[高等教育]大氣探測學(xué)-習(xí)題及答案-章節(jié)習(xí)題答案

1、大氣探測學(xué)習(xí)題參考答案第1章 緒論1第2章 云的觀測2第3章 能見度的觀測5第4章 天氣現(xiàn)象的觀測8第5章 溫度的觀測10第6章 濕度的觀測16第7章 大氣壓力的觀測20第8章 風(fēng)的觀測26第9章 高空風(fēng)的觀測31第10章 輻射能的觀測36第11章 降水和蒸發(fā)的觀測38第12章 自動(dòng)氣象觀測系統(tǒng)39第1章 緒論1 大氣探測學(xué)研究的對(duì)象、范圍和特點(diǎn)是什么？大氣探測是對(duì)表征大氣狀況的氣象要素、天氣現(xiàn)象及其變化過程進(jìn)行個(gè)別或系統(tǒng)的連續(xù)的觀察和測定，并對(duì)獲得的記錄進(jìn)行整理。研究范圍是近地層大氣、高空大氣以及一些特殊區(qū)域的大氣（如大氣邊界層，城市熱島環(huán)流，峽谷風(fēng)場，海陸風(fēng)場等）。大氣探測的特點(diǎn)：隨著科學(xué)

2、技術(shù)的發(fā)展，大氣探測的要素量和空間范圍越來越大。分為近地面層大氣探測、高空大氣層探測和專業(yè)性大氣探測。近幾十年來，作為主動(dòng)遙感的各種氣象雷達(dá)探測和作為被動(dòng)遙感的氣象衛(wèi)星探測，以及地面微波輻射探測等獲得較多信息的大氣探測方法，正在逐步進(jìn)入常規(guī)大氣探測領(lǐng)域。這些現(xiàn)代大氣探測技術(shù)應(yīng)用于大氣科學(xué)的研究領(lǐng)域，極大的豐富了大氣探測的內(nèi)容。2 大氣探測的發(fā)展主要有那幾個(gè)時(shí)期？創(chuàng)始時(shí)期。這是在16世紀(jì)末發(fā)明第一批大氣探測儀器以前的漫長時(shí)期，這期間發(fā)明了相風(fēng)鳥、雨量器和風(fēng)壓板等，不能對(duì)大氣現(xiàn)象進(jìn)行連續(xù)記錄。地面氣象觀測開始發(fā)展時(shí)期。16世紀(jì)末，隨著氣象儀器的發(fā)明，開始了氣象要素定量測量階段。高空大氣探測的開始發(fā)

3、展時(shí)期。這時(shí)期陸續(xù)有人采用系留氣球、飛機(jī)及火箭攜帶儀器升空，進(jìn)行高空大氣探測。高空大氣探測迅速發(fā)展時(shí)期。這時(shí)期，前蘇聯(lián)、德國、法國、芬蘭等國家都開始研制無線電探空儀，以及其他高空探測技術(shù)，為高空大氣探測事業(yè)開辟了新的途徑。大氣探測的遙感時(shí)期。1945年美國首次將雷達(dá)應(yīng)用于氣象觀測，后來發(fā)射了氣象火箭和探空火箭，把探測高度延伸到了500千米。大氣探測的衛(wèi)星遙感時(shí)期。這個(gè)時(shí)期，大氣探測不僅從根本上擴(kuò)大了探測范圍，也提高了對(duì)大氣探測的連續(xù)性。3 簡述大氣探測原理有那幾種方法？直接探測。將探測元件直接放入大氣介質(zhì)中，測量大氣要素。應(yīng)用元件的物理、化學(xué)性質(zhì)受大氣作用而產(chǎn)生反應(yīng)作用的原理。遙感探測。根據(jù)電

