā)強風(fēng)，其前緣就是陣風(fēng)鋒。陣風(fēng)鋒是出現(xiàn)在強風(fēng)暴周圍的一種強風(fēng)切變，常造成局地風(fēng)害。在雷達(dá)探測的強度上表現(xiàn)為環(huán)繞強風(fēng)暴回波的一條細(xì)長的弱回波帶，稱為“窄帶回波”（Thin lines)，徑向速度場中表現(xiàn)為強風(fēng)切變。陣風(fēng)鋒過境時通常無降水，提供了風(fēng)暴前的晴空信息，其對電磁波的散射機制尚無確定，可能是湍流對電磁波的散射。* 下?lián)舯┝髯R別

中尺度氣旋自動識別（M）龍卷渦旋自動識別（TVS）暴雨自動識別 風(fēng)暴自動識別、跟蹤產(chǎn)品（STI）* 冰雹自動識別

第二篇：氣象雷達(dá)之演講稿

氣象雷達(dá)之演講稿

老師好，同學(xué)們好，我們小組的課題是氣象雷達(dá)的現(xiàn)狀。下面我們將從四個方面闡述我們小組對氣象雷達(dá)現(xiàn)狀的認(rèn)識。

在這之前要說一說氣象雷達(dá)的概況。氣象雷達(dá)是專門用于大氣探測的雷達(dá)，屬于主動式微波大氣遙感設(shè)備，氣象雷達(dá)主要用來探測氣象狀況以及變化趨勢，如風(fēng)、雨、云等，是用于警戒和預(yù)報中、小尺度天氣系統(tǒng)（如臺風(fēng)和暴雨云系）的主要探測工具之一。

下面進入第一個模塊，氣象雷達(dá)的分類及作用。

測云雷達(dá)是用來探測未形成降水的云層高度、厚度以及云內(nèi)物理特性的雷達(dá)。其常用的波長為1.25厘米或0.86厘米。主要用來探測云頂、云底的高度。如空中出現(xiàn)多層云時，還能測出各層的高度。

毫米波測云雷達(dá)就是其中的一種，它通常用于識別云的相態(tài)，主要用于機場、港口、氣象、大氣物理研究等部門進行的非降水云和弱降水云探測，可以提供云底高度、云頂高度及云厚等信息，判別云的屬性、暈的相態(tài)及云滴譜分布等。然而測云雷達(dá)只能探測云比較少的高層云和中層云。對于含水量較大的低層云,如積雨云、冰雹等,測云雷達(dá)的波束難以穿透，因而只能用測雨雷達(dá)探測。

測雨雷達(dá)又稱天氣雷達(dá)，是利用雨滴、云狀滴、冰晶、雪花等對電磁波的散射作用來探測大氣中的降水或云中大滴的濃度、分布、移動和演變，了解天氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特征。測雨雷達(dá)能探測臺風(fēng)、局部地區(qū)強風(fēng)暴、冰雹、暴雨和強對流云體等，并能監(jiān)視天氣的變化。據(jù)不完全的資料分析．世界上的測雨雷達(dá)發(fā)展至今，已有上千部之多。而其中以美國 英國、日本、法國的發(fā)展最為迅速，不僅裝備本國，而且出口到世界上的許多國家。

多普勒天氣雷達(dá)是現(xiàn)如今應(yīng)用最廣泛的測雨雷達(dá)。多普勒天氣雷達(dá)是以多普勒效應(yīng)為原理測量云和降水粒子等相對于雷達(dá)的徑向運動速度（叫作多普勒速度）的雷達(dá)。它為大氣探測；水平風(fēng)場的結(jié)構(gòu)；垂直氣流的結(jié)構(gòu)；某些降水云中粒子直徑的分布；特別是比較準(zhǔn)確地 辨認(rèn)與龍卷、冰雹、地面危險風(fēng)等現(xiàn)象相一致的 “中氣旋 ”的存在,研究湍流的基本特性和大范圍的平均流初提供了前所未有的機會。

多普勒天氣雷達(dá)包括脈沖多普勒天氣雷達(dá)和雙線偏振多普勒天氣雷達(dá)。

為了識別降水目標(biāo)、區(qū)分不同的降水類型,人們采用多參數(shù)雷達(dá)進行天氣研究 ,其中雙偏振雷達(dá)是人們常采用的技術(shù)之一 , 它是根據(jù)不同的降水粒子對入射 電 磁波極化散射特性不同對降水類型進行識別和分類的。雙線偏振天氣雷達(dá)對 云雨時空變化的連續(xù)觀測,可明顯提高對水成物形成的微物理過程的理解,提高 降水強度的估測精度, 改善雷達(dá)測量單點和流域的降水強度和降水總量的效果。脈沖多普勒天氣雷達(dá)是大氣探測和天氣預(yù)報的有力工具，它不僅能夠探測云高、云厚、云底高、云內(nèi)含水量、云中流場徑向分量及風(fēng)暴中的氣流和湍流的活動區(qū)，而且對300KM的中尺度風(fēng)暴、強的風(fēng)切變、冰雹、龍卷、大風(fēng)等災(zāi)害性天氣具有實時監(jiān)測和報警能力?？梢詮V泛應(yīng)用于機場、部隊、油田、林場、鹽場、農(nóng)場、海洋等專業(yè)氣象臺及地區(qū)、縣、市氣象臺站并能夠在災(zāi)害天氣預(yù)報、氣象導(dǎo)航、防災(zāi)減災(zāi)，農(nóng)業(yè)增產(chǎn)以及輔助軍事作業(yè)等方面發(fā)揮重要作用。

