多普勒天气雷达原理与业务应用--汇总

多普勒天气雷达原理与业务应用

第一章 引论

1. 在我国东部和中部地区，装备先进的新一代S波段（10cm）和C波段（5cm）多普勒天气雷达系统。沿海地区设（S波段）雷达，内陆地区设（C波段）雷达。

2. 计划在全国共布置（158）部新一代天气雷达。到2005年5月份为止，已布设80余部新一代天气雷达。

3．新一代天气雷达系统的应用主要在于对灾害性天气，特别是与风害和冰雹相伴的灾害性天气的监测和预警。它还可以进行较大范围降水的定量估测，获取降水和降水云体的风场结构。

4．新一代天气雷达的应用领域有哪些？

（1） 对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。

（4） 改善高分辨率数值天气预报模式的初值场

5．辐合（辐散）在径向风场图像中表现为一个最大和最小的径向速度对，两个极值中心的连线和雷达的射线（相一致）。气流中的小尺度气旋（或反气旋）在径向风场图像中也表现为一个最大和最小的径向速度对，但中心连线走向则与雷达射线（相垂直）。

6．新一代天气雷达采用（全相干）体制，共有（7）种型号，其中S波段有(3)种型号，称为（SA、SB、SC），C波段有(4)种型号，分别为（CINRAD-CB、CC、CCJ、CD）。

7．新一代天气雷达的三个主要部分：（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））以及连接它们的通信线路。RDA和RPG由一条（宽带）通讯线路连接，RPG和PUP由一条（窄带）通讯线路连接。由RDA的数字化基本数据经过(RPG)中的各种算法生成一系列的产

品。

8. RDA由四个部分构成：（发射机、天线、接收机和信号处理器）。它的主要功能是（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）。

9．我国新一代天气雷达主要采用的体扫模式目前只定义了其中的四个：

VCP11: 规定5分钟内对14个具体仰角的扫描；

VCP21：规定6分钟内对9个具体仰角的扫描；

VCP31：规定10分钟内对5个具体仰角的扫描；使用长脉冲。

VCP32: 规定10分钟内对5个具体仰角的扫描；使用短脉冲。

10．天气模式有两种：（降水）模式和（晴空）模式。降水模式使用VCP11或VCP21，晴空模式使用VCP31或VCP32。

11．信号处理器完成三个重要的功能：（地物杂波消除，模拟信号向数字化的基本数据的转换，以及退多普勒数据的距离折叠）。

12．雷达产品生成子系统（RPG）的主要功能：（由宽带通讯线路从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）。

13. 主用户处理器的主要功能是（获取、存储和显示产品）。包括：（1）产品请求（获取）；（2）产品数据存储和管理；（3）产品显示；（4）状态监视；（5）产品编辑注释。

14．业务运行常用的体扫模式有VCP11、VCP21和VCP31，其中（VCP11）常在强对流风暴出现的情况下使用，而（VCP21）在没有强对流单有显著降水的情况下使用，其他情况下使用VCP31。

15．天气雷达有哪些固有的局限性？

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。前两点使雷达对远距离目标的探测能力降低，而第三点使雷达对非常近的目标物的探测能力受限。

第二章 多普勒天气雷达原理

1．后向散射截面：设有一理想的散射体，其截面面积为σ，它能全部接收射到其上的电磁波能量，并全部均匀地向四周散射，若该理想散射体返回雷达天线自找电磁波能流密度，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σ就称为实际散射体的后向散射截面。

2．瑞利散射：在粒子尺度远小于电磁波波长的情况下，即α

526m21，m为构成粒子介质的复折射指数。 4KD，其中K2m2

3．我国新一代天气雷达有S波段（10CM）和C波段（5CM）两种。一般在沿海和长江流域多暴雨地区安装S波段雷达，在内陆较少暴雨地区安装C波段雷达。

4．各种折射情况下电磁波的传播路径：Fig2.5a(标准折射、临界折射、超折射、无折射、负折射)

5．超折射回波常是一些呈辐辏状排列的短线，超折射形成的气象条件：超折射是因为大气中折射指数n随高度迅速减小而造成的（逆温）。负折射形成的气象条件是湿度随高度增加，温度向上迅速递减。

PtG22h5m21i 426．雷达气象方程： PrD6 221024ln2r单位体积m22

PtG22hPtG23hm21Pri1024(ln2)2r2V1024(ln2)2m222Z r2

（1）与发射机有关的参数：①波长λ②脉冲宽度τ③脉冲功率Pt④脉冲重复频率PRF

（2）与天线有关的参数：①天线方向图及波束宽度②天线增益G

（3）与接收机有关的参数：

6a.天气雷达使用的是厘米波，不同用途的气象雷达具有不同的波长，K波段的雷达用来探测非降水的云，X、C和S波段的雷达用来探测降水。

6b.探测脉冲的振荡持续时间称为脉冲宽度τ，脉冲的空间长度h=τ³c。我国新一代天气雷达的CINRAD-SA和SB使用两种脉冲宽度：短脉冲（1.57μs）和长

脉冲（4.71μs），对应的空间长度分别约为500m和1500m。

6c.发射机发出的脉冲，其峰值功率称为脉冲发射功率。我国新一代天气雷达CINRAD-SA的脉冲峰值功率在650～800KW之间。

6d.在天线方向图上，两个半功率点方向的夹角称为波束宽度 。在垂直面上的波束宽度 用θ表示；在水平面上的波束宽度用υ表示。波束宽度越小，角度的分辨率越高。我国S波段新一代天气雷达的天线直径9m，波束宽度约为1°。 6e.辐射总功率相同时，定向天线在最大辐射方向的能流密度与各向均匀辐射的天线的能流密度之比称为天线增益。用G表示。我国新一代天气雷达（S波段）的天线增益≥44dB。

7． 气象目标强度的雷达度量-------反射率因子Z

（1） 定义：单位体积中降水粒子直径6次方的总和称为反射率因子。其单位为

mm6/m3。

（2） dBZlgPZ，其中Z0=1mm6/m3，N(dB)10lgr，dB是回波功率的一种PminZ0

相对表示，dBZ是反射率因子的对数表示。

1C CT22PRF

9．距离折叠：当目标物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，称为距离折叠。 8．最大不模糊距离公式：rmax

2.5回波信号中信息的提取

2.1.1 多普勒效应

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.

对于静止的目标.由于没有距离的变化,没有波长或频率的变化.

通常约定:如果目标移向雷达,则其速度为负,如果目标远离雷达,则其速度为正.

对于多普勒雷达:

2Vrfdop 

频率变化大(相移大)则径向速度大,正比关系.负号表示方向不同.

Vr是目标沿雷达波束径向的速度, fdop是由于目标做向着雷达或是离开雷达的运动而产生的多普勒频移, 是传输的电磁波的波长.

