第一章
1. 简述我国天气雷达发展阶段及未来发展方向。
我国天气雷达发展大体上经历了从模拟天气雷达、数字化天气雷达到多普勒天气雷达的三个发展阶段。
未来:双极化、相控阵、多基地雷达
2. 简述雷达气象的研究内容。
(1) 利用天气雷达，进行大气探测和研究雷达波与大气相互作用的学科，它是大气物理学、大气探测和天气学共同研究的一个分支。
(2)主要内容:基础理论、分析应用、探测方法与技术三部分(填空)。
（问答答法）基础理论方面包括云和降水粒子对雷达波的散射；微波经过大气、云和降水粒子时的衰减；气象条件对雷达波传播的影响，如大气折射、大气不均匀结构的散射等。
分析应用方面包括雷达测量降水和云中的含水量；天气系统(特别是中小尺度系统)的雷达回波在天气分析预报上的应用，在云和降水物理探测研究上的应用；多普勒雷达和各种波长的新型雷达在风的水平结构和铅直结构、铅直气流速度、降水粒子谱、晴空回波、大气湍流等的探测研究中的应用。
探测方法与技术方面包括各种天气雷达资料的处理和传输等。
4. 何谓雷达工作波长、频率，简述其关系。
波长λ：天气雷达发射高频电磁波的一个周期长度。波长不同，雷达性能不同。
频率f：单位时间内完成振动的次数，即每秒钟内发射出电磁波的次数
关系：f=C/λ，C为光速
5. 何谓脉冲宽度、脉冲长度，简述其关系。
脉冲宽度τ：发射高频电磁脉冲波的持续时间叫脉冲宽度
脉冲长度h：脉冲波在空间的长度叫脉冲长度。
关系：h=τ c
6. 何谓脉冲重复频率与脉冲重复周期，简述其关系。
脉冲重复频率F：是每秒钟雷达发射脉冲波的次数。
重复周期T：两个相邻脉冲波之间的时间间隔
它们之间互为倒数关系：F=1/T
11. 简述天气雷达的三种基本观测模式。
（1）圆锥扫描模式
雷达天线在仰角不变，方位进行360°的连续扫描称为圆锥扫描，也称平面位置显示(PPI)观测。
（2）垂直扫描模式
雷达天线方位角不变，仰角进行0-30° (或更高)的上下扫描称为垂直扫描，也称为距离高度显示(RHI)观测。
（3）立体扫描模式
选定的多个不同仰角圆锥扫描的集合称为立体扫描（VOL）。立体扫描一般选用大于200千米的距离档，从0°仰角开始作圆锥扫描，完成一个圆锥扫描后，依次抬升仰角，进行多次圆锥扫描。
第二章
1. 何谓散射？简述雷达电磁波散射的基本特征。
定义： 当电磁波传播遇到空气介质和云、雨、冰雹等质点时，入射电磁波会从这些质点向四面八方传播相同频率电磁波 ，称散射现象。
特性：（1）目标物越多，散射越强；
（2）粒子散射电磁波的能力与粒子大小、形状、 以及它的电学特性有关 （3）散射只改变能量传输方向,不改变能量形式 （4）雷达波长一定,散射取决于粒子直径与入射波长之比
2. 何谓Rayleigh 散射?何谓Mie 散射？
定义：当雷达波长一定后，散射粒子的散射取决于粒子直径与入射波长之比，d<<λ称为瑞利散
射；d ≈λ称为米散射. 3. 解释名词：
(3)雷达截面： 以入射波能流密度Si 乘以σ,得到一个散射粒子的散射总功率，当散射粒子以这个总功率作各向同性散射时,散射到天线处的电磁波能流密度,恰好等于该粒子在天线处造成的实际后向散射能流密度,则该面积σ就称为实际散射体的后向散射截面。
(4)雷达反射率:
造成的回波功率大小。
(5)雷达反射率因子：60
()
Z n D D dD ∞
=
?
，只取决于云、雨滴谱情况；与粒子直径的六次方成正
比，说明少数大水滴将提供散射回波功率的绝大部分。 4. 简述雷达反射率与雷达反射率因子的关系与差别。
雷达反射率与雷达波长有关，不同波长获得的η不能直接比较，而Z 值只取决于云、雨滴谱的分布情况，可通过云雾物理观测方法获得。
第三章
1. 何谓衰减因子？简述其物理意义。
(1)假设没有考虑大气、云、降水等衰减时的平均回波率为1，则考虑大气、云、降水等衰减时的平均回波率的数值大小称为衰减因子K，K<1；
(2)物理意义：平均回波功率为1时的衰减后平均回波功率。
2. 何谓衰减系数？简述其物理意义并说明与衰减因子的关系。
物理意义：由于衰减作用,单位接收功率在大气中往返单位距离时所衰减掉的能量。衰减系数的量纲:1/长度
L。k L是大气、云、降水等不同因子造成的总衰减系数。
3. 简述衰减因子的分贝表示法。
4. 简述大气对雷达电磁波衰减的主要特点。
1）气体分子对雷达波的衰减：１.散射可以忽略 2. <2cm时应考虑吸收以吸收为主,对2cm以上的雷达波也可忽略
2）吸收以水汽和氧气为主
5. 简述云对雷达电磁波衰减的主要特点。
①由液滴组成的云的衰减随波长增加而迅速减小；
②液态云的衰减还随温度减小而增加；
③对于10cm波长的雷达波，云的衰减很小，可忽略；
④冰云的衰减要比液态云的衰减小2～3个量级。
6. 简述雨对雷达电磁波衰减的主要特点。
1）单位降水强度的衰减系数K’值除了与温度有关，还与波长有关；2）除波长λ=3.2cm外，每一相同波长处不同谱型的K’值很接近，没有因滴谱形式不同而出现很大差异3）雨的衰减系数ktr一般和降水强度I近于成正比关系；4）λ=10cm时，雨的衰减小到可以忽略，但K’值随波长变小而很快增大，因此毫米波雷达一般不能用来测雨，而只用于测云；5）由于雨滴谱分布和降水强度经常是随空间变化的，故在雷达波束所经过的路径上每一段的衰减情况往往不相同。
第四章
2. 写出充塞系数为1,满足瑞利散射条件的雷达气象方程简化形式,并讨论其影响因子。
其中Z为雷达反射率因子，与气象目标物的粒子大小与数密度（气象目标物的谱分布）有关；C由雷达参数和目标物散射特性共同决定，雷达出厂时已设定；R为距离因子；k为衰减因子。⑴雷达参数：①发射功率P t；②波长λ(振荡频率f)；③脉冲宽度τ(脉冲长度h)；④脉冲重复频率(PRF)；⑤天线增益G；
⑥接收机灵敏度(P min)⑵气象因子的作用；⑶距离因子的影响。
3. 简述dB与dBZ的区别。
dB为分贝表示法，用于表示回波功率的大小；dBZ为反射率因子的分贝表示法，用于表示雷达回波强度。
1. 试推导均匀分布单个目标物的雷达方程。
4.