脈沖雷達(dá)原理：以一特定頻率發(fā)射高頻能量脈沖時，在同一距離門內(nèi)接收的不同徑向速度目標(biāo)回波有不同的多普勒頻移

測風(fēng)雷達(dá)用來探測高空不同大氣層的水平風(fēng)向、風(fēng)速以及氣壓、溫度、濕度等氣象要素。測風(fēng)雷達(dá)的探測方式一般都是利用跟蹤掛在氣球上的反射靶或應(yīng)答器，不斷對氣球進行定位。根據(jù)氣球單位時間內(nèi)的位移，就能定出不同大氣層水平風(fēng)向和風(fēng)速。在氣球上同時掛有探空儀，遙測高空的氣壓、溫度和濕度。風(fēng)廓線雷達(dá)是典型的例子~ 大氣中存在著各種不同尺度隨時間變化的湍流 , 它們能引起折射指數(shù)的不規(guī) 則變化,對無線電波產(chǎn)生散射作用。風(fēng)廓線雷達(dá)向天空發(fā)射無線電波 , 接收到的回波是由于大氣湍流對電磁波的散射而產(chǎn)生的。通過對回波的處理和分析就可以獲得湍流大氣的多普勒系數(shù)和強度系數(shù) , 從而反演出湍流強度、運動方向和 運動速度隨高度的分布。

調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)是一種探測邊界層大氣的雷達(dá)。有極高的距離分辨率和靈敏度，主要用來測定邊界層晴空大氣的波動、風(fēng)和湍流（見大氣邊界層）。在邊界層外，流體的速度接近定值，不隨位置而變化。在邊界層內(nèi)，在固定表面上流速為0，距固定表面越遠(yuǎn)，速度會趨近一定值。

圓極化雷達(dá)。一般的氣象雷達(dá)發(fā)射的是水平極化波或垂直極化波，而圓極化雷達(dá)發(fā)射的是圓極化波。雷達(dá)發(fā)射圓極化波時，球形雨滴的回波將是向相反方向旋轉(zhuǎn)的圓極化波，而非球形大粒子（如冰雹）對圓極化波會引起退極化作用，利用非球形冰雹的退極化性質(zhì)的回波特征，圓極化雷達(dá)可用來識別風(fēng)暴中有無冰雹存在。

氣象雷達(dá)對大氣探測起到了很大的幫助，然而雷達(dá)在氣象觀測中的應(yīng)用尚存在一些局限性。例如, 目前的氣象雷達(dá)技術(shù)尚不能完全滿足氣象科學(xué)與業(yè)務(wù)的實際需要, 用雷達(dá)探測降水尚受到地物(低仰 角觀測時)等因素 的影響;還不能將氣象雷達(dá)裝載在氣象衛(wèi)星上使用等。

關(guān)于氣象雷達(dá)的組成其實很簡單，控制面板、顯示器、天線和收發(fā)機構(gòu)成了氣象雷達(dá)主要部件。機載氣象雷達(dá)還需由垂 直陀 螺 提 供傾 斜和 俯 仰 穩(wěn) 定信號，傾 斜和俯仰信號可以由單獨的垂直陀螺組 建提供，也可由慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)提供。

在控制面板上可以選擇雷達(dá)的工作方式，顯示距離范圍，掃描區(qū)域，設(shè)置增益等各項功能。

現(xiàn) 在飛 機的氣象雷達(dá)信息一 般 都顯 示在EFIS而不再用單獨的雷達(dá)顯示器。除可顯示目標(biāo)的強度及位置信息外，還可以顯示各種文字信息、輔助信息及系統(tǒng)狀態(tài)等。用不同的顏色直觀的表示出氣象信息的強弱，以極 坐標(biāo)的 方 式表 示出探測的目標(biāo)的距離及方位，通過距離標(biāo)志圈可讀出其數(shù)值。

天 線 主 要 作用 是 輻 射 和 接 收回波，同時 還 要進行方位 掃 略與 俯 仰、傾 斜 穩(wěn) 定，氣象雷達(dá)天 線組安裝于飛機前 端的雷達(dá)罩內(nèi)，天 線的方向性 越強，雷達(dá)的作用距離越遠(yuǎn)，測向精度和分辨率也越高。

收發(fā)機是該系統(tǒng)的核心部件，發(fā)射機產(chǎn)生具有足夠功率的周期性的矩 形脈沖射 頻信號，而接收機則是提取所需的回波信號并將其 轉(zhuǎn)換 為數(shù) 據(jù) 傳 輸 給顯 示器。雷達(dá)收 發(fā)組 總是 安 裝在 靠近天 線的位 置，以 盡可能 減 少 連 接 波導(dǎo)的長度。

三、那么氣象雷達(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀是什么樣的呢。

首先來看看國外的情況。

歐 洲 國 家 由 于 國 土 緊 密 相 連 , 采 取 聯(lián)合 方 式 建 立 雷 達(dá) 網(wǎng) , 使 雷 達(dá) 探 測 資 料 在 天氣預(yù)報中得到充分利用。歐洲天氣雷達(dá)仍然以發(fā)展C 波段多普勒雷達(dá)為主,雙PRF 技術(shù)可能用脈沖壓縮技術(shù)來代替。

日本開發(fā)了一種直徑僅1 米的小型雷達(dá),其性能與機場等使用的大型氣象雷達(dá)相當(dāng)。觀測幾乎是實時的,時間僅需約1 分鐘。由于體積小,能安裝在汽車和小型船舶上,可預(yù)測1平方公里小范圍內(nèi)的天氣現(xiàn)象，非常方便。

美國在 20 世紀(jì) 80 年代初開始研制全相干脈沖多原普勒天氣雷達(dá) ,1988 年開始批量 生 產(chǎn) , 并 由 此 組 成 的 美 國 下 一 代 天 氣 雷達(dá) 網(wǎng)(NEXRAD)作為美國氣象現(xiàn)代化的重要組成部分開始實施。美國聯(lián)邦航空局在紐約已成功地研制成一部風(fēng)切變告警雷達(dá)。該雷達(dá)是一部多普勒C波段雷達(dá),可以全自動探測和告警顯示機場周圍的惡劣天氣,防止風(fēng)切變造成的危害和微爆現(xiàn)象。