2.5.2 WSR-88D和CINRAD的速度探测方法

WSR-88D和CINRAD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测量.这种测速技术叫做”脉冲对处理”.

全相干

WSR-88D是一种全相干雷达，这是指每个脉冲的位相都是已知的。每个发射脉冲的频率是常数，其位相对于一个内部参考信号而言是相同的。当脉冲返回时，与参考信号做比较以确定位相。任何脉冲到脉冲的位相变化可以被计算。位相变化直接与目标的运动相联系。

目标物沿雷达波束径向速度的表达式: Vr

2.5.3最大不模糊速度与速度模糊

多普勒天气雷达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Vmax.代入目标物沿雷达波束径向速度的表达式,得最大不模糊速度公式: PRF4 VmaxPRF4

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。如果对于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。

2.5.4获取I和Q值

2.5.4.1 I和Q分量

由于位相矢是一个矢量,它既有大小又有方向（位相角）,并有X和Y方向的分量.

在WSR-88D的信号处理过程中,将位相矢在X方向的分量叫做I分量,在Y方向分量叫做Q分量.

I和Q分量包括了产生反射率因子、径向速度和速度谱宽数据的全部必须的信息。

信号的振幅（最终的反射率因子产品）和位相是直接根据I和Q值计算的。 脉冲对相移也可直接由I和Q值计算得到，再产生径向速度和速度谱宽数据。 (不要管I和Q怎么来的,雷达一开机就出这两个值.)

2.5.4.2确定目标运动方向

单独的I值对于确定目标的方向（向着雷达或离开雷达）是不充分的。 I和Q值一起提供目标的速度和方向。

用你的右手，从位相矢1转到位相矢2的方向弯曲你的手指。

如果你的大姆指的指向远离你，那么目标运动是远离雷达的。

如果你的大姆指指向你，那么目标运动是向着雷达的。

用位相矢计算径向速度的例子,教材39页.

2.5.5基数据的产生

2.5.5.1距离库和距离门

两个目标物之间的距离必须超过脉冲长度h的一半才能被雷达区分开. WSR-88D和CINRAD,距离库对应收集数据的最高分辩率为h/2.

2.5.5.2反射率因子数据

dBZ估计的四个步骤:

1取得每个0.13海里距离库的平均功率

2根据4个连续的0.13 海里（250米）距离库获取平均回波功率。由于用了4个距离库，所以反射率因子的最好分辨率是0.54海里（1000米）

Pr.54PPPPr1r2r3r4

4

3根据雷达气象方程

2PrZr

c 求出反射率因子Z

4用dBZ=10lgZ

把Z转换成dBZ

2.5.5.3平均径向速度数据获取步骤

①为了使对每个0.13海里的距离库的速度估计误差不大于2节（1米/秒）， 需要40-50个脉冲对。

②求脉冲对位相矢和：

这一步使用位相矢来代表脉冲对。

从X轴正向算起到位相矢方向的角代表脉冲对的相移，相矢的大小是每个独立脉冲所对应的位相矢的标积（回波功率）。对脉冲对位相矢做矢量求和，数值较大的位相矢（较高的反射率因子）对平均径向速度估计有相对大的影响。因此，速度估计是以回波功率为权重做平均值估计的。较大的散射体（目标物）返回较高的功率，在速度平均时有大的权重。较大的目标倾向于沿平均气流移动，所以速度估计不会被较小的目标干扰，较小目标倾向于按微尺度气流运动。

③赋给每个0.13海里的距离库一个平均径向速度，直到距雷达124海里为止。显示在PUP图形屏幕的分辩率与所选择的显示分辩率有关。

2.5.4.4 谱宽数据

谱宽是一个距离库内速度离散程度的度量。

换言之，它是距离库内速度估计方差的度量，它与距离库内的各个反射体的运动速度和方向的差别成正比。

谱宽数据可用来对径向速度数据的可靠性进行检验。

高谱宽值可以表明速度没有代表性，其原由有可能是湍流或强切变区。 导致高谱宽值的气象条件是类似雷暴、风切变、湍流和边界（如锋面）等现象。

2.6 WSR-88D和CINRAD雷达的取样技术

为解决”多普勒两难”问题,多普勒天气雷达使用不同的脉冲重复频率PRF测量反射率因子和速度数据.用低的PRF测反射率因子,高的PRF测速度.

WSR-88D使用的一组PRF样本

说明：1号只要距离产品，8号只要速度产品，现在98D只用1到5

号

2.6.1两种基本取样模态

2.6.1.1 连续监测模态CS

连续监测模态CS是使用一个常定的低脉冲重复频率PRF取样以便确定准确的目标位置和强度.相应的最大不模糊距离Rmax较大,所以不需要使用距离去折叠算法.

2.6.1.2连续多普勒模态CD

连续多普勒模态CD是使用一个常定的高脉冲重复频率PRF取样以便测量准确的速度和谱宽数据.相应的最大不模糊距离Rmax较短大,所以必须使用距离去折叠算法.

2.6.2 三种取样方式

2.6.2.1分离扫描方式CS/CD

雷达在某个仰角分别使用CS和CD模态进行重复扫描.(通常在低仰角使用).

2.6.2.2交替扫描方式B

这种技术是在某个仰角交替使用高低脉冲重复频率PRF.(特点:有两个PRF)

2.6.2.3不考虑距离折叠的连续多普勒方式CDX

这是一种在较高仰角只使用高的脉冲重复频率PRF获取反射率因子和速度数据的技术.(纯粹多普勒模式,无距离折叠,不发两种PRF)

2.6.3 体积扫描模式VCP

2.6.3.1 VCP11

该体扫模式5分钟完成14个仰角的扫描.对于最低的两个仰角,采用分离取样方式CS/CD;中间的5个仰角采用交替取样方式B;上面的7个仰角采用不考虑距离折叠的连续多普勒方式CDX.

2.6.3.2 VCP21

该体扫模式6分钟完成9个仰角的扫描.对于最低的两个仰角,采用分离取样方式CS/CD;中间的4个仰角采用交替取样方式B;上面的3个仰角采用不考虑距离折叠的连续多普勒方式CDX.