有效照射深度：波束中径向散射能量能同时回到天线处的距离，为脉冲长度的一半。
雷达距离分辨率：空间径向方向上两个目标物在雷达荧光屏上造成的回波能够区分开来的最小实际距离。
雷达盲区：离雷达站h/2距离内探测不到回波的区域。
相同点：三者均为脉冲长度的一半，即h/2；
不同点：有效照射深度是指散射能量同时回到天线，雷达盲区是指该区域内探测不到回波，距离分辨率是指在两个目标物在雷达荧光屏上造成的回波能够区分开来的最小实际距离。
5. 何谓最大不模糊距离?何谓距离折叠?试解释距离折叠的原因。
最大不模糊距离：发出一个脉冲后到下一个脉冲发出前,雷达波束能向前传播及遇到目标后能返回雷达的最长距离，即最大探测距离。
距离折叠：当目标位于最大不模糊距离r max以外时,雷达却把目标物显示在r max以内的某个位置的现象；是雷达对回波目标物位置的一种辨认错误。
原因：由于雷达现在不能辨认来自脉冲2以外其他所有以前发出脉冲的回波能量，它认为现在接收到的能量是脉冲2的后向散射。雷达认为它所接收到的后向散射能量来自脉冲2在50n mile处所遇到的目标物，而不是脉冲1在300 n mile处所遇到的目标物。
第五章
1. 简述天气雷达扫描原理及图像的PPI 显示方式。
天气雷达扫描原理：新一代天气雷达是在一系列固定仰角上扫描360o进行采样的，即在某一个仰角，雷达天线绕垂直轴进行360o扫描(即PPI 显示方式扫描) ，所采集到的是圆锥面上的资料。在每个仰角上，以雷达为中心，沿着雷达波束向外，径向距离增加的同时距地面的高度也增加。雷达所探测到的任一目标的空间位置(x ，y ，h)可根据仰角φ、方位角θ、目标距雷达的倾斜距离r 求得。 2. 何谓多普勒效应?写出S 波段雷达的多普勒频移的计算公式。
定义: 当接收器与能量源处于相对运动状态 时，能量到达接收器时频率的变化。 对S 波段雷达：
3. 简述CINRAD 雷达的径向速度与实际风的关系，及其在PPI 上的识别原理。
多普勒天气雷达只能探测到沿雷达径向的风矢量，径向速度只是目标物实际运动速度在雷达探测波束方向的一个分量。
识别原理：（1）雷达波束与实际风向的夹角越大，则径向速度值越小；实际风速越小，径向速度也越小；
（2）在 PUP 上，径向速度的大小和正负是通过颜色变化表示的，一般暖色表示正径向速度，冷色表示负径向速度，因此在分析速度图时，应首先查看色标 ；
（3）离开雷达的径向速度为正，流向雷达的径向速度为负
4. 简述均匀风场、冷暖平流、辐散辐合、冷暖平流与辐散辐合配置的PPI 图像特征。
（1）均匀风场：冷色面积等于暖色面积，径向风速线都是直线，而且所有直线均过中心点，收敛于雷达站；
（2）冷平流：零径向速度和其它非零径向线方向成反S 型方向弯曲； （3）暖平流：零径向速度和其它非零径向线方向成S 型方向弯曲； （4）辐散：冷色面积少于暖色面积，零径向速度成弓型； （5）辐合：冷色面积大于暖色面积，零径向速度成反弓型；
（6）暖平流+辐合：暖平流S 型的零速度带在显示中心一侧随距离顺转弯向正速度区程度加剧，而另一侧的零速度带随距离顺转弯向负速度区程度趋缓；
（7）暖平流+辐散:
暖平流S 型的零速度带一侧弯向负速度区随距离的增加弯曲程度加剧，而另一侧弯向正速度区随距离的增加弯曲程度趋缓。
5. 何谓最大不模糊速度V max?它与脉冲重复频率PRF 和波长λ的关系是什么?
定义：多普勒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 °(π)。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V max 。
关系：
6.何谓多普勒雷达的两难问题?简述多普勒雷达速度模糊与距离模糊之间的关系. ①Rmax 与Vmax 的关系：
max max max
max V 24
1
(V )8
C R PRF
PRF R C λ
λ
=±=±??∴?±=±max 44
r V PRF PRT PRT λπλ
π?=
==?
②当PRF增大时：Rmax减小，Vmax增大；当PRF减小时：Rmax增大，Vmax减小；没有一个唯一的PRF能够使它们同时达到最大值.这就是多普勒两难。
③最大不模糊速度与最大不模糊距离成反比关系，最大不模糊距离需要低PRF，而最大不模糊速度需要高PRF。
8. 简述体积扫描模式VCP11、 VCP21的取样方式.
VCP11：该模式5分钟完成对14个仰角的扫描,最低两个采用CS/CD模式,中间5个采用B,上面7个采用CDX。
VCP21: 该模式6分钟完成9个仰角扫描,最低2个采用CS/CD,中间4个采用B,上面3个采用CDX。
第六章
1. 何为多普勒速度零线?有何意义?分析零线时的要点是什么?
定义：当实际风速为零或雷达波束与实际风向垂直时，径向速度为零，称为零速度。径向速度相同的点构成等速度线，零等速线即由沿雷达径向速度为零的点构成。
意义：①该点真实风向与该点相对于雷达的径向互相垂直。一般大气总是处于运动状态，通过零速度点，可以大致判断该点附近区域的风向。零速度点的风向应是从该点邻近的负径向速度区垂直吹向正速度区。(只适用于风向均匀或风向连续变化的情况)
②该点真实风速为零，大气运动速度极小或处于静止状态。如锋面等风向不连续面风速很小，往往显示出零速度色标是属于上述零径向速度。由零速度点组成的零速度带(线)的形状，在风向连续变化的条件下，能估计该带附近区域的风向变化情况。
要点：①零径向速度线是否与向径平行：若零径向速度线与向径平行，则表示风向不随高度增加而变化；反之，若零径向速度线走向不与向径平行，即它是一条曲线，则表示风向随高度增加要变化。
②零线走向有无显著折角：若径向速度线走向有折角，反映了水平流场中有不同方向气流存在,大气中可能存在锋面、辐合线、槽线等流场系统，则配合正、负中心分布和回波强度分布特征，又可区分属什么天气系统。
③径向速度线走向是否和距离圈平行：若两者平行，这时可能会出现在远离中心(正)和朝向中心(负)沿径向排列的情形。风向和径向平行，零线即为辐合线或辐散线。有时零线为闭合曲线，则表征不同高度上存在风向辐合，即存在风的垂直切变。
2. 分析朝向分量(负)和远离分量(正)分布特征的要点是什么?
①大片正区和负区是否和原点(测站)对称，范围是否大致相等：若大片正区和负区与原点对称，范围大致相等，说明不同高度上水平流场的基本气流一致；反之，若大片正区和负区与原点不对称，范围不相等，说明不同高度上水平流场中存在着不同方向气流，甚至有中小尺度系统存在。
②大片正区和负区是否与向径对称：这条规则在分析锋面和切变线位置时很有用。因为在锋面存在时，正、负中心往往与向经对称排列。
③有无紧密相邻的成对强小尺度正、负中心存在：当有成对沿向径排列的相距较近的(20-50)km强多普勒速度中心或有成对强多普勒速度中心位于某一向径两侧，二个中心间相距很近，这就要分析有强中小尺度天气系统甚至飑线存在的可能。
④有无多普勒径向速度等值线密集带存在：通常在锋面和飑线附近存在径向速度等值线密集带。等值线愈密，锋面和飑线愈强，后者等值线更密。在分析时还要注意密集带走向是否与向径平行、是否与距离圈平行，这在确定锋面、飑线位置时很有用。
3. 如何根据多普勒速度图像分析高低空的冷暖平流?
①风速不变，风向随高度顺转（暖平流）；②风速不变，风向随高度逆转（冷平流）。
4. 如何根据多普勒速度图像分析高低空的辐散辐合?
①负速度区面积大于正速度区面积（辐合）；②负速度区面积小于正速度区面积（辐散）。
5. 简述冷暖平流与辐散辐合配置的速度图像特征.
暖平流+辐合：暖平流S型的零速度带在显示中心一侧随距离顺转弯向正速度区程度加剧，而另一侧的零速度带随距离顺转弯向负速度区程度趋缓。
暖平流+辐散：暖平流S型的零速度带一侧弯向负速度区随距离的增加弯曲程度加剧，而另一侧弯向正速度区随距离的增加弯曲程度趋缓。
冷平流+辐合：冷平流反S型的零速度带一侧弯向负速度区随距离的增加弯曲程度减小，而另一侧的零速度带弯向正速度区随距离的增加弯曲程度加大。
冷平流+辐散：冷平流反S型的零速度带一侧弯向负速度区随距离的增加弯曲程度增大，而另一侧的零速度带弯向正速度区随距离的增加弯曲程度减小
6. 简述γ中尺度(2~20km)系统速度图像特征.