加 拿 大 自 1998 起的 6 年 時 間 內(nèi) 完 成 了“國家多普勒雷達(dá)計劃”, 主要沿人口密集、災(zāi)害性天氣頻發(fā)并造成巨大災(zāi)害的海岸線布設(shè)了 30 部多普勒雷達(dá) , 其中 11 部多普勒雷 達(dá) 是 完 全 新 建 的 , 其余 19 部則是原有的常 規(guī) 雷 達(dá) 翻 建 成 具 有 多 普 勒 雷 達(dá) 功 能 的。目 前 加 拿 大 正 在 進 行 將 多普勒模式下的作用距離加大到 240km的技術(shù) 開 發(fā)。雷 達(dá) 網(wǎng) 的 建 成 , 使 得 對 龍 卷 的 預(yù)報從幾乎不可能到提前 15min ～ 20min, 對風(fēng) 暴 位 置 和 雨 雪 量 級 做 出 了 比 以 前 更 為準(zhǔn) 確 的 預(yù) 報。那么國內(nèi)的水平目前是

再來看中國。

氣象雷達(dá)隨著國家氣象局以及各地方政府關(guān)于氣象防災(zāi)減災(zāi)工作的日益重視，在“十二五”計劃中得到體現(xiàn)，如未來5年，新一代天氣雷達(dá)將在現(xiàn)有158部的基礎(chǔ)上繼續(xù)增補60部左右；風(fēng)廓線雷達(dá)探測系統(tǒng)將建設(shè)對流層風(fēng)廓線雷達(dá)探測站120個，邊界層風(fēng)廓線雷達(dá)探測站180個；添置10部左右的機動式多普勒測雨雷達(dá)的需求等。我國于20世紀(jì)90年代開始了多普勒天氣雷達(dá)階段。隨著國際天氣雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的新趨勢和國家需求的增長，我國確定了發(fā)展新一代多普勒天氣雷達(dá)的思路，并相應(yīng)制定了新一代多普勒天氣雷達(dá)功能規(guī)格需求。此階段，我國多普勒天氣雷達(dá)的顏值和應(yīng)用水平得到了極大提高，與發(fā)達(dá)國家在技術(shù)和應(yīng)用上的差距已在10年以內(nèi)。

我們在不久前進行了【實地參觀】 ? 海洋局站

經(jīng)國家海洋局北海分局的張主任介紹，海洋方面運用氣象雷達(dá)不多，主要是運用了多普勒雷達(dá)探測海面上云層含水率從而預(yù)測天氣變化。在其他方面：X波端雷達(dá)：測波浪，安放在山頭站點或車上

SAR雷達(dá)：衛(wèi)星雷達(dá)，主要觀測海洋環(huán)境，用于預(yù)報災(zāi)害性海洋環(huán)境污染，如溢油，虎苔事件。

地波雷達(dá)：測兩個站點間的海流，測一個剖面，使用不頻繁。只有在對海流有特別精細(xì)要求時使用，如奧帆賽期間。大洋海流數(shù)據(jù)主要來自浮標(biāo)，站點和船舶。

? 氣象局站

我們在麥島的氣象觀測點了解到，海洋要素的觀測一般通過海上小浮標(biāo)來實現(xiàn)，主要測量波高及波的周期，對海嘯、地震的監(jiān)測會與海洋局內(nèi)網(wǎng)建立聯(lián)系，還有對氣溫、氣壓、能見度、潮位的監(jiān)測。在驗潮室，有對稱的卷尺測量潮高，驗潮室與海面之間建有溫鹽傳感器，這些數(shù)據(jù)均可在專門的儀器上顯示出。

麥島的氣象觀測場是25*25m的標(biāo)準(zhǔn)觀測場，由于多普勒氣象雷達(dá)剛剛建起還沒有投入使用，我們觀看了氣象觀測場的其他儀器。我們親眼看到了干濕球溫度器、自動測溫傳感器、人工及自動的雨量器，其中有翻斗式雨量傳感器、還有海嘯預(yù)警觀測臺和GNSS測量地殼的儀器。在雷達(dá)周圍還有避雷針和測風(fēng)的儀器。

現(xiàn)如今氣象雷達(dá)還有許多新型技術(shù)。雙(多)基地雷達(dá)

雙(多)基地雷達(dá)主要針對常見的單基地 雷 達(dá) 而 言 的。單 基 地 雷 達(dá) 一 般 是 收 發(fā) 同址, 即接收站和發(fā)射站位于同一個地方, 而雙(多)基地雷達(dá)則是收發(fā)異址, 具有一(多)個發(fā)射站和一(多)個接收站, 以離散的形式配 置。從 布 置 的 位 置 方 面 來 看 , 可 分 為 地發(fā) / 地收 , 空發(fā) / 地收 , 地發(fā) / 空收等幾種形式, 多基地雷達(dá)還具有一發(fā)多收 , 多發(fā)多收等形式。而雙(多)基地天氣雷達(dá)系統(tǒng)一般采用地發(fā) / 地收 , 由一部常規(guī)的多普勒天氣雷達(dá)與一個或多個沒有發(fā)射系統(tǒng)和天線伺服系統(tǒng)、布置在遠(yuǎn)處的雙基地接收站組成。它可以從不同的角度對同 一 個 天 氣 目 標(biāo) 進 行 觀 測 , 還 可 直 接 測 量 得 到 反 射率、垂直風(fēng)、渦 流 等 , 利用這些參數(shù)應(yīng)用大氣熱力學(xué)原理可進一步反演出相關(guān)的氣壓與溫度。

相控陣天氣雷達(dá)

相控陣多普勒天氣雷達(dá) ,主要優(yōu)勢是可以提高獲取資料的時間分辨率、進一步提 高探測能力，它能夠快速而精確地轉(zhuǎn)換波束的能力使該雷達(dá)能夠在 1min內(nèi)完成全空域的掃描 , 同時獲取大量的氣象信息。所采用的陣列天線是由大量相同的輻射單元組成的孔徑 , 每 個 單 元 在 相 位 和 幅 度 上 是 獨立控制的 , 能 得 到 精 確 可 預(yù) 測 的 輻 射 方 向圖 和 波 束 指 向。激光天氣雷達(dá)