2.6.3.3 VCP31和VCP32

这两种体扫模式10分钟完成5个仰角的扫描。对于使用长脉冲的VCP31，最低3个仰角采用分离取样方式CS/CD，剩下的2个仰角采用不考虑距离折叠的连续多普勒方式CDX。对于使用短脉冲的VCP32,最低2个仰角使用分离取样方式CS/CD，剩下的三个仰角采用交替取样方式B。

2.7本章小结

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

磁波的后向散射。粒子的后向散射能力用其后向散射截面表示。一般来说，随着粒子尺度的增大，降水粒子的后向散射能力也迅速增大，但增大的过程不是单调的，而是有起伏的。在降水粒子不太大时，水球的后向散射能力大于同尺寸的冰球，而在降水粒子很大时，水球的后向散射能力小于同尺寸的冰球。

S波段和C波段的雷达波在传播过程中主要受到降水的衰减，衰减是由于降水粒子（雨滴，雪花，尤其是冰雹）对于雷达波的散射和吸收造成的，降水（尤其是冰雹）可以对C波段雷达波的传播造成明显的衰减，而对于S波段雷达波的衰减不大。雷达在传播过程中会微微向下弯曲，但弯曲的曲率小于地球的曲率，因此，随着距离的增加，到地面的距离也随之增加。当大气低层出现明显的逆温或湿度随高度迅速降低时，大气折射指数随高度迅速降低，因此雷达波传播会产生超折射的现象。在利用PUP显示雷达回波时，所标注的回波所在高度是假定大气为标准大气情况下计算得到的高度。由于实际大气和标准大气有差别的，标注的回波高度与实际的回波高度之间是有差别的，有时差别可能还很大。

从雷达回波中提取的反映降水系统状态的三个基本量是反射率因子，平均径向速度和径向速度普宽。在雷达测得目标物的回波功率后，根据气象雷达方程可以求得反射率因子。气象雷达方程指出雷达的距离的平方成反比。在瑞利散射条件满足的情况下，降水粒子集合的反射率因子等于单位体积内所有粒子直径6次方之和，它只与降水粒子本身的尺度和数密度有关，与雷达特性和降水到雷达的距离无关。多普勒天气雷达发射的每个脉冲的初位相是相同的，因此可以确定相继返回的雷达脉冲之间的位相差。目标物沿雷达径向的速度与相继两个脉冲间隔内目标物沿雷达径向移动的距离成正比，也就是与相继返回的雷达回波脉冲之间的位相差成正比。通过测量相继返回的回波脉冲对之间的位相移（位相差），可以确定目标物沿雷达径向移动的速度。实际上，平均径向速度是通过几十个脉冲对相移的平均值确定的，而相应的标准差即为谱宽。

多普勒天气雷达的最大不模糊距离（最大探测距离）与雷达的脉冲重复频率成正比，相应的最大不模糊速度与雷达的脉冲重复频率成正比，与雷达波长成正比。因此，不存在一个脉冲重复频率使用的最大不模糊距离较大，同时最大不模糊速度也较大。对于相同的脉冲重复频率,C波段雷达的测速范围大约只有S波段雷达测速范围的二分之一。

基数据中的反射率因子是通过对沿雷达径向的四个取样体积平均得到的，其径向分辨率相当于4个取样体积的长度，方位角方向的分辨率与取样体积在方位角方向的分辨率相同。平均径向速度和谱宽的分辨率与雷达取样体积大大小一致。对于SA和SB型雷达，基数据中反射率因子的分辨率为1km³1°,而径向速度和谱宽的分辨率为0.25km³1°.

第四章 雷达数据质量控制

1、新一代雷达基数据的质量控制主要受（地物杂波）、（距离折叠）、（速度模糊）三个因素的影响。

2、地物杂波可以分为（普通地物杂波）、（异常地物杂波）。地物杂波影响（基本产品）和（导出产品），特别敏感的是（降水估计）。

3、普通地物杂波在平均径向速度产品上的特征是一个接近（零速度值）的大片区域镶嵌着孤立的（非零速度值），普通地物杂波在谱宽产品上表现为一些孤立的非零值镶嵌在接近零的（谱宽场）中间

4、异常地物杂波是由雷达波束的（超折射）造成的地物回波。

5、超折射一般发生在温度随高度升高而（增加）或湿度随高度增加而（迅速减少）的大气层。

6、残留杂波产生的方式有两种，一是杂波滤波器只可去除有限数量的信号功率，二是与一个杂波目标相联系的速度值也许落在槽口宽度之外，使杂波信号得以保留。

7、杂波抑制的副作用是，对反射率因子的过低估计会影响所有基于反射率因子的导出产品。

8、距离折叠算法只对（径向速度）和（谱宽）产品实施，（反射率因子）产品不实施距离去折叠算法。

9、如果某处速度值不确定，则（标为紫色）

10、

简答题

1、适当杂波抑制的优点是什么？

（1）、使基数据整体质量得到明显改善；

（2）、增加了来自第一程以远的速度数量；

（3）、改进停留在晴空模的能力；

（4）、减少CMP31中的速度退模糊失败率。

2、地物杂波抑制的局限性是什么？

（1）、不适当的抑制会给产品带来负面影响；

（2）、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。

3、什么叫距离折叠？什么叫速度模糊？

当目标物位于最大不模糊距离以外时，雷达却把目标物显示在rmax以内的某

个位置，我们称为距离折叠。

如果一个目标在两个脉冲的时间间隔期间移动的距离太远，他的真实相移超过了180度，将赋予一个小于180度的值，那么速度的第一猜值不正确，成为速度模糊。

4、指出超折射造成的地物杂波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？

平坦地面呈辐射状排列的短线，在山区结实的米粒状。表示大气的折射指数随高度迅速降低，逆温的情况，在低空温度随高度增加，绝对湿度随高度迅速降低，干暖盖。

5、速度退模糊的计算公式是什么？其算法的主要思路是什么？CINRAR-SA雷达速度退模糊算法的主要步骤是哪几步？

公式是V=Vfirst±2nVmax

速度退模糊算法本质上是根据连续性原则将每个速度初猜值与他的周围相邻速度值相比较，如果一个速度值与相邻速度值显著不同，则试图用另一个可能值替换那个速度初猜值。

步骤，径向连续性检查，九点平均，扩展搜索，环境风表。

第五章 对流风暴及其雷达回波特征

1、对流风暴分为哪几种类型？普通单体和超级单体

答：普通单体风暴、多单体风暴、线风暴（飑线）和超级单体风暴

2、普通单体风暴的生命史分为哪几个阶段？每个阶段的主要特征是什么？ 答：塔状积云阶段、成熟阶段、消亡阶段

塔状积云阶段：由上升气流所控制，回波向上、向下同时增长，但是，回波不接地。

成熟阶段：上升气流和下沉气流共存，雷达回波接地。

消亡阶段：下沉气流所控制，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。

3、雷暴产生的环境条件主要有哪些？P92

答：环境的热力不稳定、风的垂直风切变、水汽的垂直分布，触发机制（抬升条件）

4、什么是对流有效位能？

答：对流有效位能（CAPE）是气块在给定的环境中绝热上升时的正浮力所产生的能量的垂直积分，是风暴潜在强度的一个重要指标，是用来衡量热力不稳定大小

的最佳参量。

5、垂直风切变对雷暴发展的主要作用是什么？

答：在一定的热力不稳定的条件下，垂直风切变的增强将导致风暴进一步加强和发展。

A、垂直风切变能够使上升气流倾斜，这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。

B、可以增强中层干冷空气的吸入，加强风暴中的下沉气流和低层空气的外流。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。