①γ中尺度气旋/反气旋流场径向速度图像：在小区域内，当一对最大入流/出流速度中心距雷达(RDA)是等距离时，则表示在该区域内有γ中尺度的旋转存在；沿雷达径向方向，若最大入流速度中心位于左侧，表示为气旋性旋转(图3.27a)；若最大入流速度中心位于右侧，则为反气旋性旋转。
②γ中尺度辐合/辐散流场径向速度图像：由于γ中尺度辐合/辐散流场的尺度较小，其源点或汇点和整个流场均在雷达的有效探测范围内。在包含γ中尺度辐合/辐散流场的小区域内，沿同一雷达径向方向有两个最大径向速度中心，若最大入流中心位于靠近雷达一侧，则该区域为径向辐散区；相反，则为径向辐合区。
③γ中尺度气旋式辐合/辐散流场：当一对最大入流/出流中心距RDA不是等距离而且也不在同一个雷达径向时，若最大出流中心更靠近RDA并且最大入流中心位于雷达径向左侧时，表示小区域内的流场为气旋式辐合；相反，若最大入流中心更靠近RDA并且位于雷达径向左侧时，表示小区域内的流场为气旋式辐散。
④γ中尺度反气旋式辐合/辐散流场：与上述情况类似，还可以有反气旋式辐合和反气旋式辐散。
第七章
4. 简述超级单体风暴回波特征。
1）最强的雷达回波出现在有界弱回波区的左侧，包括冰雹在内的强降水就发生在靠近有界弱回波区的一侧。
2）在低层，有界弱回波区的右侧经常可以观测到一个钩状的附属物，即钩状回波，它是超级单体的一个特征性回波。
3）在主要的回波强中心的下游，有一个伸展达60-150公里甚至更远的砧状回波，以及一长达100-300公里的可见砧状云区。
5. 简述冰雹云的雷达回波特征。
(1)冰雹云的雷达回波强度特别强,一般在50dBZ；
(2)回波顶高度高；
(3)上升气流(下沉气流)特别强；
1、极轨卫星和静止卫星的观测特点是什么？优缺点。 （1）极轨卫星（太阳同步轨） 1）优点有：①由于太阳同步轨道近似为圆形，轨道预告、接收和资料定位都很方便；②有利于资料的处理和使用；③太阳同步轨道卫星可以观测全球，尤其是可以观测两极地区；④在观测时有合适的照明，可以得到充足的太阳能。 2）缺点是：①可以取得全球资料，但观测间隔长，对某—地区，一颗卫星在红外波段取得两次资料；②观测次数少，不利于分析变化快，生命短的中小尺度天气系统。③相邻两条轨道的资料不是同一时刻，这对资料的利用不利。 (2)静止卫星 1）优点：①是卫星高度高，视野广阔，一个卫星可对南北70°S--70°N，东西140个经度，约占地球表面1／3约1.7亿平方公里进行观测；②是可以对某一固定区域进行连续观测，约半小时提供一张全景圆面图，特殊需要时，3—5分钟对某小区域进行一次观测；③是可以连续监视天气云系的演变，特别是生命短，变化快的中小尺度天气系统。如果把间隔为5分钟的图片连接成电影环，可以连续观察天气云系的演变。2）不足是：①它不能观测南北极区。②由于其离地球很远，若要得到清楚的图片，对仪器的要求很高。 ③卫星轨道有限。 2、什么是可见光云图？有什么特征？ 可见光云图是卫星扫描辐射仪在可见光谱段测量来自地面和云面反射的太阳辐射，如果将卫星接收到的地面目标物反射的太阳辐射转换为图像，卫星接收到的辐射越大就用越白的色调表示，而接收到的辐射越小则用越暗的色调表示，就可得到可见光云图。 特点： 1、反照率对色调的影响，在一定的太阳高度角下，反照率越大色调越白，反照率越小，色调越暗 （1）水面反照率最小，厚的积雨云最大 （2）积雪与云的反照率相近，仅从可见光云图上色调难以区分 （3）薄卷云与晴天积云，沙地的反照率项接近难以区分 2、太阳高度角对色调的影响，太阳高度角决定了观测地面照明条件，太阳高度角越大光照条件越好，卫星接收到的反射太阳辐射也越大，否则越小 3、什么是红外云图？有何特征？ (1). 卫星在红外波段选用的通道有：3．55—3．93微米和10.5—12.5微米。把3.55—3.93微米通道云图称短波红外云图，而把10.5—12.5微米通道云图称长波红外云图。被测物体温度越高，卫星接收的辐射越大，温度越低，辐射越小。将这种辐射转换成图象，辐射大温度高用黑色表示，辐射小温度低用白色表示。即为一张黑白色红外云图。红外云图是一张物体的亮度温度分布图，而不是实际的温度分布图。 (2). 红外云图的特点 ①红外（IR）图象表示辐射面的温度。在黑白图象中，暗色调代表暖区，亮色调代表冷区。云由于其温度比较低而通常显得比地表白。在这一点上，红外（IR）图象与可见光（VIS）图象有些相似，但在其他方面，两种图象之间存在重要的差异。 ②云顶温度随高度递减，在红外（IR）图象中，不同高度上的云之间存在鲜明的对照。 ③陆表和洋面之间有强烈温度反差的地方，海岸线在红外（IR）图象上清晰可见，白天，陆地可比海洋显得更暗（更暖），但在夜间，陆地可比海洋显得更亮（更冷）。当陆表和洋面的温度相同时，从红外（IR）图象上，将识别不出海岸线。陆地和海洋之间的温度反差在夏季和冬季最大，在春季和秋季最小。 ④在红外（IR）图象上卷云清晰可见，尤其是当它位于比它暖得多的地面之上时。可提供有关云纹理结构的信息。 ⑤红外（IR）资料可以定量应用，根据观测到的云温来估算相应的云顶高度。增强处理多采用红外云图。 4、什么是水汽图像？有何特征？ (1) 红外波段5．7—7．3微米是水汽强吸收带，中心波长约为6．7微米。卫星在这一吸收带测得的辐射主要是大气中水汽发出的。将卫星在这一波段测得的辐射转换成图象就得到水汽图，通常在水汽图上色调
气象雷达与卫星遥感在农业方面的应用 摘要：随着时代的进步，科技的发展，气象雷达与卫星遥感在不同领域都发挥着巨大的作用。农业遥感对世界许多国家的农业生产、粮食安全、进出口调整、农业政策及计划制度、以及保护国家利益等方面都起到了巨大的作用。 关键字：气象雷达，遥感技术 一、气象雷达 1、气象雷达的工作原理 雷达发射机产生电磁能量，雷达天线将电磁能量集中形成向某一方向传播的波，由雷达天线以电磁波的方式辐射出去，电磁能在大气中以光速（29.98×104km/s）传播。当传播着的电磁波遇到了目标物后便产生散射波，而且这种散射波分布在目标周围的各个方向上。其中有一部分沿着与辐射波相反的路径传播到雷达的接收天线，被接收的这一部分散射能量，称为目标的后向散射，也就是回波信号，对这种回波信号的检测可以确定目标的空间位置。 雷达是用测量回波信号的延迟时间来测量距离的。假设目标离开雷达的斜距用R表示，则发射信号在R距离上往返两次经历的时间用Δt表示，目标的斜距R便可由下式给出（1/2）cΔt，其中c为光速。雷达测量目标的方位角和仰角是依靠天线的定向作用去完成的，它辐射的电磁波能量只集中在一个极狭小的角度内。空间上任一目标的方位角和仰角，都可以用定向天线辐射的电磁波束的最大值（即波束的轴向）来对准目标，同时接收目标的回波信号，这时天线所指的方位角和仰角便是目标的方位角和仰角。雷达天线装在传动系统上，可以固定方位角而在仰角范围内扫描，或固定仰角而在方位角范围内扫描，从而可以得到各个方向和探测距离内目标的信息。
世界上最高的气象探测站 2、气象雷达的组成 典型的气象雷达的主要由发射系统、天线系统、接收系统、信号处理器和显示系统等部分组成。电子线路组成部分见下图 3、气象雷达在农业方面的应用 无论是农业气象监测、农业气象情报、农业气象灾害防御，农业气候区划及资源开发利用、农作物产量预报等方面，我国气象工作者都开展了大量卓有成效的工作，为保障和促进我国农业生产做出了显著贡献。农业气象业务已成为现代气象业务体系中最重要的领域，而我国基层的气象为农服务又是其中最基础、最不可或缺的部分 在实施人工增雨(雪)、人工防雹及森林灭火中,采用雷达进行时实天气跟踪探测,可以有效监测云雨过程的发生和演变规律[1],是不可缺少的重要工具。目前,随着气候变暖,灾害性天气,如冰雹、洪水、干旱和森林火灾等时有发生。在气象应急服务时,快速应对异常天气变化,及时准确地提供 二、卫星遥感