4、磁波在大氣中傳播過程中信號(hào)的變化，反演出大氣中氣象要素的變化，分為主動(dòng)遙感和被動(dòng)遙感。施放示蹤物質(zhì)。向大氣施放具有光學(xué)或金屬性質(zhì)的示蹤物質(zhì)，利用光學(xué)方法或雷達(dá)觀測其隨氣流傳播和演變規(guī)律，由此計(jì)算大氣的流動(dòng)狀況。模擬實(shí)驗(yàn)。有風(fēng)洞模擬和水槽模擬。風(fēng)洞模擬大氣層邊界層風(fēng)、溫及區(qū)域流場狀況。水槽模擬大氣層環(huán)流、洋流、建筑物周圍環(huán)境流場特征?？烧{(diào)控溫度場，模擬大氣邊界層的溫度層結(jié)。4 大氣探測儀器的性能包括那幾個(gè)？精確度。即測量值與實(shí)際值的接近程度。又包括儀器的精密度和準(zhǔn)確度。精密度考察的是連續(xù)測量值彼此相互間的接近程度。準(zhǔn)確度考察的是測量值與實(shí)際值的接近程度。探測儀器的精確度取決于感應(yīng)元件的靈敏度和慣

5、性。靈敏度。即單位待測量的變化所引起的指示儀表輸出的變化。慣性（滯后性）。即儀器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。具有兩重性，大小由觀測任務(wù)所決定。分辨率。即最小環(huán)境改變量在測量儀器上的顯示單位。量程。即儀器對(duì)要素測量的最大范圍。取決于所測要素的變化范圍。5 如何保證大氣探測資料的代表性和可比性？代表性分為空間代表性和時(shí)間代表性。要保證大氣探測資料的空間代表性，原則上要確定臺(tái)站地形具有典型性。站址的選擇、觀測站的建立要防止局地地形地物造成大氣要素不規(guī)則變化。一般說來，平原地區(qū)的臺(tái)站資料代表性較好，山區(qū)、城市臺(tái)站資料代表性較差。要保證時(shí)間代表性，則要保證大氣要素觀測的同時(shí)性。要保證大氣探測資料的可比性，則要求觀測

6、時(shí)間、觀測方法、儀器類型、觀測規(guī)范、站臺(tái)地理緯度、地形地貌條件等的一致性。 第2章 云的觀測1 敘述積狀云、層狀云、波狀云的基本特征。積狀云：積狀云包括積云，積雨云和卷云，積狀云一般個(gè)體比較明顯，云塊之間多不相連；層狀云：層狀云包括卷層云，高層云，雨層云和層云，它們的共同特征是云體均勻成層； 波狀云：波狀云包括卷積云，高積云和層積云，它們的共同特征是云塊常成群，成行，呈波狀排列。2 敘述卷積云與高積云、高積云與層積云各有何異同？卷積云與高積云共同點(diǎn)：云塊比較小，一般成群，成行，呈波狀排列；不同點(diǎn)：卷積云呈白色細(xì)鱗片狀，像微風(fēng)吹拂水面而成的小波紋；而高積云在厚薄，形狀上有很大差異，薄的云呈白色，

7、能見日月輪廓，厚的云呈暗灰色，日月輪廓分辨不清，常呈扁圓狀，瓦塊狀，魚鱗片或水波狀的密集云條。高積云與層積云 共同點(diǎn)：云塊在厚薄，形狀上都有很大差異，云塊一般成群，呈層，呈波狀排列； 不同點(diǎn)：高積云云塊較小，輪廓分明常呈扁圓狀，瓦塊狀，魚鱗片或水波狀的密集云條，層積云云塊一般較大，有的成條，有的成片，有的成團(tuán)；高積云薄的云塊呈白色，能見日月輪廓，厚的云塊呈暗灰色，日月輪廓分辨不清，層積云常呈灰白色或灰色，結(jié)構(gòu)比較松散，薄的云塊可辨太陽的位置。3 敘述卷層云與高層云、高層云與雨層云、雨層云與層云有何異同？卷層云與高層云 相同點(diǎn)：云體均勻成層； 不同點(diǎn)：卷層云呈透明或乳白色，透過云層日月輪廓清楚，