C、对流风暴的组织程度与强度与环境风的垂直切变有很密切的关系。

5、触发对流的抬升条件有哪些？P94

答：触发对流的抬升条件大多由中尺度系统提供，如锋面、干线、对流风暴的外流边界（阵风锋）、海（陆）风锋、重力波等，此外地形的抬升作用也可以触以或加强对流。需要特别指出的是边界层辐合线的作用。

6、什么是边界层辐合线？

答：边界层辐合线所涵盖的范围很广，包括锋面、干线、对流风暴的外流边界（阵风锋）、海（陆）风锋等在边界层内形成风场辐合的系统。边界层辐合线在新一代天气雷达反射率因子图上呈现为窄带回波，强度从几个dBZ到十几个dBZ。产生这样强回波的原因是由于水汽沿辐合线相对集中，造成较强抬升的缘故。对流风暴倾向于在边界层辐合线附近生成，尤其是在两条辐合线有交点附近生成。

7、风暴的运动特点是什么？P95

答：风暴运动是平流和传播的合成。由于风暴由流动的气流组成，因此，风暴具有平流运动，其中单个风暴单体是随着风暴承载层的平均气流方向而平流的。在风暴某侧由新生单体所引发的风暴运动自然数为传播。由于传播效应，风暴整体运动偏离风暴单体的运动方向。传播方向常常是新上升气流发展的方向。通常情况下，当环境为强气流所控制时，风暴运动主要取决于平流，而当对流层环境风场较弱时，传播对于风暴运动起着主导作用。

8、风暴传播运动受什么影响？

答：传播运动受以下因子影响：（1）风暴的内部特征，例如动力强迫和风暴引起的阵风锋辐合；（2）与风暴相互作用的外部环境特征，例如初始热力/湿边界、风辐合线和地形特征等。

9、什么是速度矢端图？P95

答：速度矢端图是将风向、风速随高度变化或风的垂直切变这一三维空间特征在一个采用极坐标系的平面上表示出来，是由各个层的切变风矢量组成的。极坐标系中风矢量以大小和方向来表示。矢量尾位于坐标原点，矢量上的箭头表示风的

去向，矢量的长度正比于风速的大小。

10、多单体风暴和超级单体风暴在速度矢端图上的特征？

答：（1）组织完善的多单体风暴的速度矢端图通常表现为基本上单一方向的风切变，这种风切变能促使新生单体在现存单体的有利一侧周期性地产生和发展，如切变足够强，那么多单体风暴将会发展成为超级单体风暴。

（2）超级单体风暴速度矢端图有明显特征表现为低层具有强的风切变和明显的速度矢端图曲率，这有利于强风暴的旋转潜势。（或者超级单体风暴速度矢端图通常在风暴入流层中呈现出强烈的顺时针切变---小节）

多单体风暴和超级单体风暴在整个对流层中，它们的风矢量的垂直切变没有明显的差别。它们之间最大的差别在于云底以下低层中风矢量随高度的变化。

11、垂直风切变与水平涡度间的关系？P98

答：速度矢端图上某层的水平涡度矢量指向此层风切变矢量的左侧并与其成90度交角。水平涡度大小与此层的平均风切变大小成正比。

12、什么是相对风暴气流？

答：相对风暴气流是指在某个层次上，相对于地面的风速V减去风暴运动速度C，即Vr=V-C（注：是矢量差）。

13、相对风暴气流与降水的关系？

答：相对风暴气流在一定程度上决定了降水分布。由于降水形成于凝聚层（或其上），相对风暴气流在这一层上尤为重要，表现在：

（1）如果降水降落到风暴低层气流入流处，那么风暴的进一步发展受到抑制。

（2）如果相对风暴气流携带着降水远离风暴低层气流入流处，那么新生单体将会重新获得不稳定能量，相对风暴气流能导致风暴一侧辐合的加强，从而使得新生单体在此侧周期性地产生和发展。所以，相对风暴气流对风暴的生成和发展起着重要的作用。

14、沿流线方向涡度对旋转作用是什么？

答：沿流线方向涡度决定了上升气流所产生的旋转的潜势。（或顺流线方向的水平涡度分量决定了与上升气流中心相关的水平涡度的强度-----小节）

15、什么是相对风暴螺旋度？

答：（1）相对风暴螺旋度是指相对风暴风场和顺流线方向涡度的积分效应；

（2）其大小与速度矢端图上两个层次之间相对风暴风所扫过的区域面积成比例；

（3）能够用以估计风暴从上升气流中获得的旋转潜势的大小。（以上三条是小节内容P102）

16、相对风暴螺旋度的物理意义？

答：相对风暴螺旋度是衡量风暴旋转潜势的具有明确意义的物理量。相对风暴螺

旋度取决于沿相对风暴气流流线方向的水平涡度。

相对风暴螺旋度反映了一定气层厚度内环境风场的旋转程度和输入到对流体内环境涡度的多少，其量值反映了低层入流运动方向旋转的强弱。单位为m2²s-2。当沿流线方向强涡度与低层强相对风暴气流相结合时，相对风暴螺旋度或旋转潜势尤其大。

23 给出中气旋的定义

定义1、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连的小尺度涡旋，满足一定的切变、垂直伸展和持续性判据。切向速度与半径成正比，在中气旋核外，切向速度与半径成反比。满足以下判据：

（1） 核区直径（最大入流速度和最大出流速度间的距离）小于等于10

公里，转动速度（最大入流速度和最大出流速度绝对值之和的二分

之一 ）超过所给的判据；

（2） 垂直延伸厚度大于等于风暴垂直尺度的三分之一；

（3） 上述两类指标满足的持续时间至少两个体扫。

中气旋分为强中气旋、中等强度中气旋、弱中气旋。

定义2、

24 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？

定义：具有深厚持久的中气旋的单体风暴为超级单体风暴。

深厚持久的中气旋才是超级单体风暴最本质的特征。

低层：有钩状回波、入流缺口、反射率因子高梯度区；{低层的钩状回波---强降水包括着中气旋（前侧V型缺口回波表明强的入流气流进入上升气流，后侧V型缺口回波表明强的下沉气流并有可能引起破坏性大风）、}