激光雷達(dá)是一種擁有可以精確 地、快速地獲取地面或大氣三維空間信息的主動探測技術(shù)的雷達(dá)，應(yīng)用范圍和發(fā)展前景十分廣闊。它主要是通過分析由激光器發(fā)射的激光與大氣中的折射率 不 均 勻 層 以 及 遇 到 氣 溶 膠 等 大 氣 粒 子后, 產(chǎn)生的后向散射(回波信號)而得到的大氣一些物理參數(shù) , 如風(fēng)速、大氣溫度、大密 度 等。根 據(jù) 激 光 與 大 氣 作 用 方 式 和 探 測目的的不同 , 演 變 出 多 種 不 同 類 型 的 激 光雷達(dá)。米(Mie)散射激光雷達(dá)可連續(xù)地探測大氣邊界層中氣溶膠粒子的光學(xué)特性以及氣 溶 膠 粒 子 和 大 氣 邊 界 層 高 度 的 時 空 分布。差分吸收(DIAL)激光雷達(dá)可探測大氣邊 界 層 中 污 染 氣 體 , 如 NO2、SO

2、O 3等 含 量的時空分布。拉曼(Raman)激光雷達(dá)根據(jù)同時接收到的水汽和氮氣分子對激光后向散射信號的比值 , 就可以計算出水汽混合比 ,探測邊界層中水汽含量的時空分布。雙波長雷達(dá)

雙波長雷達(dá)是通過比較不同波長的回波強度, 給出定量結(jié)果,它使強對流天氣的分析取得了一定的進展 ,當(dāng)今蘇聯(lián)已在全境設(shè)置了雙波長天氣雷達(dá)網(wǎng)。

雙極化雷達(dá)

又叫偏振分集雷達(dá) , 這種雷達(dá)主要用于考察散射粒子 的變形 特性 , 從而研究風(fēng)暴中不同粒子 的 空 間 分 布 , 研究非球形降水粒子對 電磁波散射特性 的影 響以及雨區(qū)中識別冰雹。我國蘭高所在雙極化雷達(dá)的研究上已經(jīng)做了大量工作 , 取得了有效的進展 , 為雙極化雷達(dá)的研制打下了基礎(chǔ)。氣象雷達(dá)組網(wǎng)

氣象雷達(dá)是災(zāi)害天氣監(jiān)測和預(yù)警的重要手段，但單部雷達(dá)的監(jiān)測能力有限，一些天氣系統(tǒng)本身會跨越多部雷達(dá)覆蓋區(qū)域，且由于掃描策略（只能在0.5度到19.5度仰角范圍內(nèi)以一定時間間隔掃描）以及地球曲率的影響，即使在雷達(dá)的有效探測范圍內(nèi)也有部分區(qū)域無法被觀測到。因此，為了提高中尺度災(zāi)害性天氣的研究及預(yù)警能力，必須把來自多部雷達(dá)的資料進行組網(wǎng)。目前氣象雷達(dá)組網(wǎng)存在三種形式：、新一代天氣來打的組網(wǎng)、多基站技術(shù)，即一發(fā)多收的多接收站天氣雷達(dá)系統(tǒng)

3、網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)技術(shù)，即分布式協(xié)同自適應(yīng)探測網(wǎng)絡(luò)天氣雷達(dá)系統(tǒng)

氣象雷達(dá)在當(dāng)代已有了很好的發(fā)展與應(yīng)用，更好技術(shù)的開發(fā)與利用需要每一個氣象人才的共同努力。謝謝大家！

第三篇：雷達(dá)氣象組簡介

雷達(dá)氣象組簡介 一． 簡介

災(zāi)害性天氣研究中心雷達(dá)組成立于七十年代初(前身為中央氣象局觀象臺雷達(dá)組)，已近三十年，伴隨著中國雷達(dá)氣象事業(yè)的發(fā)展，協(xié)助中國氣象局的職能部門，研制我國氣象雷達(dá)，如三分波段的711天氣雷達(dá)，五公分波段的713天氣雷達(dá)、714天氣雷達(dá)、十公分波段的714天氣雷達(dá)；為普及和提高雷達(dá)氣象和氣象雷達(dá)知識，曾多次舉辦雷達(dá)氣象應(yīng)用和雷達(dá)定標(biāo)學(xué)習(xí)班，及召開全國雷達(dá)氣象學(xué)術(shù)交流會。對雷達(dá)氣象事業(yè)作出應(yīng)有的貢獻。

二．工作任務(wù)

1．雷達(dá)氣象業(yè)務(wù)組是最早使用常規(guī)天氣雷達(dá)和多普勒天氣雷達(dá)的單位，常規(guī)雷達(dá)的使用是從1959年，多普勒天氣雷達(dá)是在1986年從美國的EEC公司進口的。日常業(yè)務(wù)工作是按照中國氣象局氣象雷達(dá)汛期觀測規(guī)范，承擔(dān)京津冀地區(qū)災(zāi)害性天氣監(jiān)測、汛期氣象業(yè)務(wù)服務(wù)和重大活動天氣監(jiān)測和預(yù)報任務(wù)；向中國氣象局本部和國家氣象中心同步傳送雷達(dá)探測資料業(yè)務(wù)工作。當(dāng)好局領(lǐng)導(dǎo)決策參謀和做好天氣預(yù)報服務(wù)工作。監(jiān)視天氣變化過程，遇到強烈天氣變化過程，隨時加密跟蹤觀測，即時向中國氣象局，中央氣象臺及有關(guān)部門傳送天氣雷達(dá)探測信息，并提供短時天氣預(yù)報咨詢服務(wù)。