精心整理倾角：这是指卫星轨道平面与赤道平面之间的夹角，单位度。 轨道周期：指卫星绕地球运行一周的时间。 星下点：?指卫星与地球中心的连线在地球表面上的交点，用地理坐标的经纬度表示。太阳同步卫星轨道?：卫星的轨道平面与太阳始终保持固定的取向。由于这一种卫星 或辐射温度。 空间分辨率：指卫星在某一时刻观测地球的最小面积。 相函数：综合方向上每单位立体角内的粒子散射能量与粒子所有方向平均的每单位立体角内的散射能量之比，记为p(θ)，θ为散射角。 云带:带状云系宽度大于一个纬距称做云带。
纹理:纹理是指云顶表面或其它物像表面光滑程度的判据。 涡旋云系:涡旋云系是一条或多条不同云量和云类的螺旋云带朝着一个公共中心辐合形成的，与大尺度涡旋相联系。 色调：也称亮度或灰度，指卫星云图上物像的明暗程度。 结构形式：指目标物对光的不同强弱的反射或其辐射的发射所形成的不同明暗程度 雹暴云团与暴雨云团的特点： 雹暴云团特点: 1.云团初生时表现为边界十分光滑的具有明显的长轴椭圆型，表明出现在强风垂直 切变下，长轴与风垂直切变走向基本一致；在雹暴云团成熟时，云团的上风边界十分整齐光滑，下风边界出现长的卷云砧，拉长的卷云砧从活跃的风暴核的前部
流出，强天气通常出现于云团西南方向的上风一侧，可见光云图上出现穿透云顶区(风暴核)，红外云图上有一个伴有下风方增暖的冷v型。出现大风的边界常呈出现大风的边界长呈现出弧形，这时整个云型可以为椭圆型，有事表现为逗点状云型。 2.飑线云团按其尺度可以再分成两种情况，一种是云团尺度较大时(约2个纬距）， (约1 3. 4. 1. 2. 孤立，四周很少有中低云相伴。 3.暴雨云团一般出现于急流云系的右侧，源源不断暖湿气流头部、脊线处，而且在靠赤道一侧不存有急流;暴雨云团也可出现于急流左侧，但云团远离急流轴，无强风垂直切变。
雷达信号处理技术与系统设计 第一章绪论 1.1 论文的背景及其意义 近年来，随着电子器件技术与计算机技术的迅速发展，各种雷达信号处理技术的理论与应用研究成为一大热门领域。 雷达信号的动目标检测(MAD)是利用动目标、地杂波、箔条和气象干扰在频谱上的差别，抑制来自建筑物、山、树、海和雨之类的固定或低速杂波信号。区分运动目标和杂波的基础是它们在运动速度上的差别，运动速度不同会引起回波信号频率产生的多普勒频移不相等，这就可以从频率上区分不同速度目标的回波。固定杂波的中心频率位于零频，很容易设计滤波器将其消除。但对于运动杂波，由于其多普勒频移未知，不能像消除固定杂波那样很容易地设计滤波器，其抑制就变得困难了从本质上来讲，雷达信号的检测问题就是对某一坐标位置上目标信号“有”或“无”的判断问题。最初，这一任务由雷达操作员根据雷达屏幕上的目标回波信号进行人工判断来完成。后来，出现了自动检测技术，一开始为固定或半固定门限检测，这种体制下当干扰和杂波功率水平增加几分贝，虚警概率将急剧增加，以至于显示器画面饱和或数据处理过载，这时即使信噪比很大，也不能作出正确的判断。为克服这些问题进而发展了自适应恒虚警(Constant FalseAlarm Rate，CFAR)检测。CFAR 检测使得雷达在多变的背景信号中能够维持虚警概率的相对稳定，这种虚警概率的稳定性对于大多数的雷达，如搜索警戒雷达、跟踪雷达、火控雷达等。
第二章 雷达信号数字脉冲压缩技术 2.1 引言 雷达脉冲压缩器的设计实际上就是匹配滤波器的设计。根据脉冲压缩系统实 现时的器件不同，通常脉冲压缩的实现方法分为两类，一类是用模拟器件实现的 模拟方式，另一类是数字方式实现的，主要采用数字器件实现。 脉冲压缩处理时必须解决降低距离旁瓣的问题，否则强信号脉冲压缩的旁瓣 会掩盖或干扰附近的弱信号的反射回波。这种情况在实际工作中是不允许的。采 用加权的方法可以降低旁瓣，理论设计旁瓣可以达到小于-40dB 的量级。但用模拟技术实现时实际结果与理论值相差很大，而用数字技术实现时实际输出的距离旁瓣与理论值非常接近。数字脉压以其许多独特的优点正在或已经替代模拟器件进行脉冲压缩处理。 2.2 数字脉压实现方法 用数字技术实现脉冲压缩可采用时域方法或频域方法。至于采用哪种方法。 要根据具体情况而定，一般而言，对于大时宽带宽积信号，用频域脉压较好；对 于小时宽带宽积信号，用时域脉压较好。 2.2.1 时域卷积法实现数字脉压 时域脉冲压缩的过程是通过对接收信号)(t s 与匹配滤波器脉冲响应)(t h 求卷积的方法实现的。根据匹配滤波理论，)()(0*t t s t h -=，即匹配滤波器是输入信号的共轭镜像，并有响应的时移0t 。 用数字方法实现时，输入信号为)(n s ，起匹配滤波器为)(n h ，即匹配滤波器的输出为输入离散信号)(n s 与其匹配滤波器)(n h 的卷积
前言 1) 按遥感方式划分，天气雷达属于主动遥感设备或有源遥感设备。 2) 我国目前已经布网了160多部新一代多普勒天气雷达。按波长划分，已布网的新一代多普勒天气雷达有S波段和C波段两种类型，S波段雷达部署在大江大河流域及沿海地区，C波段雷达部署在东北、西北、西南等内陆地区。 3) 天气雷达起源于军事雷达，最早出现天气雷达是模拟天气雷达。 4) 天气雷达最常用的扫描方式有PPI扫描、RHI扫描和VOL体扫描。 5) S波段天气雷达波长在10cm左右；C波段天气雷达波长在5cm左右；X波段天气雷达波长在3cm左右 第1章散射 1) 散射是雷达探测大气的基础，大气中引起雷达波散射的主要物质有大气介质、云和降水粒子。 2) 粒子在入射电磁波的极化作用下，做强迫的多极震荡而产生次波就是散射波。 3) 什么是瑞利散射及瑞利散射的特点？ 4) 什么是米散射及米散射的特点？ 5) 雷达截面也称作后向散射截面，它的大小反映了粒子的后向散射能力的大小，雷达截面越大，粒子的后向散射能力越强。 6) 什么是雷达反射率 ？ 单位体积内全部降水粒子的雷达截面之和称为雷达反射率。 7) 相关研究表明，对于小冰球粒子，其雷达截面要比同体积小水球的小很多；对于大冰球粒子，其雷达截面要比同体积大水球的大很多； 8) 晴空回波产生的原因是什么？ 湍流大气（折射指数不均匀）对雷达波的散射作用；大气对雷达波的镜式反射（大气中折射指数的垂直梯度很大）。
9) 雷达反射率因子 与雷达反射率的区别 第2章衰减 1) 造成雷达电磁波衰减的物理原因是散射和吸收。 2) 造成雷达电磁波衰减的主要物质有大气、云和降水。 3) 水汽和氧气对电磁波的衰减作用主要是吸收 4) 云滴对雷达波的衰减随雷达波长得增加而减小。 5) 雨对雷达波的衰减一般与降水强度成近似的正比关系 第三章 雷达气象方程 1) 什么是天线增益G ？ 定向天线最大辐射方向的能流密度与各向均匀辐射天线的能流密度之比，称为天线增益，用符号G 表示。 2) 天线增益的物理意义 由方向性天线把辐射能量集中到某个方向上,使这个方向上的辐射能流密度增加为各向同性天线的 G 倍。 3) 有效照射深度由雷达脉冲宽度决定，其值为脉冲宽度的一半。 4) 有效照射体积除了与有效照射深度有关外，还取决于雷达波束的几何形状。 5) 充塞系数除了与云和降水有关外，还取决于目标物距雷达的距离和雷达波束宽度有关。 6) 解释雷达气象方程 02 220.222231101024(ln 2)2R kdR t r PG h m P Z R m θ?ψπλ--?=?+， 各物理参数的意义。 答题思路：写出各符号分别指代的参数，如Pr ：雷达回波功率，Pt ：雷达发射功率，G 天线增益… 7) 说明雷达气象方程中各物理参数在雷达探测中的作用。 第4章 折射 1) 什么是大气折射？ 光波或电磁波在大气中曲线传播的现象称为大气折射。 2) 折射产生的物理原因是光波或电磁波在不均匀介质中的传播速度不同而引起的。