8、地物有影，常有暈的現(xiàn)象；高層云呈灰白色或灰色，運(yùn)抵常有條文結(jié)構(gòu)，常布滿全天；高層云與雨層云 相同點(diǎn)：云體均勻成層，常布滿全天； 不同點(diǎn)：高層云呈灰白色或灰色，云底常有條紋結(jié)構(gòu)；雨層云低而漫無定形，能完全遮蔽日月，呈暗灰色，云底常有碎雨云；雨層云與層云 相同點(diǎn)：云體均勻成層； 不同點(diǎn)：云層云低而漫無定形，能完全遮蔽日月，呈暗灰色，云底常伴有碎雨云，層云呈灰色，很象霧；雨層云云層厚度常達(dá)到4000-5000米，層云云底很低但不接觸地面。4 敘述莢狀、堡狀、絮狀云的形成機(jī)理，各代表什么氣層狀況？莢狀云：在山區(qū)由于谷地聚集充沛的水汽，受地形抬升作用，常常在山脊上空形成莢狀云，另外由于過山氣流，或上升、

9、下沉氣流匯合而形成的駐波也會(huì)產(chǎn)生莢狀云，多預(yù)示晴天；堡狀云：包括堡狀層積云和堡狀高積云，堡狀層積云是由于較強(qiáng)的上升氣流突破穩(wěn)定層之后，局部垂直發(fā)展所形成；堡狀高積云是由于中云的局部對(duì)流強(qiáng)烈而在局部垂直發(fā)展而形成的；如果天空出現(xiàn)堡狀層積云而且大氣中對(duì)流持續(xù)增強(qiáng)，水汽條件也具備，則往往預(yù)示有積雨云發(fā)展，甚至有雷陣雨發(fā)生；堡狀高積云一般預(yù)示有雷雨天氣；絮狀云：絮狀云有絮狀高積云，是由強(qiáng)烈的湍流作用將使空氣抬升而形成，預(yù)示將有雷陣雨天氣來臨。5 敘述碎積云、碎層云、碎雨云的外形與成因有何不同？從外形上看：碎積云通常個(gè)體很小，輪廓不完整，形狀多變，多為白色碎塊；碎層云的云體為不規(guī)則的碎片，形狀多變，移動(dòng)

10、較快，呈灰色或灰白色；碎雨云的云體低而破碎，形狀多變，移動(dòng)較快，呈灰色或暗灰色；從成因上看： 碎積云往往是破碎了的或初生的積云，當(dāng)大氣中對(duì)流增強(qiáng)時(shí)，碎積云可以發(fā)展成淡積云，若有強(qiáng)風(fēng)和湍流時(shí)，淡積云的云體會(huì)變的破碎，形成碎積云；碎層云往往是由消散中的層云或霧抬升而形成；碎雨云常出現(xiàn)在許層云，積雨云或厚的高層云下，是由于降水物蒸發(fā)，空氣濕度增大，在湍流作用在下水氣凝結(jié)而成。6 簡述對(duì)流云從淡積云cu hum發(fā)展到鬃積雨云cb cap的物理過程。淡積云cu hum云體不大，輪廓清晰，底部較平，頂部呈圓弧形突起，垂直發(fā)展不旺盛，云底較扁平；當(dāng)大氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)時(shí)，淡積云向濃積云發(fā)展此時(shí)輪廓仍然清晰，云底

11、仍然較平，但云體個(gè)體高大而且底部比較陰暗，云的垂直發(fā)展旺盛，垂直高度一般大于水平寬度，頂部的圓弧形開始重疊突起，變得象花椰菜的樣子；當(dāng)對(duì)流繼續(xù)增強(qiáng)，云繼續(xù)垂直發(fā)展，云頂就開始凍結(jié)，云頂花椰菜形的輪廓漸漸模糊，即形成了禿積雨云，此時(shí)云的絲絮狀就夠還不太明顯，云體的其余部分仍有濃積云的 特性；到積雨云發(fā)展的成熟階段會(huì)形成鬃積雨云，它的云頂呈白色，絲絮狀結(jié)構(gòu)明顯，常呈馬鬃狀和鐵砧狀，底部陰暗，氣流混亂。以上就是從淡積云cu hum濃積云cu cong 禿積雨云cb calv鬃積雨云cb cab 的過程。7對(duì)下面的記錄進(jìn)行分析，并描述天空狀況，包括云狀、云量、云的特征及可能伴隨出現(xiàn)的天氣現(xiàn)象等。 答：