中层：有界弱回波区、回波顶位于有界弱回波区之上，弱回波区WER、 中高层：悬垂回波结构。

有利的环境条件：丰富的低层水汽、大的垂直不稳定度、强的对流前的逆温盖

//强降水超级单体，云低有降水，中气旋被降水区包围，弱回波区宽大。

第三节 强风暴的雷达回波特征

1、对流风暴可以分为以下四类：

前三类风暴可以是强风暴，也可以是非强风暴。而第四类风暴一律是强风暴。

P102

2、脉冲风暴的定义：脉冲风暴是发展迅速的强风暴，它产生于弱的垂直风切变环境中，同时环境具有较厚的低层湿层和高度的垂直不稳定性。P102

3、强脉冲单体产生的强天气通常局限于生命史较短（约5-15min）的下击暴流、冰雹（直径通常小于2. 5cm）以及弱的（如非超级单体）龙卷，然而，强烈的微下击暴流和大冰雹偶尔也会出现。P102

4、脉冲风暴的回波结构有三个特点之间；2）强回波中心值一般大于50dBZ；3）强中心所在的高度也较高，一般在-10℃等温线的高度左右。P102

5、中等到强垂直风切变环境中的多单体非强风暴和强风暴雷达回波的主要区别：前者在低层无弱回波区，风暴中不存在强烈的上升气流；后者在低层有弱回波区（WER）和中高层有回波悬垂，有强的上升气流。P105

6、强风暴中低层的若回波区的形成：由于低层上升气流速度较强，使在该处形成的降水质点被携带上升，加上风暴顶的辐散和环境风的影响，形成了低层无回波或回波强度很弱的弱回波区（WER）。P106

7、是超级单体风暴最本质的特征。超级单体风暴只产生在等到强的垂直风切变环境中。P109

8、依据对流性降水强度和空间分布特征对超级单体风暴进行分类，分为：超级单体风暴，强降水超级单体风暴、弱降水超级单体风暴。P109

9、持续15分钟以上的BWER是与相联系的，意味着一个中气旋的存在。P109

10、 经典超级单体风暴在不同高度上的回波特征：低层有钩状回波，中层有

有界弱回波区，中高层 有悬垂回波。P109

11、 强降水超级单体风暴通常在低层具有度）和弱的对流前逆温层顶盖的环境中得以发展和维持。P112

12、 雷达所探测到的强降水超级单体风暴在低层的反射率因子回波特征及其意义表述如下：P114

1）宽广的钩状、逗点状和螺旋状的回波表明强降水包括着中气旋；

2）前侧V型缺口回波表明强的入流气流进入上升气流；

3）后侧V型缺口回波表明强的下沉气流，并有可能引起破坏性大风。

13、 弱降水超级单体风暴出现的环境低层具有高度LFC，几乎所有的弱降水超级单体都出现在干线（露点锋）附近。P114

14、 弱降水超级单体风暴的弱降水的出现可归因于冰雹组成，而不是由无数小雨滴组成的。因此，弱降水超级单体风暴中不存在强烈蒸发冷却的下沉气流。P116

15、 超级单体风暴与其他强风暴的本质区别在于超级单体风暴含有一个深厚的中气旋。P116

16、 中气旋的定义：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。1）核区直径小于等于10km；转动速度超过一定的数值；2）垂直延伸厚度大于等于风暴垂直尺度的三分之一；3）上述两类指标都满足的持续时间至少为两个体扫。P116-119

17、 雷达的两个固有局限性对识别中气旋的影响：P120

答：雷达的两个固有局限性，即波束中心高度随距离增加而增加以及波束宽度随距离增加而展宽，对于探测中气旋有很大影响。第一个局限性使得雷达无法探测到远距离处中气旋的下部甚至完全探测不到中气旋。第二个局限性使得雷达对中气旋识别的难度随着距离的增大而增加，超过一定距离（比如200km以外），基本无法识别中气旋。

18、 中气旋的生命史可分为生成阶段、成熟阶段和消散阶段。各阶段的特征为：P120-122

答：（1）生成阶段：生成阶段中气旋的速度分布具有起源于中层（大概5km高度）并向上、向下增长的特征。同时，在中气旋底部以下常伴有相应尺度的辐合现象（如果回波功率足够强到能产生速度回波的话）。

（2）成熟阶段：成熟阶段是中气旋强度最强的阶段，具有最大的旋转速

度和形成龙卷的最大潜势。在此阶段中气旋核已达到最低层，并且其伸展的厚度已达到最深。在这一阶段，中气旋在四个不同高度层的速度特征为：一、在低层，上升气流下方的辐合和中气旋的旋转相结合，产生辐合旋转；二、在中下层，为纯粹的旋转；三、在中上层，风暴顶部的辐散和中气旋的旋转相结合，产生辐散旋转；四、中气旋顶以上的风暴顶部，只存在纯粹的辐散。

（3）消亡阶段：消亡阶段以中气旋的高度迅速降低为开始，并且其旋转速度不断减小。最终，中气旋只存在于一很浅薄的层内，并且低层通常伴有辐散气流。

19、飑线的定义：飑线是呈线状排列的对流单体族，其长和宽之比大于5：1。P122

20、 飑线的结构越均匀（线性），则沿着飑线越不容易产生灾害性天气。飑线的断裂处往往是强天气容易发生的地方之一。而飑线非断裂处容易形成灾害性天气的地方可以通过低层强的反射率因子梯度、中层的悬垂回波以及回波顶位置从风暴核心上方移到飑线前沿上方来识别。如果飑线移近某些低层边界（指某种不连续面，如锋面、干线、辐合线和切变线等），则在飑线和边界的交汇处附近的风暴可能成为强风暴，甚至成为超级单体风暴，并且一直持续到飑线离开边界之时。P123

第四节 超级单体风暴动力学

1、当风暴中的上升气流与环境的垂直切变气流相互作用时，水平涡度将倾斜为垂直涡度，结果使得气旋性涡旋在初始上升气流的右侧，反气旋性涡旋在初始上升气流的左侧得以发展，从而形成一对涡偶。P124

2、冷池与风暴发展的关系密切，表现在：1）在弱垂直风切变环境中，由于风暴冷性外流气流很快切断低层的暖湿气流，从而使得风暴生命史较短；2）强的垂直风切变（大约10-2/s）能使风暴维持较长时间。P125

3、风暴的分裂过程能够产生气旋和反气旋旋转的风暴对，并分别移向风暴承载层平均风的右侧和左侧。在北半球，气旋式持续旋转风暴出现的频率比反气旋式旋转风暴出现的频率大得多。P126

4、非超级单体风暴主要是由大气层结不稳定和沿阵风锋的气流辐合驱动的。P128

第六章 灾害性天气的探测与预警

第6.1-6.3节

1、灾害性天气与强的上升气流和下沉气流的发展有关，并且强的上升与下沉气流以及环境风切变之间的相互作用有关。

2、强对流风暴能够产生龙卷、灾害性大风、冰雹和暴洪等多种灾害性天气。由对流造成的灾害性天气指的是：下沉气流造成的地面阵风速度超过18米/秒，任何形式的龙卷，直径大于2厘米的冰雹以及暴洪。