卫星气象学复习课 第一章绪论 1、卫星气象学与卫星遥感 气象卫星、卫星气象学、遥感及其分类；气象卫星遥感； 2、气象卫星的种类及我国气象卫星发展概况 第二章卫星运动规律和气象卫星轨道 1、卫星的轨道参数 地理坐标中的轨道参数：星下点、升交点和降交点、截距、倾角 2、气象卫星轨道的分类（按卫星轨道参数分类：如倾角、高度、偏心率） 第三章卫星遥感辐射基础 1、电磁波段的划分 2、辐射能、辐射通量、辐射通量密度、吸收率、发射率、黑体、灰体 第四章卫星观测仪器和观测要素及分辨率 1、卫星探测分辨率 卫星探测的分辨率有三种：空间分辨率、灰度分辨率或温度分辨率和时间分辨率；几种分辨率之间的关系； 2、卫星对地的扫描方式大致有四种： 1）单个探测器线扫描 2）多探测器扫描 3）线性阵列探测器前推式扫描 4）圆锥扫描： 2、卫星云图的图像表示和增强处理 图像的数字化、卫星云图的增强处理（反差增强、分层增强） 第五章卫星云图分析基础 1、可见光云图的基本特点：可见光云图色调的主要影响因子—反照率和太阳高度角 2、红外云图的基本特点：影响红外云图色调的因子； 3、卫星云图上识别云的六个判据：结构型式、范围大小、边界形状、色调、暗影和纹理 4、卫星云图上各类云的识别：积云、积雨云、卷云、层云等 第六章中纬度天气系统的卫星云图分析 1、大尺度云系类型：带状云系、涡旋云系
2、逗点云系、斜压叶状云系、变形场云系、细包状云系（云型及其与高低流场的配置） 3、水汽图的边界分析：头边界、内边界、干涌边界和底边界、回流边界 4、利用卫星云图分析500hPa槽线： 1）逗点云系定槽线；2）由大片中高云云区定槽线位置； 5、卫星云图确定地面高压脊线位置； 6、利用卫星云图确定地面冷锋的位置；冷锋云系的强度变化、我国南方冷锋云系及其移动特征。 7、暖锋云系、锢囚锋云系、静止锋云系的云图特征 8、我国夏季梅雨锋云系特点 9、确定高空急流轴的四条规则 第七章卫星云图在热带天气分析和预报中的应用 1、热带地区云的类别和云系的尺度分类 2、热带云团的垂直空间结构、云团种类； 3、热带辐合带(ITCZ)云系特点，及其长、短期变化特征；热带辐合云带的类型； 4、台风的云系结构、判断热带扰动发展成台风的云图特征、台风云型的主要类型、卫星云图上确定台风中心。 5、热带气旋强度的估算方法--Dvorak方法的基本思路 6、热带气旋路径的卫星云图预报方法： 1）由台风环境云场预报台风路径； 2）由台风本身云系特征预报台风路径； 第八章夏季对流性系云图分析 1、对流发生的水汽条件分析： (1)水汽带北侧暗区干区触发的对流； (2)水汽回流南边界处对流的发生； (3)水汽羽北端对流的生成发展 2、由早晨层云(雾)和午后积云浓积云分析对流性云系发生发展 3、中尺度对流系统分析： 1）飑锋云型：飑锋云系的天气系统分类--锋后飑线、锋上飑线、干线飑线、台风飑线； 2）雷暴低层外流边界和弧状云线的形成； 3）在雷暴不同阶段，雷暴中高压在卫星云图上的表现特征 4）利用卫星监视和预报短时雷雨大风 复习题 1、气象卫星的观测特点是什么？ 2、什么是卫星的倾角？什么是星下点？GMS-5和FY-2的星下点在何处？ 3、什么是近极地太阳同步卫星？太阳同步卫星轨道如何实现？ 4、什么是地球同步卫星？其高度和运行周期为多少？ 5、什么是大气窗？ 6、如何区分红外云图、可见光云图？ 7、卫星的空间分辨率、灰度分辨率或温度分辨率、时间分辨率的含义，以及它们之间的关
雷达气象期末复习整理版 雷达气象 第一章 第一节 1 雷达的含义，雷达气象含义及其用处 Radar ：通过无线电技术对目标物进行探测和定位，确定目标位置和强度的技术。 气象雷达：是用于探测气象要素和各种天气现象的雷达，常称为“千里眼、顺风耳”。 雷达气象：利用气象雷达，进行大气探测和研究雷达波与大气相互作用的学科，是大气物理学、大气探测和天气学共同研究的一个分支。雷达气象学在突发性、灾害性天气的监测、预报和警报中具有极为重要的作用。 2 气象雷达的特点 气象雷达是雷达中的一个重要成员，探测的对象是覆盖整个地球的大气，不受季节、昼夜和天气条件的影响，能全天时、全天候工作，不受能见度，探测条件的影响。采用大功率发射机、高增益天线、高灵敏接收机，可增加雷达威力，探测数百公里外的目标。现代化的雷达机，与计算机技术结合，使其数据处理技术进一步提高，测定目标的精度更高。 3 我国雷达分布情况 根据天气现象： ? 沿海地区：暴雨台风多，S波段（5cm）为主 ? 内陆地区：一般性降水，C波段（10cm）为主 电磁特性：暴雨，S波段穿透能力强，衰减小；一般性降水，S波段反射弱，C波段反射强4 我国天气雷达的应用 强对流天气的监测与预警：灾害性大风、冰雹和暴洪。天气尺度和次天气尺度降水系统的监测。 应用：人工影响天气、降水测量、风的测量、数据同化。 第二节 1 我国新一代雷达的组成部分----雷达的硬件系统 新一代天气雷达系统的三个部分： （1）数据采集子系统（RDA）； 定义：用户所使用雷达数据的采集系统。 功能：产生和发射电磁波，接收目标物对这些电磁波的散射能量，并形成数字化的基数据。
预报员试题/卫星与雷达；总计184道试题，选择题96道，术语题9道，判断题46道，问答33题 极轨卫星：。 轨道位置在空间几乎是固定的，高度800——1000千米，绕地球飞行，获取全球资料。 4 1 地球同步（或静止）卫星。 位于地球赤道上空，高度36000千米左右，与地球自转速度相同，在赤道上空静止不动，因此，也称地球同步轨道卫星。 4 1 太阳耀斑：。 在可见光图像上，水面对太阳光的反射有可能使它具有云或浮尘的表现，这一现象称为太阳耀斑。 4 3 多普勒效应：。指波源相对于观察者运动时，观察者接收到的信号频率和波源发出的频率是不同的，而且发射频率和接收频率之间的差值和波源运动的速度有关。 4 3 下击暴流：-----------------------------------------------------。 能够产生近地面破坏性的水平辐散出流的风暴下部强下沉气流。 4 1 云线：-----------------------------------------------------。 带状云系的宽度小于一个纬距叫云线。 4
阵风锋：-----------------------------------------------------。雷暴产生的冷空气外流边界的前沿。 4 3 雹暴云团、-----------------------------------------------------。以冰雹、大风天气为主的云团。 4 3 在云图中，“IR”“VIS”和“WV”分别代表： A.可见光图、红外图、水汽图 B.红外图、水汽图、可见光图 C.红外图、可见光图、水汽图 D.水汽图、可见光图、红外图 C 1 1 红外云图的波长区间____。 A. 5.7至7.1um B. 10.5至12.5um C. 0.4至1.1um B 1 1 可见光云图的波长区间____。 A. 5.7至7.1um B. 10.5至12.5um C. 0.4至1.1um C 1 1 水汽云图的波长区间____。 A. 5.7至7.1um B. 10.5至12.5um C. 0.4至1.1um A 1
卫星气象学 ——绪论 授课教师：刘毅 中国科学院大气物理研究所 2015.3.11