12、在8h時(shí)，天空中的總云量為4/10，低云量占2/10。低云為淡積云或碎積云，或兩者同時(shí)存在。低云的云狀為：云的個(gè)體不大，輪廓清晰，底部較平，頂部呈圓弧形的突起，云塊較扁平分散孤立在天空，或者是個(gè)體很小，輪廓不完整，形狀多變的白色碎積云。中云為積云狀高積云（絮狀的或堡狀的）或堡狀層積云。云狀為云塊的邊緣破碎，象破碎的棉絮團(tuán)，云塊大小以及在空中的高低都很不一致，或者是云塊細(xì)長，底部水平，頂部凸起有垂直發(fā)展的趨勢，看上去象城堡或長條形鋸齒。高云為毛卷云，云狀為云體很薄，呈白色，毛絲般的纖維狀結(jié)構(gòu)清晰，云絲分散。從中云的情況來看，空中的氣層不穩(wěn)定，有較強(qiáng)的上升氣流，云層可能會(huì)繼續(xù)發(fā)展。在10h時(shí)，總云

13、量為6/10，低云量占4/10。低云已經(jīng)發(fā)展為濃積云伴有淡積云和層積云。云狀為：濃積云的個(gè)體高大，輪廓清晰，底部較平，比較陰暗，垂直發(fā)展較旺盛，頂部呈圓弧形重疊。中云為由積云擴(kuò)展而成的積云性高積云。云塊大小不一致，呈灰白色，外形略有積云特征。高云已由毛卷云發(fā)展成為密卷云。云體較厚，云絲密集，聚合成片，邊緣毛絲般纖維結(jié)構(gòu)仍較明顯。濃積云在早晨的發(fā)展，預(yù)示著大氣層結(jié)不穩(wěn)定，也許會(huì)有積雨云產(chǎn)生。在12h時(shí)，總云量繼續(xù)增多，占到8/10，低云量也在增多，占到6/10。低云為濃積云的繼續(xù)發(fā)展，中云為積云性高積云的繼續(xù)發(fā)展。高云不能觀測清楚。從云的發(fā)展來看，大氣層結(jié)仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，天氣可能還要進(jìn)一步地轉(zhuǎn)

14、壞。在14h時(shí)，低云已經(jīng)遮滿天空，即總云量和低云量都為10/10。低云已經(jīng)發(fā)展成為鬃積雨云，帶有砧狀，并且可伴有積云、層積云、層云或惡劣天氣下的碎云。鬃積雨云的云頂有明顯的白色毛絲般的纖維結(jié)構(gòu)，并擴(kuò)展成為馬鬃狀或鐵砧狀，底部陰暗混亂。在云底可能有形狀破碎、多變，移動(dòng)較塊，呈灰色或暗灰色的碎雨云。由于低云的遮擋，這時(shí)看不清屬于cm和ch的云。鬃積云的出現(xiàn)表明對(duì)流云已經(jīng)發(fā)展到極盛階段，并發(fā)展成為成熟的積雨云，這會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的陣性降水，可能伴有大風(fēng)、雷電等現(xiàn)象。在16h時(shí)，總云量仍為10/10，低云布滿天空，但有空隙。低云為惡劣天氣下的碎雨云，通常在高層云或雨層云之下。它的云體低而破碎，形狀多變，移動(dòng)