第一节

1、龙卷是对流云产生的破坏力极大的小尺度灾害性天气，最强龙卷的地面风速介于110—200米/秒之间。绝大多数龙卷都是气旋式旋转，只有少数龙卷是反气旋式旋转。

2、龙卷气流的结构通常分为五个区，分别为外流区（Ⅰ区）、核心区（Ⅱ区）、角流区（Ⅲ区）、入流区（Ⅳ区）、对流区（Ⅴ区）。龙卷漏斗是由内层气流（即对流云底部向下伸展并逐渐缩小的涡旋漏斗）和外层气流（即地面向上幅合合并的涡旋气流）双层结构所构成。漏斗内层为下沉运动，外层为上升运动。龙卷的形态主要取决于其旋转比，即龙卷中上升气流边缘的切向速度和龙卷内平均上升气流速度之比。旋转比越大，龙卷的尺度越大。

3、一般用Fujita等级或Fujita-Pearson等级来确定龙卷风的强度。 (F0—F5)

4、龙卷等级的确定往往需要航拍照片才能确定，龙卷的强度和尺度有三个参数：F等级、Pearson路径长度等级和Pearson路径宽度等级确定，这一概念称为FPP等级。

5、龙卷分为两种类型，分别是超级单体风暴产生的龙卷和由非超级单体风暴产生的龙卷。

7、有利于超级单体龙卷生成的天气条件：

①F2以上的灾害性龙卷绝大多数是由超级单体产生的，超级单体龙卷与持续的深厚的中气旋密切相关。对大多数超级单体龙卷来说，相应的天气背景通常对应大的 CAPE值和大的垂直风切变。但是，有很多的CAPE和垂直风切变的条件下没有龙卷产生的例子。超级单体的预报并不等于同于超级单体龙卷的预报。研究表明不稳定环境的低层垂直风切变是中层气旋（3—10公里）的涡度来源，而龙

卷似乎与低层（1公里以下）中气旋的联系更加密切。数值模拟表明，降水的水平再分布取决于中层中气旋和中层相对风暴气流的相对强度。

②对于中层中气旋的形成最重要的是风暴入流层内的垂直切变。一个常用的标志入流层垂直风切变大小的量是相对风暴环境螺旋度SREH。能量螺旋度指数（EHI）有相对风暴环境螺旋度（SREH）和对流有效位能（CAPE）组合而成。

③对与F2级以上的龙卷，通常都发生在比较低的抬生凝结高度LCL（即大的边界层相对湿度）和比较大的低层风的垂直切变（指0—3公里，尤其是0—1公里间的垂直风切变）。抬生凝结高度越低，低层风的垂直风切变越大，越有利于F2级以上龙卷（包括超级单体和非超级单体龙卷）的产生。抬升凝结高度大于1200米会大大降低龙卷产生的概率，由于较低的边界层相对湿度导致蒸发冷却，下沉出流加强，低层中气旋会被切断。

8、超级单体龙卷的雷达识别

①龙卷的预警通常是建立在雷达探测到中气旋的基础上。一般来说，中层中气旋越强，出现龙卷的概率越大。预报员一般只有雷达探测到强烈中气旋或者扩展到低层距地面1公里以内的中等以上强度中气旋的情况才发布龙卷警报。龙卷超级单体模型：P135页

②龙卷涡旋特征（TVS），在雷达径向速度图上有时还能识别一种与龙卷紧密关联的比中气旋尺度小旋转快的涡旋，在速度图上表现为像素到像素的很大的风切变，称为龙卷涡旋特征，英文缩写为。

TVS的定义有三个指标，包括切变（首要）、垂直方向伸展以及持续性。切变在三个指标中最重要。切变指的是相临方位角径向速度的方位（或像素到像素）切变值。技术上，切变可以定义为气流最大内流速度和最大外流速度之间的差除以两者相隔的距离。

9、非超级单体龙卷的生命史可分为三个阶段：生成阶段、成熟阶段和消亡阶段。非超级单体龙卷的预报在于考虑大气的CAPE，地形导致的辐合线的存在或者中尺度边界的相交。

第二节

1、对流风暴中强烈的上升气流是产生大冰雹（直径在2厘米以上）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。

2、大冰雹常常和超级单体紧密相连，它形成并降落在中气旋周围的钩状回波附近（或弱回波区附近）的强回波中。这里的强回波是由于后向散射能力很强的大冰雹所造成的。

3、大冰雹形成和增长过程与上升气流的速度大小有关，还与上升速度最强的核心周围的中等强度的上升气流区域的大小有关。影响冰雹尺寸的另一个因素是冰雹降到热闹规划融化层（通常认为近似等于环境湿饱和温度为0度的高度）以下的融化。

4、大冰雹的多普勒天气雷达探测

①回波强度最大值及所在高度，有界弱回波区BWER或弱回波区WER区域大小，垂直累积液态水含量VIL（雷达产品之一）的大值区等都是判断强降雹潜势的指标。这些强度回波实际上反映了雹暴的三维结构，所以必须应用体积扫描资料。 ②一般的说，发生大冰雹的潜势与风暴的强度直接相关，而风暴的强度取决于上升气流的尺度和强度。雹暴通常与大片的强的雷达回波相联系。而相对风暴气流对冰雹的成长有重大影响，由于该气流在相当大的程度上决定了穿过上升气流的冰雹轨迹。当冰雹穿过宽阔的包围在强烈的上升气流核边缘的中等强度上升气流区时，对形成大冰雹最有利。

③具有宽阔的弱回波区（WER）或有界弱回波区(BWER),特别是当它们上方存在强反射率因子核的风暴最有利于大冰雹或降雹的发生。下落的冰雹开始融化的高度对落到地面的冰雹尺寸和数量有重要影响。

④需要指出的是，特别简单有效的判断有无大冰雹的方法是根据强回波区相对于0度和-20度等温线高度的位置。强回波区必须扩展到0度等温线以上才能对强冰雹的潜势有所贡献。当强回波区扩展到-20度等温线高度之上时，对强降雹的潜势贡献最大。一般在45—55bBZ之间才算强回波。

⑤如果垂直累积液态水含量（VIL）密度超过4g.m-3，则风暴几乎肯定会产生直径超过2厘米的大冰雹。

⑥风暴顶辐射是与风暴中强上升气流密切相关的小尺度特征。它提供了上升气流强度的一个度量，可以与最大冰雹尺寸相关联，并且是风暴强度变化的一个早期指示。

⑦、三体散射长钉（TBSS）是由包含大的水凝结物如大的冰雹对雷达波的非瑞利散射（米散射）所引起的。根据Zrnic的推理，这个过程由下列步骤组成：①向前的雷达波束的一部分被大的降水粒子（如冰雹）散射到地面；②地面将散射波反射回空中的由降水粒子构成的强散射到地面；③由地面反射到空中的有降水粒子构成的强散射区域的雷达波又被散射回雷达。