绪论 卫星气象学是利用卫星探测资料研究大气的一门学科，它是随着人造地球卫星的出现，而发展起来的大气科学分支。 （气象）卫星遥感:利用（气象）卫星作为探测平台（对大气）进行的遥感探测。 气象卫星的组成\分类\观测对象\探测原理\ 反演方法\如何应用\发展现状\发展趋势
历史进程 卫星气象学是二十世纪60年代初开始出现一门新兴学科。从1960年4月1日发射第一颗专用气象卫星TIROS-泰罗斯后，经历几个重要发展阶段。 70年代以前，气象卫星获得的主要资料是云图，并定性地应用于天气分析、天气预报和气象研究；70年代初期，卫星红外辐射仪投入业务应用，地面资料处理能力提高，使定量或半定量卫星探测资料，开始应用于大气科学各个分支。 80年代，随着气象卫星探测能力和对探测资料的处理能力提升，气象卫星提供更广泛资料，使卫星云图分析工作由纯定性分析向半定量和定量分析发展；以大尺度天气系统为主，向中小尺度天气系统发展；以气象分析应用为主，向气象、水文、海洋等多学科分析应用发展。 90年代，随着气象卫星对温度、风和湿度等探测精度提高，将资料更有效地应用于大气模式，以改进数值天气预报的结果，这是目前卫星气象学研究一个重要方面。 2000年以来，卫星观测臭氧、气溶胶、温室气体浓度、大气辐射平衡，都极大促进了数值天气预报、气候变化、环境监测研究。
Paul Crutzen, Mario Molina, and Sherry Rowland receive the 1995 Nobel Prize in Chemistry for their seminal discoveries concerning the chemistry of ozone
气象雷达之演讲稿 老师好，同学们好，我们小组的课题是气象雷达的现状。下面我们将从四个方面阐述我们小组对气象雷达现状的认识。 在这之前要说一说气象雷达的概况。气象雷达是专门用于大气探测的雷达，属于主动式微波大气遥感设备，气象雷达主要用来探测气象状况以及变化趋势，如风、雨、云等，是用于警戒和预报中、小尺度天气系统（如台风和暴雨云系）的主要探测工具之一。 下面进入第一个模块，气象雷达的分类及作用。 测云雷达是用来探测未形成降水的云层高度、厚度以及云内物理特性的雷达。其常用的波长为1.25厘米或0.86厘米。主要用来探测云顶、云底的高度。如空中出现多层云时，还能测出各层的高度。 毫米波测云雷达就是其中的一种，它通常用于识别云的相态，主要用于机场、港口、气象、大气物理研究等部门进行的非降水云和弱降水云探测，可以提供云底高度、云顶高度及云厚等信息，判别云的属性、晕的相态及云滴谱分布等。 然而测云雷达只能探测云比较少的高层云和中层云。对于含水量较大的低层云,如积雨云、冰雹等,测云雷达的波束难以穿透，因而只能用测雨雷达探测。 测雨雷达又称天气雷达，是利用雨滴、云状滴、冰晶、雪花等对电磁波的散射作用来探测大气中的降水或云中大滴的浓度、分布、移动和演变，了解天气系统的结构和特征。测雨雷达能探测台风、局部地区强风暴、冰雹、暴雨和强对流云体等，并能监视天气的变化。据不完全的资料分析．世界上的测雨雷达发展至今，已有上千部之多。而其中以美国英国、日本、法国的发展最为迅速，不仅装备本国，而且出口到世界上的许多国家。 多普勒天气雷达是现如今应用最广泛的测雨雷达。多普勒天气雷达是以多普勒效应为原理测量云和降水粒子等相对于雷达的径向运动速度（叫作多普勒速度）的雷达。它为大气探测；水平风场的结构；垂直气流的结构；某些降水云中粒子直径的分布；特别是比较准确地辨认与龙卷、冰雹、地面危险风等现象相一致的“中气旋”的存在,研究湍流的基本特性和大范围的平均流初提供了前所未有的机会。 多普勒天气雷达包括脉冲多普勒天气雷达和双线偏振多普勒天气雷达。 为了识别降水目标、区分不同的降水类型,人们采用多参数雷达进行天气研究,其中双偏振雷达是人们常采用的技术之一, 它是根据不同的降水粒子对入射电磁波极化散射特性不同对降水类型进行识别和分类的。双线偏振天气雷达对云雨时空变化的连续观测,可明显提高对水成物形成的微物理过程的理解,提高降水强度的估测精度, 改善雷达测量单点和流域的降水强度和降水总量的效果。脉冲多普勒天气雷达是大气探测和天气预报的有力工具，它不仅能够探测云高、云厚、云底高、云内含水量、云中流场径向分量及风暴中的气流和湍流的活动区，而且对300KM的中尺度风暴、强的风切变、冰雹、龙卷、大风等灾害性天气具有实时监测和报警能力。可以广泛应用于机场、部队、油田、林场、盐场、农场、海洋等专业气象台及地区、县、市气象台站并能够在灾害天气预报、气象导航、防灾减灾，农业增产以及辅助军事作业等方面发挥重要作用。 脉冲雷达原理：以一特定频率发射高频能量脉冲时，在同一距离门内接收的不同径向速度目标回波有不同的多普勒频移
雷达气象学是一门与大气探测、大气物理，天气系统探测相关联的学科 Radar：通过无线电技术对目标物的探测和定位。测定目标位置的无线电技术范畴 气象雷达:是用于探测气象要素和各种天气现象的雷达，“千里眼、顺风耳”。 雷达气象学：利用气象雷达，进行大气探测和研究雷达波与大气相互作用的学科，它是大气物理学、大气探测和天气学共同研究的一个分支。雷达气象学在突发性、灾害性天气的监测、预报和警报中具有极为重要的作用。 气象雷达的分类：探空雷达、测雨雷达、声雷达、多普勒雷达、激光雷达 南方：S波段为主，北方：C波段为主 雷达机的主要构成 RDA -雷达数据采集子系统RPG -雷达产品生成子系统PUP -主用户处理器子系统其次包括：通讯子系统、附属安装设备RDA 主要结构：天伺系统、发射机、接收机、信号处理器 定义：用户所使用的雷达数据的采集单元。 功能：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数据。 雷达的硬件系统！ RDA的扫描方式：雷达在一次体积扫描中使用多少角度和时间。 RDA的天气模式：1.晴空模式：VCP11或VCP21 2.降水模式：VCP31或VCP32 新一代雷达：降水模式 VCP：雷达天线体扫模式 RPG（雷达产品生成系统） 定义：（指令中心）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雷达数据产品，并将产品通过窄带通讯线路传给用户 功能：产品生成、产品分发、雷达控制台（UCP） PUP（主用户处理系统） 功能：获取、存贮和显示雷达数据产品。预报员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视器上 用处：(1)产品请求(获取)，(2)产品数据存贮和管理，(3)产品显示，(4)状态监视，(5)产品编辑注释。 粒子对电磁波有散射，衰减，折射的作用 散射：当电磁波束在大气中传播，遇到空气介质或云滴、雨滴等悬浮粒子时，入射电磁波会从这些介质或粒子上向四面八方传播开来，这种现象称为散射现象。 主要物质：大气介质、云滴、水滴，气溶胶等。其它散射现象：光波、声波等 散射的类型：瑞利散射：d<<λ；米(Mie)散射：d≈λ 瑞利散射 散射函数或方向函数： 后向散射能量：雷达天线接收到的只是粒子散射中返回雷达方向（θ＝π）的那一部分能量，这部分能量称为后向散射能量。瑞利散射性质 ①粒子的散射能力与波长的四次方成反比。波长越短，散射越强。 ②粒子的散射能力与直径的6次方成正比。粒子半径越大，散射越强。 ③粒子的前向散射和后向散射为最大，粒子无侧向散射。散射截面为纺锤形。 散射截面或后向散射截面 定义：设有一个理想的散射体，其截面为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，该理想散射体散射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σ就是实际散射体的后向散射截面。 意义：用来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，在同样条件下，所产生的回波信号也越强。 反射率η：单位体积内全部降水粒子的雷达截面之和。 反射率因子（Z）：Z的不同取值，意味着不同天气状况。通常Z的取值从0dBz~70dBz，因此要求天气雷达必需有非常大的检测范围。新一代天气多普勒雷达的接收机动态范围是90~100dBz以内。