2.除正常工作外,同時還承擔(dān)一些專項服務(wù)，如首都一些重大活動（如國家慶典，國際比賽等）的氣象保障服務(wù)任務(wù).3．為深入開展雷達(dá)氣象的研究和工作經(jīng)驗的積累，汛 期后需要對本雷達(dá)資料、衛(wèi)星資料、天氣圖等資料進行統(tǒng)計、分析、整編；并對災(zāi)害性天氣個例分析研究.例如每年的雷雨大風(fēng)、冰雹、暴雨等災(zāi)害性天氣都要分析總結(jié), 提高災(zāi)害性天氣預(yù)測能力，為減災(zāi)防災(zāi)提供有價值的資料。每年出版一本《京津冀中尺度氣象試驗資料匯編》；（該書愿與廣大同行進行交流）。

4．雷達(dá)組也是氣科院的對外學(xué)術(shù)交流的窗口,接待來中國氣象局參觀訪問的國外學(xué)者。我組的氣象專家也經(jīng)常到國外進行學(xué)術(shù)交流，也請國外專家到我院講學(xué)。也為局領(lǐng)導(dǎo)、院領(lǐng)導(dǎo)、專家學(xué)者提供雷達(dá)圖片、資料、個例分析等有關(guān)材料。在國內(nèi)外進行學(xué)術(shù)交流，擴大我國雷達(dá)氣象事業(yè)在國際上的影響。

5.按雷達(dá)維修維護條例和規(guī)范進行全面系統(tǒng)地檢修、更換、標(biāo)定。冬半年每周至少要開機一次，確保機器處于良好狀態(tài)； 三． 研究發(fā)展方向

隨著我國現(xiàn)代氣象雷達(dá)事業(yè)的發(fā)展，我國將很快布設(shè)多普勒雷達(dá)替換常規(guī)天氣雷達(dá)。我們將進一步加強多普勒天氣雷達(dá)資料在臨近預(yù)報應(yīng)用；充分發(fā)揮多普勒雷達(dá)在災(zāi)害性天氣監(jiān)測、預(yù)警中作用；加強多普勒雷達(dá)資料在數(shù)值模式中的應(yīng)用研究；加強多普勒雷達(dá)在人工影響天氣中應(yīng)用研究；在防災(zāi)減災(zāi)中發(fā)揮更大的作用。為雷達(dá)在氣象事業(yè)發(fā)展作出更多的貢獻。

第四篇：雷達(dá)原理復(fù)習(xí)重點精簡

雷達(dá)原理復(fù)習(xí)重點

第一章 雷達(dá)的任務(wù)；

測量目標(biāo)的距離、方向、仰角、速度，以及從目標(biāo)回波中獲取更多的有關(guān)目標(biāo)的信息。

用極坐標(biāo)表示空間中任一目標(biāo)的位置，三個坐標(biāo)；

1、目標(biāo)的斜距R

2、方位角α

3、仰角β

速度與多普勒之間的關(guān)系； fd=2vr/λ

當(dāng)目標(biāo)向著雷達(dá)運動vr>0.回波載頻提高，反之小于0，回波載頻降低。雷達(dá)基本方程推導(dǎo)

雷達(dá)的基本組成框圖及各部分的任務(wù) 第二章

雷達(dá)發(fā)射機的任務(wù)、分類； 任務(wù)：

為雷達(dá)系統(tǒng)提供一種滿足特定要求的大功率發(fā)射信號 分類：

單級振蕩式發(fā)射機：組成：大功率射頻振蕩器、，脈沖調(diào)制器、電源

主振放大式發(fā)射機：組成：射頻放大鏈、脈沖調(diào)制器、固態(tài)頻率源、高壓電源

雷達(dá)輸出功率定義，峰值功率和平均功率概念及其關(guān)系； 雷達(dá)輸出功率定義：發(fā)射機送至饋線系統(tǒng)的功率 峰值功率：脈沖期間射頻振蕩的平均功率平均功率：脈沖重復(fù)周期內(nèi)的輸出功率的平均值 關(guān)系：

離散和分布型寄生輸出對應(yīng)于信號的規(guī)律性不穩(wěn)定和隨機性不穩(wěn)定 離散型寄生輸出對應(yīng)于信號的規(guī)律性不穩(wěn)定 分布型寄生輸出對應(yīng)于信號的隨機性不穩(wěn)定 主振放大式發(fā)射機的特點；

頻率穩(wěn)定度高、發(fā)射全相參信號、能產(chǎn)生復(fù)雜信號波形、可實現(xiàn)脈沖壓縮、工作方式適用于帶寬頻率捷變工作 成本高、組成復(fù)雜、效率低

全相參系統(tǒng)定義

發(fā)射的射頻信號與雷達(dá)頻率源輸出的各種信號存在著相位關(guān)系。

第三章

雷達(dá)接收機的任務(wù)；

對雷達(dá)天線收到的微弱信號進行預(yù)選、放大、變頻、濾波、解調(diào)、數(shù)字化處理，同時抑制外部的干擾、雜波及機內(nèi)噪聲，使回波信號盡可能的保持目標(biāo)信息，以便進一步進行信號處理和數(shù)字處理。

超外差雷達(dá)接收機的組成；

1、高頻部分

2、中頻放大器

3、檢波器和視頻放大器

靈敏度、動態(tài)范圍定義；

靈敏度：表示接收機接收微弱信號的能力

動態(tài)范圍：接收機工作時允許輸入信號的強度變化范圍。

噪聲系數(shù)的定義及物理意義，噪聲系數(shù)和噪聲溫度的關(guān)系；

噪聲系數(shù)：接收機輸入的信號信號噪聲比與輸出端信號噪聲比之比。

物理意義：由與接收機內(nèi)部噪聲的影響，使接收機輸出端的信噪比相對其輸出端的信噪比變差的倍數(shù)。噪聲系數(shù)與噪聲溫度的關(guān)系：

級聯(lián)電路的噪聲系數(shù)推導(dǎo)，計算，降低噪聲系數(shù)的措施；

各級噪聲系數(shù)小、額定功率增益高

接收機靈敏度表達(dá)式及計算，如何提高接收機的靈敏度

1、盡量降低接收機總噪聲系數(shù)F0

2、接收機中頻放大器采用匹配濾波器

3、盡量減小M值

接收機高頻部分組成；

收發(fā)開關(guān)、接收機保護器、高頻放大器、前置中頻放大器、混頻器、本機振蕩

收發(fā)開關(guān)組成及分類

組成：高頻傳輸線和氣體放電管

分類：分支線型收發(fā)開關(guān)、平衡式收發(fā)開關(guān)