⑧对于S波段（10CM）雷达，出现三体散射现象表明风暴中存在大冰雹。

对于C波段（5CM）雷达，三体散射现象比在S波段雷达情况下出现的机会大一些。但此时，三体散射的出现不一定表明大冰雹的存在。在这一波段，小波段也可以造成三体散射现象。

第三节

1、在地面附近形成17.9米/秒（八级风）以上的向外爆发的出流的强下沉气流称为下击暴流。它是一股很强的从风暴云向下冲出，到近地面附近呈直线向下辐散的气流。下击暴流按尺度可分为两种：①微下击暴流：水平辐散尺度小于4KM，持续时间为2—10min；②宏下击暴流：水平辐散尺度≥4KM，持续时间为5—20min，此类简称下击暴流。下击暴流常常包含在一个孤立的风暴或风暴系统的

出流之中。

2、湿对流中下沉主要强迫机制包含在垂直运动方程之中：式（6.1），等式右边第一项代表扰动气压的垂直剃度，第二项代表气块理论中考虑的热浮力项，第三项代表扰动压力的浮力项，第四项代表云、水和冰等水凝结物的重力拖拽作用。

3、在弱的垂直切变条件下只有一种类型的强对流风暴，即脉冲风暴。与脉冲风暴相伴随的最常见的强对流天气就是下击暴流，其中大多数是微下击暴流，这大概是由于脉冲风暴通常有比较小的尺寸。分为湿微下击暴流和干微下击暴流。

4、干微下击暴流是指在强风阶段不伴随（或很少）降水的微下击暴流，它主要是由浅薄的、云底较高的积雨云发展来的；一般来说，这类下击暴流事件的发生类似“脉冲”，通常与弱的垂直风切变和弱的天气尺度强迫相联系。这类下击暴流的雷达回波一般比较弱。

湿微下击暴流经常是指伴随着大雨的下击暴流，它是湿润地区下击暴流的主要形式。湿微下击暴流往往产生于较湿边界层和较浅薄的云下层环境中。由于湿微下击暴流与强降水密切相关，所以湿微下击暴流通常伴随着强的雷达反射率因子。

5、产生湿微下击暴流的环境通常具有弱天气尺度强迫和强垂直不稳定的特点。

6、湿微下击暴流常常与强脉冲风暴相伴随。同时，它也与组织结构完好的多单体风暴及超级单体风暴相伴发生，这些风暴均能够维持反复出现的灾害性外流风。

7、弓形回波归纳为经典弓形回波（BE）、弓形回波复合体（BEC）、单体弓形回波（CBE）和飑线型弓形回波（SLBE）。

8、弓形回波形成的方式：第一种方式是由松散的单体组合并演变为经典弓形回波、弓形回波复合体或单体弓形回波；第二种方式是由直线型飑线演变成经典弓形回波、弓形回波复合体或飑线型弓形回波；第三种是由超级单体风暴演变为单体弓形回波、经典弓形回波或弓形回波复合体。

9、“显著弓形回波”特征：①在弓形回波前沿（入流一侧）存在高反射率因子剃度区；②在弓形回波入流一侧存在WER（初级阶段）；③回波顶位于WER或高反射率因子剃度区之上；④弓形回波的后侧存在弱回波通道或RIN；表明存在强的下沉后侧入流急流。显著弓形回波意味着比普通弓形回波增加的灾害的潜势。

10、显著弓形回波往往出现在大的层结不稳定和中等到强的垂直风切变。

11、超级单体中深厚的辐合区DCZ的探测和识别可以用来预警极端的地面大风。

12、预示地面大风的与弓形回波、飑线或超级单体相联系的径向速度特征；中层径向辐合（），它被定义为一个对流风暴中层（通常3—9KM）的集中的辐合区。MARC特征被假定为代表由前向后的强上升气流和后侧入流急流之间的过度带。如果在3—7KM的范围内速度值达到25—50m/s，则认为MARC特征是显著的。

第6.4-6.6节

1、龙卷共有（ ）等级，其划分标准是

（ ），龙卷的预警通常是建立在（ ）的基础之上。

2、F2以上的龙卷绝大多数是由超级单体产生的，而超级单体与持久的（ ）密切相关。

3、对于大多数超级单体龙卷来说，相应的天气背景通常对应着（ ）和（ ），而比较低的抬升凝结高度和比较的（ ）的垂直切变，更有利于F2以上龙卷的产生。

4、超级单体风暴都具有一个中层中气旋，而龙卷往往伴随着（ ）的出现才产生的。

5、对流风暴中（ ）是产生大冰雹的必要条件。而大的对流有效位能和较大的垂直风切变是产生大冰雹的有利条件。

6、大冰雹常常和超级单体紧密联系，它形成并降落在中气旋周围的钩状回波附近的（ ）中，大冰雹的形成和增长与风暴的强度有关，而风暴的强度又与（ ）有关。

7、大冰雹的形成和增长的过程与上升气流的速度大小有关，但不是唯一因子，冰雹增长的大小还和上升速度最强的核心区周围的（ ）区域的大小有关。

8、根据冰雹的增长特征，与上升气流强度和区域有关的（ ）和（ ）是大冰雹天气很有价值的指标。

9、具有宽阔的弱回波区或有界弱回波区，特别是当他们上方存在（ ）的风暴最有利于大冰雹或强降雹的发生。

10、 特别简单有效的判断有无大冰雹的方法是根据强回波区相对于（ ）和（ ）等温线高度的位置；强回波必须扩展到（ ）等温线以上才能对强降雹的潜式有所贡献；当强回波区扩展到（ ）高度以上时，对强降雹的贡献最大。除了由反射率因子的三维空间结构来判断大冰雹的存在外，还可以根据（ ）值的大小判断大冰雹出现的可能性。

11、 （ ）是与风暴中强上升气流密切相关的小尺度的特征，他提供了上升气流强度的一个度量，可以与最大冰雹尺寸相关

联，并且是风暴强度变化的一个早期指示。

12、

13、

14、

15、 由大冰雹对雷达波的非瑞利散射引起的一种雷达回波假象，称为对于S波段雷达，出现三体散射现象表明风暴中存在出现三体散射是大冰雹存在的（ ）条件，而不是（ ）脉冲风暴是产生在（ ）条件之下，与（ ）。 （ ），反射率因子强度超过（ ）。 条件，因此三体散射可在业务上被用作大冰雹预警的一个指标。 脉冲风暴相伴随的最常见的强对流天气就是（ ），其中大多数是（ ）。