CH1 1.气象卫星：人造星体，在宇宙空间、确定的轨道上飞行，携带着各种气象探测仪器，以对地球及其大气和海洋进行气象观测为目的，测量诸如温度、湿度、风、云、辐射等气象要素和降雨、冰雹、台风、雷电等天气现象。 气象卫星观测的特点:在空间固定轨道上运行；自上而下进行观测；全球和大范围的观测；使用新的探测技术（遥感探测）；提供丰富的观测资料，受益面广（气象+其他领域） 2.遥感：1）概念：遥感是气象卫星的基础：在一定距离之外，不直接接触被测物体和有关物理现象，通过探测器接收来自被测目标物发射或反射的电磁辐射信息，并对其处理、分类和识别的一种技术。2）设备：传感器，运载工具，接收系统。3）卫星遥感探测研究主要内容：遥感信息获取手段的研究；各类物体的辐射波谱特性及传输规律的研究；遥感信息的处理与分析判读技术的研究。3）分类：按工作方式：主动遥感、被动遥感；按电磁波谱段：紫外~、可见光~、红外~、微波~；按探测对象：大气~、海洋~、农业~、地理~；按探测信息形式：图像~、非图像~ 气象卫星遥感：利用气象卫星对大气进行遥感探测。 3.卫星气象种类：(1)极地轨道卫星：中国风云1号 (2)静止轨道卫星：中国风云2号 p9/21 CH2 1.卫星轨道参数 1）升交点赤径（Ω）卫星由南半球飞往北半球那一段轨道称为轨道的升段；卫星由北半球飞往南半球那一段轨道称为轨道的降段;把轨道的升段与赤道的交点称升交点。轨道的降段与赤道的交点称降交点，升交点用赤径Ω表示，表示了轨道平面的位置和其相对于太阳的取向 2）倾角(i)指赤道平面与轨道平面间的（升段）夹角 3）偏心率（e）指轨道的焦距与半长轴之比 4）轨道半长轴（a）在轨道的长轴方向由轨道中心到轨道上的距离，确定了卫星的形状 5）近地点角（ω）卫星在轨道平面内升交点与近地点之间的夹角，确定了轨道半长轴的方向 6）平均近点角（M）；7）真近点角（θ）；8）偏近点角（E） 2.地理坐标系中的轨道参数 1）星下点：指卫星与地球中心的连线在地球表面上的交点 2）升交点降交点（如上）（极轨卫星才有） 3）截距：连续两次升交点之间的经度数L=T*15度/小时 4）轨道数：指卫星从一升交点开始到以后任何一个升交点为止环绕地球运行一圈的轨道数目 3.气象卫星运动规律：设想地球是理想球体，均质，质心在地心；卫星质量<<地球质量,卫星对地作用可忽略；星地距离>>卫星本身尺度，质点；忽略其它因素对卫星的作用力根据理论力学，卫星在地球引力作用下的运动为平面运动。该平面成为轨道面，轨道面过地心。卫星的运动方程为：??????? 4.卫星运动三定律（开普勒运动定律):1）椭圆（轨道）定律：卫星运行的轨道是一圆锥截线（圆、椭圆、抛物线、双曲线），地球位于其中的一个焦点上；2）面积定律：卫星的矢径在相等时间内扫过的面积相等（即面积速度为常数）；3）周期定律：卫星轨道周期的平方与轨道的半长轴的立方成正比 5.卫星活力公式：v2 = μ（ 2/r – 1/a ） 6.近极地太阳同步轨道气象卫星1）概念：近极地太阳同步轨道卫星是指卫星轨道平面与太阳始终保持固定的取向（每天过升交点的局地时间相同）。由于这一种卫星轨道的倾角接近90°，卫星近乎通过极地。2）实现：这种卫星是利用卫星随地球绕太阳公转时产生的转动抵消由于地球的扁率引起卫星轨道的摄动来实现的。3）优点：①轨道为圆形，轨道预告、接收和资料定位方便；②可实现包含极地的全球观测；③在观测时有合适的太阳照明，有利于资料处理和使用；④仪器可以得到充分的太阳能供给。缺点：①对中低纬度同一地点观测的时间间隔太长（相对于GEO)，不利对中小尺度天气系统的监测；相临两条轨道的观测资料不是同一时刻的，需要进行同化 7.地球同步静止卫星轨道：1）概念：卫星的倾角等于0，赤道平面与轨道平面重合，卫星在赤道上空运
A320系列飞机气象雷达系统介绍及机组操作建议 概述：机载气象雷达系统（WXR）用于在飞行中实时地探测飞机前方航路上的危险气象区域，以选择安全的航路，保障飞行的舒适和安全。机载气象雷达系统可以探测飞机前方的降水、湍流情况，也可以探测飞机前下方的地形情况。在显示器上用不同的颜色来表示降水的密度和地形情况。新型的气象雷达系统还具有预测风切变（PWS）功能，可以探测飞机前方风切变情况，使飞机在起飞、着陆阶段更安全。本文主要针对我公司A320系列飞机机载气象雷达系统的组成、工作原理、显示特点及我公司A320系列飞机气象雷达的种类和机组操作建议进行了介绍。 一、机载气象雷达系统的组成 机载气象雷达系统的基本组成由：雷达收发机、雷达天线、显示器、控制面板和波导系统等，如图1-1所示：
雷达收发机：用来产生发射射频脉冲信号和接收并处理射频回波信号，提供气象、湍流和地形等显示数据，探测风切变事件并向机组发送警告和告诫信息。 雷达天线：用来产生高3.6°、宽3.4°的波束并接收回波信号。天线的稳定性受惯性基准组件（IRU）的俯仰和横滚数据控制。 显示器：对于A319/A320/A321飞机来说，气象雷达数据都显示在ND上。 控制面板：用于选择气象雷达的工作方式，控制天线的俯仰角度和稳定性，对接收机灵敏度进行控制。 波导系统：波导管作为收发机和天线之间射频信号桥梁通道。 二、气象雷达对目标的探测 机载气象雷达主要用来探测飞机前方航路上的气象目标和其他目标的存在以及分布状况，并
将所探测目标的轮廓、雷雨区的强度、方位和距离等显示在显示器上。它是利用电磁波经天线辐射后遇到障碍物被反射回来的原理，目标的导电系数越高，反射面越大，则回波越强。要清楚气象雷达如何工作的关键在于了解雷雨的反射率。一般来说，雷雨的反射率被划分成三个部分：雷雨的下三分之一由于温度在冰点之上，所以全部由小雨滴组成，这部分是雷雨中对雷达波能量反射最强的部分。中间部分由过度冷却的水和冰晶组成，由于冰晶是不良的雷达波反射体，所以这部分的反射率开始减小了。雷雨的上部完全由冰晶组成，所以在雷达上几乎不可见。另外，正在形成的雷雨在其上部可能会形成拱形的紊流波，如图2-1所示：
气象雷达塔站防雷设计浅谈 郭思宝 摘 要 文章通过实例分析，对气象雷达塔站遭受雷电损害的主要原因及可能的侵入途径作了阐述，同时对 气象雷达塔站的防雷保护技术进行了相应介绍。 关键词 气象雷达塔站 雷电波侵入 雷击防护 1、防雷概述 雷电是发生在因强对流天气而形成的雷云之间，云对大地之间强烈瞬间放电的自然物理现象。 随着社会信息化进程的加快，微电子设备的普及，雷电灾害也随着社会经济的发展有逐渐上升的趋势，它所造成了损失也日益增大，雷电灾害是高科技信息时代所带来的必然结果，雷电灾害被国际电工委员会称为“电子化时代的一大公害”。据德国一家保险公司统计，在各种灾害造成的损害中，因雷电造成的损害高居榜首，全世界每年因雷电造成的损失高达十亿美元以上。雷电灾害是联合国国际减灾十年委员会公布的对人类威胁最严重的自然灾害之一。 2、气象雷达塔站实例简介及其防 雷的必要性 气象雷达塔站是气象部门用以接收气象卫星传输来的云图信 息，并加以实时地报导当地气象情况的专业设备用房。本文通过某实例分析如图1，从而对其所处地理位置、地质条件、气象条 件，自然环境诸多因素分析并确 定其防雷等级，划分其防护区域，并从中得出气象雷达塔站防雷必要性的结论。 该气象雷达站处于天水市北山顶端, 塔站海拔1640m,该场地属Ⅱ级自重湿陷性黄土地区,场地内无液化土存在,该塔站相对高度为30.4m,天线罩直径为8.6m(雷达天线直径为4.3m)。安装雷 HYA10(2X0.5)SC20FC YJV-(5X25)SC50FC H=1.OM PL1,BV(5X25)SC32引上至AL7箱 PL2,BV(5X25)SC32引上至XM7箱从发电机引入后引上至箱 图1 塔站一层平面 门 厅 AL1 HA1 四芯多膜光纤电气竖井 北