自動增益控制分類及作用

為了保證對目標(biāo)的自動方向跟蹤，要求接收機輸出的角誤差信號強度只與目標(biāo)偏離天線軸線的夾角有關(guān)，而與目標(biāo)距離的遠(yuǎn)近、距離反射面積的大小因素?zé)o關(guān)。

匹配濾波的概念；

匹配濾波器是在白噪聲背景中檢測信號的最佳濾波器，其輸出信噪比在某個時刻可以達(dá)到最大。

警戒雷達(dá)和跟蹤雷達(dá)帶寬選擇

警戒雷達(dá)的主要要求是接收機靈敏度高，而對波形失真的要求不嚴(yán)格，因此要求接收機線性部分的輸出信噪比最大，即高、中頻部分的通頻帶BRI應(yīng)取最佳帶寬Bopt,但考慮到發(fā)射信號頻率和本振頻率的漂移，需要加寬一個數(shù)值△fx。接收機視頻噪聲的影響很小，因此視頻部分（含檢波器）的帶寬Bv只要保證信號通過時幅值不減小，就可使接收機靈敏度仍然保持為最高，一般取帶寬Bv等于或稍大于Bopt/2.跟蹤雷達(dá)是根據(jù)目標(biāo)回波前沿位置來精確測距的，主要要求波形失真小，其次才是要求接收機的靈敏度高。因此要求接收機的總帶寬B0（含視頻部分帶寬Bv）大于最佳帶寬，一般取為B0=2~5/τ，τ為發(fā)射信號脈沖寬度。

第四章 雷達(dá)顯示器分類

1、距離顯示器

2、平面顯示器

3、高度顯示器

A型顯示器的組成；

1、掃描形成電路

2、視頻放大電路

3、距標(biāo)、距離刻度形成電路

根據(jù)方位掃描方式的不同，平面位置顯示器的分類

1、動圈平面位置顯示器

2、定圈平面位置顯示器

單目標(biāo)距離編碼器的組成框圖及各點波形； P209

影響距離錄取精度的因素

1、同步誤差△t1：由于編碼器計數(shù)脈沖與啟動脈沖不同步而引起的

2、距離量化誤差△t2：由于計數(shù)脈沖不連續(xù)性所引起。

第五章 雷達(dá)方程推導(dǎo)

接收機靈敏度相關(guān)概念；

門限檢測的四種情況，涉及的四種概率及關(guān)系；

1、存在目標(biāo)時判為有目標(biāo)，這是一種正確的判斷，稱為發(fā)現(xiàn)，它的概率稱為發(fā)現(xiàn)概率Pd

2、存在目標(biāo)時判為無目標(biāo)，這是錯誤判斷，稱為漏報，它的概率稱為漏報概率 Pla

3、不存在目標(biāo)時判為無目標(biāo)，稱為正確不發(fā)現(xiàn)，它的概率稱為正確不發(fā)現(xiàn)概率Pan

4、不存目標(biāo)時判為有目標(biāo)，稱為虛警，這也是一種錯誤判斷，它的概率稱為虛警概率Pfa 關(guān)系：Pd+Pla=1,Pan+Pfa=1

虛警概率和虛警數(shù)含義及關(guān)系； 噪聲超過門限的概率稱為虛警概率。虛警總數(shù)就是虛警概率的倒數(shù)。

瑞利分布；

發(fā)現(xiàn)概率含義，廣義瑞利分布（萊斯分布）；

虛警概率和發(fā)現(xiàn)概率與檢測門限的關(guān)系；

信噪比一定，則虛警概率越?。ㄩT限電平越高），發(fā)現(xiàn)概率越?。惶摼怕试酱?，發(fā)現(xiàn)概率越大。

根據(jù)虛警概率和檢測概率查檢測因子

脈沖積累兩種方式，相參積累和非相參積累對信噪比的改善情況； 相參積累：可使信噪比提高為原來的M倍 非相參積累：信噪比的改善在M和（M）1/2之間

積累脈沖數(shù)的確定；

點目標(biāo)特性與波長的關(guān)系，一般雷達(dá)工作于光學(xué)區(qū)；

四種起伏模型及特點，快起伏和慢起伏定義；

1、施威林I型，慢起伏，瑞利分布

2、施威林II型，快起伏，瑞利分布

3、施威林III型，慢起伏，4、施威林IV型，快起伏，快起伏：天線一次掃描其間回波起伏是完全相關(guān)的，而掃描至掃描間完全不相關(guān)。慢起伏：回波起伏在脈沖與脈沖之間是完全不相關(guān)的。

目標(biāo)起伏對檢測性能的影響

衰減與工作頻率和探測仰角的關(guān)系；

工作頻率升高，衰減增大；探測角越大，衰減越小。

雷達(dá)直視距離計算；

二次雷達(dá)和雙基地雷達(dá)公式推導(dǎo)，二次雷達(dá)計算

第六章

距離分辨率定義，公式；

距離分辨力是指同一方向上兩個大小相等點目標(biāo)之間的最小課區(qū)分距離 公式P270

最小可測距離、最大單值測距范圍；

最小可測距離是指雷達(dá)能測量的最近目標(biāo)的距離Rmin=c(τ+t0)τ為發(fā)射脈沖寬度，天線收發(fā)開關(guān)恢復(fù)到接收狀態(tài)的時間t0