16、 提前预警下击暴流的主要线索是与下击暴流相伴随的（ ），即雷达在探测到空中气流辐合的情况下发出下击暴流预警；深厚辐合区DCZ和（ ）也可用来预警极端的地面大风；（ ）回波是产生地面非龙卷风灾的典型回波结构；很多数值实验表明显著弓形回波往往出现在大的（）和中等强度的垂直风切变中。

17、 短时暴雨是由相对较高的降水率（ ）而造成的。

二、简答题

1、简述出现三体散射现象的原因

2、给出龙卷涡旋特征TVS的定义和相应的三个指标

3、简述灾害性大风的成因，何谓下击暴流？

4、何谓暴洪，其取决的两个方面是什么？

5、简述强对流天气预警步骤。

6、简述产生大冰雹的有利因素。

第七章 雷达产品与算法

第7.1-7.4节

1、雷达提供3种基数据：反射率因子、平均径向速度及谱宽

2、雷达产品分为基本产品和导出产品

3、基本产品是指由基数据直接形成的不同分辨率和数据显示级别的反射率因子、平均径向速度和谱宽。

4、导出产品指经过RPG中气象算法处理后得到的产品。最重要的算法风暴单体识别与跟踪算法（SCIT）、冰雹探测算法、中气旋探测算法、VAD风廓线算法以及降水算法。

5、降水算法估计的降水量、基于速度的算法产生的速度导出产品都到距雷达230KM，风暴识别和质心跟踪算法处理直道345KM。在345和460KM之间，没有导出产品算法应用，但仍可得到基本反射率因子产品。

6、所有基本产品均以三种径向分辨率之一及1度波束宽度以彩色显示在360方位角的极坐标中。对于每一个产品都有唯一的识别号、数据等级数和分辨率。

7、相对于风暴的平均径向速度图减去了由风暴跟踪信息识别的所有风暴的平均运动速度，或减去了由操作员选定的风暴运动速度。

8、相对于风暴的平均径向速度区（SRR）减去的风暴运动缺省为最接近产品中心的风暴运动，或可由操作员输入风暴运动值。

9、强天气分析以可能的最高分辨率提供4个不同的产品：反射率因子（SWR）、平均径向速度（SWV）、谱宽（SWW）及径向切变（SWS）。

10、回波顶是16个数据级别的产品，它是在大于等于18DBZ反射率因子被探测到时，显示以最高仰角为基础的回波顶高度。

11、垂直累积液态水表示将反射率因子数据转换成等价的液态水值。

12、由于冰雹的存在，因此所有大于55dbz的反射率因子取值为55dbz。

13、风暴单体一旦识别，还要给出该单体现在、过去1小时中每隔15分钟和未来1小时内每隔15分钟的位置。

14、sctt算法由4个子功能组成：风暴单体段、风暴单体质心、风暴单体跟踪和风暴位置预报。

15、SCTT算法使用7个反射率因子阈值。使用反射率因子、段的长度和分量的

面积等阈值，并且要求在距雷达一定距离阈值范围内至少相继两个仰角的信息才能确定一个风暴单体。

16、冰雹指数产品对每个被识别的风暴单体进行计算。

17、新的冰雹指数产品可以在识别的风暴单体属性表中给出相应单体降冰雹的概率、降大冰雹的概率和预期的最大冰雹尺寸。

18、SHI、WT和POSH的中文名称及其表达式。

第7.5

1. 在第7和第10版本的龙卷涡旋特征算法有很大不同，第7版本的龙卷涡旋特征算法是在已经识别的中气旋基础上进一步判断有无龙卷涡旋特征，主要针对超级单体龙卷。而第10 版本中的龙卷涡旋特征是独立于中气旋算法的，它识别任何可以导致龙卷的强涡旋，包括超级单体龙卷和非超级单体龙卷。

2. 关和分类。

3. 中气旋产品是用来显示与三种方位切变类型的识别有关的信息，变、三维的相关切变及中气旋。

4. 在老板本中的TVS的有效探测距离有

5. 与旧的88D TVS相比，NSSL TDA识别涡旋的主要特点是：同距离处相邻方位角的两个距离库间的径向速度切变；2）不要求算法首先识别中气旋。

6. 若满足下列三项条件之一，则相应高度处的风向，速度标为没有数据ND：

a) 有效数据点不到25个；

b) 拟合均方根误差超过5m/s；

c) 对称性超过7m/s。

7. 在VAD产品VWP

8. 反射率

因子越大，降雨率越大。

9. 目前能够业务应用的雷达估计降水的方法主要是雨量估计，要求用来导出降雨率的反射率因子的取样位于零度层亮带以下的液态降水区，并且需要设法排除冰雹的影响。

10. 降水处理系统（PPS）由五个子程序和两个外部支持功能块构成。这五个子程序是：预处理，降水率计算，降水累积，调整，产品。两个外部支持功能

块分别是降水探测和雨量计数据获取。

11. PPS处理主要的过程如下：

a) 反射率因子预处理。包括扇形分区反射率因子混合扫描；孤立反射率因

子值和反射率因子极端值的订正；倾斜测试与超折射。

b) 降雨率转换。包括反射率因子转换为降雨率；冰雹影响的订正，缺省值

为53dbz；时间连续性检查；远距离回波退化订正。

c) 降水累加。包括逐个体扫累加；体扫中断的处理；逐时累积雨量中的极

端值的剔除。

d) 利用雨量计数据对雷达估测降水进行订正。每小时雨量计累积雨量的收

集；每小时雷达累积雨量的收集；雨量计-雷达的质量控制；利用Kalman滤波技术进行偏差订正。

e) 降水产品生成。

12. 雷达降水估测目前的局限性和未来的挑战

a) 参数优化。

b) 亮带和雪。

c) 距离退化。

d) 反射率因子标定和杂波抑制。

e) 超折射杂波。

f) 具体雨量计-雷达对偏差订正。

g) 衰减。

h) 双极化。

ZARB，13. 反射率因子与降水率之间的经验关系是：其中Z的单位是mm6/m3，

R的单位是mm/h。

14. 雷达估计降水误差的几个来源：

a) 雷达波束从降水系统顶上扫过，无法对降水进行取样，这对于远离雷达

的降水系统是经常发生的，导致对降水的过低估计；

b) 雷达采样位置之下的蒸发，这种现象导致对降水的过高估计；

c) 发生在雷达取样位置之下的地形对降水的加强作用，导致雷达过低估计

降水；

d) 雷达在亮带取样，导致过高估计降水；

e) 由于不合适的Z-R关系导致雷达过低估计毛毛雨的雨量。

f) 超折射的存在使得雷达将地物回波当作降水回波导致对降水的过高估

计。

此外，造成雷达降水估计误差的因素还有雷达硬件标定误差和下雨造成

的天线罩衰减加大引起的误差。