预报员试题/卫星与雷达； 极轨卫星：。轨道位置在空间几乎是固定的，高度800——1000千米，绕地球飞行，获取全球资料。 地球同步（或静止）卫星。位于地球赤道上空，高度36000千米左右，与地球自转速度相同，在赤道上空静止不动，因此，也称地球同步轨道卫星。 太阳耀斑：。 在可见光图像上，水面对太阳光的反射有可能使它具有云或浮尘的表现，这一现象称为太阳耀斑。 多普勒效应： 指波源相对于观察者运动时，观察者接收到的信号频率和波源发出的频率是不同的，而且发射频率和接收频率之间的差值和波源运动的速度有关。 下击暴流：能够产生近地面破坏性的水平辐散出流的风暴下部强下沉气流。 云线：带状云系的宽度小于一个纬距叫云线。 阵风锋：雷暴产生的冷空气外流边界的前沿。 雹暴云团以冰雹、大风天气为主的云团。 在云图中，“IR”“VIS”和“WV”分别代表：
C.红外图、可见光图、水汽图 红外云图的波长区间____。 B. 10.5至12.5um 可见光云图的波长区间____。 C. 0.4至1.1um 水汽云图的波长区间____。 A. 5.7至7.1um 红外云图的色调取决于物体________________。 B.表面温度的高低 白天在可见光图像上何处的云趋于更亮些： A.当面向太阳时； 可见光云图的色调取决于物体________________。 A．对太阳光的反照率的大小 水汽图的色调取决于物体________________。 C.水汽含量 一般来说，在( )上，云顶高度越高，则温度越低，云的色调越白。 A. 红外图 进行云识别时最主要因子包括： B.云识别时使用的图像种类； 暗影和高亮度在下面那种情况可观测到？ B.可见光图像上
汕头气象雷达站考察报告 一、考察目的 通过考察，了解气象雷达站的工作、雷达的工作原理及其应用，学会如何看天气雷达图，掌握雷达观测的基本知识。 二、考察内容 （一）考察地点： 汕头气象雷达站是我国探测到热带气旋最多的雷达站 汕头市地处低纬度，天气气候复杂多变，气象灾害频繁，气象探测预测任务繁重，是我省气象基本业务最齐全的市局，拥有国家基准气候站、高空站、气象雷达站、气象台、海洋气象台和汕头气象中心。其中汕头雷达站建站38年来，已探测到210多个热带气旋（台风）平均每年探测到6个，是我国探测到热带气旋最多的雷达站。 近年来，汕头市先后建设了静止气象卫星中规模里利用站、极轨气象卫星资料接受系统、新一代多普勒天气雷达等综合探测系统和应用系统；建立了气象灾害预警信号发布系统、空气质量预报服务系统、气象影视制作、播发系统、气象信息公众决策服务系统。（2005年数据）
汕头气象雷达站工作内容：负责雷达探测及其资料的分析、定位和上报，雷达设备的维护工作；负责粤东气象培训中心管理；负责阵地利用项目的日常管理工作；承担市局交办的其他任务。 （二）基本概念 雷达：是利用电磁波探测目标的电子设备。包括:发射机、发射天线、接收机、接收天线，处理部分以及显示器。还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。其工作原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。气象雷达是专门用于大气探测的雷达。 （三）具体内容 1.气象雷达发展历史： 1）20世纪40年代：萌芽阶段，主要观测回波的形状、移动速度、描述回波的形状、发展。 2）20世纪50-60年代：定量分析阶段，这一阶段也是常规雷达的发展时期，主要用来分析回波的降水强度和雷达反射率之间的定量关系。 3）20世纪70-80年代：雷达的数字化发展时期，将数字技术和计算机技术 大量地应用到气象雷达中。 4）20世纪80年代后;新一代天气雷达的发展时期，多普勒雷达、双波长雷达、偏振雷达、风廓雷达等一大批新型雷达被用于气象探测。 5）汕头（我国）气象雷达发展大体经历了三个阶段： 模拟天气雷达——数字化天气雷达——多普勒天气雷达 未来发展方向：双极化、相控阵、多基地雷达 2.气象雷达的特点：
卫星气象学 名词解释 升交点：卫星由南半球飞往北半球那一段轨道称为升段，把轨道的升段与赤道的交点称为升交点。 降交点：卫星由北半球飞往南半球那一段轨道称为降段，把轨道的降段与赤道的交点称为降交点。 轨道面：根据理论力学，卫星在地球引力（有心力）作用下的运动为平面运动。该平面称轨道面，轨道面过地心。 轨道倾角：指赤道平面与轨道平面间的（升段）夹角。 探测周期（T）：指卫星绕地球运行一圈的时间。 截距（L）:连续两次升交点之间的经度数。（L=T*15度/小时）。 星下点：卫星与地球中心连线在地球表面的交点称为星下点。 轨道数：指卫星从一个升交点开始到下一个升交点为止环绕地球运行一圈的轨道序数。 遥感：在一定距离之外，不直接接触被测物体和有关物理现象，通过探测器接收来被测目标物发射或反射的电磁辐射信息，并对其处理、分类和识别的一项技术。 三大宇宙速度：①环绕速度：7.912km/s ②逃逸速度：11.2km/s ③卫星脱离太阳系进入银河系的最小速度：16.9km/s 自旋稳定：若卫星绕自身对称轴以一定的角度旋转，在没有空气阻力的情况下卫星的角动量守恒，因而自转轴方向始终不变，这种卫星稳定的方式称为自旋稳定。 三轴定向稳定：卫星三个方向上始终保持稳定，取卫星的三个方向为轴并使其保持稳定： ①俯仰轴：与卫星轨道平面垂直，控制卫星上下摆动 ②横滚轴：平行于轨道平面，且与轨道方向一致，控制卫星左右摆动 ③偏航轴：指向地球中心，控制位卫星沿轨道方向运行 入轨速度：火箭将卫星送入轨道的瞬时速度。 黑体：某一物体在任何温度下，对任意方向和任意波长的吸收率或发射率都等于1。即α（λ）恒等于1. 灰体：物体的吸收率与波长无关，且为小于一的常数。 选择性辐射体：物体的吸收率随波长而变化，即a=a（λ）。 辐射能Q：指电磁辐射所携带的能量，或物体发射的全部能量，其单位为J（焦耳）。 辐射通量φ：指单位时间内通过某一表面的辐射能。 辐射强度I：指对于点辐射源在某一方向上单位立体角内的辐射通量。 辐射率： 大气窗：太阳或地球-大气的辐射在大气中传输时被大气中的某些气体所吸收，这些吸收随波长变化很大，在某些波段吸收强，而那些在某些吸收弱或没有吸收的波段称为大气窗。亮度温度（亮温度）：在给定波长处，如果物体的辐射亮度Lλ（T）与温度为Tb的黑体辐射亮度相等，即Lλ（T）=Bλ（Tb）则称Tb为该物体的亮度温度。 若物体温度为T，由于Bλ（T）>Lλ（T）=Bλ（Tb），所以物体“亮温度”Tb小于物体的温度T。 大气透过率：通过介质的辐射能量与入射到介质的总的辐射能量之比。 行星反照率：定义为大气顶处反射通量密度与入射通量密度之比。 星下点分辨率：星下点上的空间分辨率。星下点，是指卫星与地球中心连线在地球表面的交点。 AVHRR：先进的高分辨率辐射计，是装载在美国第三代业务气象卫星TIROS-N/NOAA系列卫