最大單值測距方位是由其脈沖重復(fù)周期Tr決定，為保證單值測距，通常選取 Tr≥2Rmax/c 判斷距離模糊的方法；

1、多種重復(fù)頻率判模糊

2、“舍脈沖”法判模糊

影響調(diào)頻法測距精度的因素

距離跟蹤定義，分類；

測距時需要對目標(biāo)距離進行連續(xù)的測量，稱為距離跟蹤。分類：

1、人工距離跟蹤

2、自動距離跟蹤

人工距離跟蹤兩種方法及特點；

1、鋸齒電壓波法：設(shè)備比較簡單、移動指標(biāo)活動范圍大且不受頻率限制，測距精度不足

2、相位調(diào)制法：提高了延遲脈沖的準(zhǔn)確性，輸出幅度受正弦波頻率的限制，正弦波頻率越低，相移器的輸出幅度越小，延遲時間的準(zhǔn)確性越差。

復(fù)合法產(chǎn)生移動指標(biāo)

利用鋸齒電壓法產(chǎn)生一組粗測移動波門，而用相位調(diào)制法產(chǎn)生精測移動指標(biāo)。

自動測距系統(tǒng)包括的三個部分；

對目標(biāo)的搜索、捕獲、和自動跟蹤三個互相聯(lián)系的部分

目標(biāo)距離自動跟蹤系統(tǒng)三個組成部分

第七章 測角方法

1、相位法

2、振幅法

相位法測角，誤差及測角模糊；

φ=2π△R/λ=2πdsinθ/λ 誤差：將上式兩邊取微分 dφ=

雙基線測角原理框圖，計算

振幅法測角分類

1、最大信號法

2、等信號法

常用的基本波束； 扇形波束和針狀波束

電掃描分類；

相位掃描法、頻率掃描法、時間延遲法

相位掃描不出現(xiàn)柵瓣的條件，波束寬度和波束增益計算 P308 第八章

多普勒與速度的關(guān)系

固定目標(biāo)和運動目標(biāo)回波信號有什么特點，如何檢測運動目標(biāo) 參考例題

1、推導(dǎo)下圖所示三級級聯(lián)電路的噪聲系數(shù)。

Ni?kT0BnF1,G1F2,G2F3,G3No

求下圖所示雷達(dá)接收機的噪聲系數(shù)。

饋線低噪聲運放混頻器中頻放大器Gf?0.6GR?20dBFR?1dBGC??3dBFC?4dBFI?2dB

622、用雷達(dá)探測目標(biāo)飛船，雷達(dá)參數(shù)為，Pt?10W，A?10m，??10cm，Simin?10?13W。

1）用此雷達(dá)探測??20m2的飛船，求Rmax。

'?7''22）飛船上裝有應(yīng)答器，參數(shù)是Pt?1W，A?1m，??10cm，Simin?10W，求Rmax。

3、某雷達(dá)采用雙基線相位法測角系統(tǒng)，工作頻率f?6GHz，長短基線間距分別為dS?50mm，dL?300mm。

1)繪制雙基線相位法測角原理示意圖。

2)保證短基線不模糊測角的RV 情況下，如果通過短基線測得的相位差為0.59?，長基線測得的相位差為0.99?，求目標(biāo)的真實角度。

3)請確定該系統(tǒng)的單值不模糊測角范圍？

4、設(shè)某雷達(dá)為單基地脈沖雷達(dá)，f?2GHz，輸出峰值功率為500kW，天線功率增益Gt?Gr?G?1000，目標(biāo)為非起伏目標(biāo)，其散射截面積??2m2。接收機帶寬B?5MHz，噪聲系數(shù)F?9dB。1）當(dāng)發(fā)現(xiàn)概率為0.9，虛警概率為10?8時，單脈沖檢測因子D0?13.2dB，求解單脈沖檢測時的接收機靈敏度。

2）接收機進行相參積累檢測，當(dāng)積累脈沖數(shù)為100時，求該部雷達(dá)靈敏度和最大作用距離。

3）設(shè)雷達(dá)天線高度為70m，目標(biāo)飛行高度為3km，求雷達(dá)的直視距離。

第五篇：氣象雷達(dá)自動臺站的防雷探討論文

摘要：本文通過對茂名地區(qū)集天氣雷達(dá)觀測、中短波天線發(fā)射塔及氣象觀測自動站為一體的海洋氣象觀測臺站的防雷設(shè)計與施工，從當(dāng)?shù)靥厥獾乩憝h(huán)境及國家的具體規(guī)范入手，比較全面的闡述了該臺站的雷電防護。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)；直擊雷；換土；屏蔽；等電位

0引言

作為粵西地區(qū)集天氣雷達(dá)觀測、中短波天線發(fā)射塔及氣象觀測自動站為一體的茂名市茂港區(qū)海洋氣象觀測臺站的防雷設(shè)計與施工，筆者有幸參與其中，現(xiàn)就針對其特殊的地理環(huán)境與其多用途性做防雷方面的探討。茂名市地處雷州半島，是雷電的重災(zāi)區(qū)，年平均雷暴日為94.4天，根據(jù)該臺站的使用性質(zhì)及年預(yù)計雷擊次數(shù)大于0.06次/年，該臺站劃為二類防雷建筑物。

1雷達(dá)塔樓的直擊雷防護

由于塔樓為框架結(jié)構(gòu)，可以充分利用建筑物的結(jié)構(gòu)鋼筋做防雷裝置。用塔樓基礎(chǔ)鋼筋做自然接地體，與人工輔助地網(wǎng)構(gòu)成聯(lián)合接地。用結(jié)構(gòu)柱主鋼筋從下到上通長焊接作為引下線，柱筋分別與各層板筋、梁筋等結(jié)構(gòu)鋼筋焊接連通，形成縱橫交貫的“法拉第籠”式電氣通路。在塔樓女兒墻上采用Ф12鍍鋅圓鋼架設(shè)避雷帶，并與女兒墻內(nèi)鋼筋網(wǎng)可靠焊接，在塔樓屋角處設(shè)置Ф16的銅芯避雷短針。避雷帶與屋面所有金屬物體（包括避雷針、天線底座等）保持可靠電氣連通。為防側(cè)擊雷，塔樓建筑結(jié)構(gòu)圈梁與構(gòu)造柱內(nèi)鋼筋可靠焊接作為均壓環(huán)，外墻金屬門窗及屏蔽網(wǎng)要與主柱筋可靠連接。

1.1雷達(dá)天線電纜、波導(dǎo)管及傳輸信號線路的防護

雷達(dá)天線電纜、波導(dǎo)管及傳輸信號線必須穿鋼管引入雷達(dá)機房，并連接到雷達(dá)機房接地母排，這一接地母排經(jīng)95mm2銅芯線敷設(shè)在弱電金屬屏蔽槽內(nèi)引下到一樓輔助機房的接地總母排處，該金屬屏蔽槽途經(jīng)每層樓都與該層等電位連接帶作電氣連接。此接地總母排用-40×4鍍鋅扁鋼穿Ф75PVC管引出與接地地網(wǎng)相連。

1.2雷達(dá)機房的防護

雷達(dá)機房使用防靜電地板，在此地板下面用用3mm×25mm扁銅帶設(shè)置環(huán)形閉合等電位連接帶，并與機房四角的接地預(yù)埋連接板作電氣連接。機房內(nèi)的設(shè)備外殼、機柜等所有裸露金屬構(gòu)件，以及直流地、屏蔽地和SPD接地等地線，均就近與機房等電位連接帶作可靠電氣連接。另外，靜電地板的金屬支架在機房四角處分別與等電位連接帶作電氣連接，在每條支架下面用0.5mm×50mm的紫銅帶敷設(shè)縱橫交錯的網(wǎng)格。

2中、短波天線塔、發(fā)射機房及自動站的雷電防護

因為這三個獨立系統(tǒng)之間的距離都達(dá)不到分網(wǎng)的距離，因此這三個系統(tǒng)共用一套防雷接地網(wǎng)。該地地表都以海沙為主，經(jīng)過我們的測量，該土壤電阻率在1 000Ω·m以上。該地網(wǎng)上面設(shè)備都以弱電為主，該接地電阻值需要達(dá)到4Ω以下。

2.1接地網(wǎng)的設(shè)計及施工

因為該臺站地處海邊，土壤電阻率高，接地電阻為了達(dá)到4Ω以下，我們采取多管齊下的方式：

1）換土在設(shè)計地網(wǎng)范圍內(nèi)，在垂直接地體接觸的地表50cm厚的海沙處用電阻率低的紅色黏土替換。

2）接地網(wǎng)用料的選材

水平接地體選用的是-40×4鍍鋅扁鋼敷設(shè)，垂直接地體L50×50×5×2000的鍍鋅角鋼、立信的型號為PE—Ⅲ的1m的長效接地模塊以及6m的304鋼管。

3）采用非等長垂直接地體

因為地表以海沙為主，含水量差，不利于作為接地體的接觸面，在施工過程中，先把原先水平接地體接觸面的海沙換成50cm的黏土，角鋼是隔5m一根垂直敷設(shè)，6m鋼管是10m一根垂直敷設(shè)，PE-Ⅲ的長效接地模塊主要敷設(shè)在發(fā)射機房同天線塔周圍。地網(wǎng)基本上形成5m×5m的網(wǎng)格，采用了非等長接地體是更科學(xué)的接地方式，采用不同的接地體相互配合，由于接地體長度和埋設(shè)深度不同，大大的加大了等勢面積。

4）發(fā)射機房的屏蔽與綜合布線

在土建施工階段，在發(fā)射機房周身有鐵絲網(wǎng)圍一圈并用鐵釘加固，鐵絲網(wǎng)上端與避雷帶焊接連通，下端與接地網(wǎng)焊接連通，并與機房的鋁合金門焊接連通，使機房形成一個法拉第籠，可以屏蔽機房外由于雷電產(chǎn)生的高強磁場。

5）自動站的直擊雷防護

3.自動站觀測場內(nèi)的所有金屬支架、箱體、風(fēng)桿、避雷針及金屬圍欄都與預(yù)留好的從地網(wǎng)引上的-40×4鍍鋅扁鋼相焊接。

（1）自動站的通信線路的防護

在自動站通信MODEN接口處安裝一個信號避雷器，防止感應(yīng)雷對MODEN的損害。

（2）自動站的遙測信號線的防護自動站的遙測信號線需用金屬線槽屏蔽，金屬線槽首端與觀測場地網(wǎng)相連焊接，末端與值班室處的工作地網(wǎng)相連焊接。

4該臺站的供電系統(tǒng)的雷電防護

供電系統(tǒng)分兩路，一路由380V市電外網(wǎng)全線埋地引入（TN-S制式），另一路由柴油發(fā)電機組提供（備用電源），市電斷電時自動轉(zhuǎn)換為柴油發(fā)電機供電。發(fā)電機房和低壓配電室均在一樓。機房設(shè)備電源為獨立供電，從總配電室的UPS輸出端引出一條電纜（三相五線），穿鋼管連接至機房配電箱，再分供機房各種設(shè)備。

供電系統(tǒng)的電涌防護采用3+1形式（三條相線和一條中性線）的SPD進行三級防護，其中：

1）第一級（SPD1）：在低壓配電室總配電柜的主配電及備用電源線路上，分別安裝一組開關(guān)型三相電源避雷器（50KA，10/350us）；

2）第二級（SPD2）：在低壓配電室的UPS輸出端和各樓層配電箱中，分別安裝一組限壓型三相電源避雷器（40KA，8/20us）；

注意：由于低壓配電室UPS輸出端的SPD2與SPD1之間的線距小于10米，在它們之間的線路中要加裝退耦裝置。

3）第三級（SPD3）：在機房配電箱中安裝一組限壓型三相電源避雷器（20kA，8/20us）；

值得注意的是，為防止SPD擊穿短路，在SPD安裝線路上要有過電流保護器件，并選用有劣化顯示功能的SPD。

參考文獻

[1]建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50057-94，2000.[2]新一代天氣雷達(dá)站防雷技術(shù)規(guī)范QX2-2000.[3]氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護規(guī)范QX3-2000.[4]電子計算機機房設(shè)計規(guī)范GB50174-93.