15、較快，呈灰色或暗灰色。透過低云的云縫隙，可辨別中云為混亂天空的高積云，云底的高度不同，中空不穩(wěn)定。高云不可辨別。由中云和低云預(yù)測大氣層結(jié)仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，可能會(huì)由雷雨天氣。第3章 能見度的觀測1 影響能見度的因子有哪些？影響能見度的因子有大氣透明度、目標(biāo)物和背景的亮度對(duì)比和觀測者的視力指標(biāo)對(duì)比視感域。大氣透明度是影響能見度的主要因子。大氣中的氣溶膠粒子通過反射、吸收、散射等機(jī)制削弱光通過大氣的能量。導(dǎo)致目標(biāo)物固有亮度減弱。所以，大氣中雜質(zhì)愈多，愈渾濁，能見度就愈差。在大氣中目標(biāo)物能見與否，取決于本身亮度，又與它同背景的亮度差異有關(guān)。比如，亮度暗的目標(biāo)物在亮的背景襯托下，清晰可見；或者亮的目標(biāo)物

16、在暗的背景下，同樣清晰可見。表示這種差異的指標(biāo)是亮度的對(duì)比值k。 在白天當(dāng)，當(dāng)k=0時(shí)，難以準(zhǔn)確辨別目標(biāo)物。當(dāng)k逐漸增大，即亮度差異逐漸增大，當(dāng)k值增大到某一值時(shí)，才能準(zhǔn)確地辨別目標(biāo)物。這個(gè)亮度對(duì)比值叫做對(duì)比視感域，用表示。2 氣象能見度的定義是什么？影響目標(biāo)物能見度的因子很多，而氣象工作中，需要能見度只反映大氣透明狀況，這就必須選定和統(tǒng)一實(shí)行某種觀測方法，以固定其它因子，使測定的最大水平能見距離只表達(dá)大氣透明程度的單一因子影響。這樣測出的能見度是氣象能見度。氣象能見度分白天氣象能見度和夜間氣象能見度。3 白天能見度與夜間能見度的觀測有何不同？白天能見度：目標(biāo)物背景對(duì)比度衰減規(guī)律：一般白天目標(biāo)

17、物為擴(kuò)展反射光源，目標(biāo)物背景的固有亮度對(duì)比值，取觀測者、目標(biāo)物背景的視亮度對(duì)比為: 為經(jīng)l距離后,目標(biāo)物的固有亮度; 為經(jīng)l距離后,背景的固有亮度。 由（3.12）式可寫成：則：令：稱作傳輸函數(shù)，則有：白天氣象能見度及其觀測法：若選擇水平天空作為背景，那么，背景的固有亮度 應(yīng)等于水平天空的視亮度即 則有 稱為科希米德（koschmieder)定律，它表達(dá)了目標(biāo)物與水平天空背景亮度對(duì)比度衰減規(guī)律。當(dāng)這種衰減達(dá)到時(shí)，相應(yīng)的能見度距離為l若選擇深色物體作為目標(biāo)物，即 ，相應(yīng)再取，則定出的最大能見度距離為：按上述規(guī)定的條件進(jìn)行觀測，測定的只與大氣消光系數(shù)成單一函數(shù)關(guān)系。它只反映大氣透明度的單一影響，故

18、視程為氣象能見距離，或氣象視距。夜間能見度：夜間由于光照條件的限制，已不能使用一般的目標(biāo)物，而只能用發(fā)光物體作為目標(biāo)物。燈光目標(biāo)物是點(diǎn)源，不象擴(kuò)展光源那樣考慮亮度對(duì)比問題，對(duì)其觀測要用點(diǎn)源在眼睛上產(chǎn)生的照度來衡量。而夜間決定目標(biāo)能見與否的眼睛的指標(biāo)是眼睛的靈敏度，即所能感受的最小照度，又叫照度視覺閾值，以表示。拜克維爾給出了與背景亮度的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式： 的值與燈光色彩有關(guān)，黃光的照度視覺閾值 最大，紅光的最小，故用紅色燈光易于辨認(rèn)。影響燈光能見度的因子有：燈光強(qiáng)度、大氣透明度和眼睛的靈敏度。設(shè)燈光強(qiáng)度為，與觀測者為距離l，則在觀測者眼睛上產(chǎn)生的照度可由阿拉德（allard）定律定義：當(dāng)觀測者離燈光

19、距離為s時(shí)，燈光產(chǎn)生的照度達(dá)到閾值，這時(shí)目標(biāo)燈恰好能見，稱s為燈光能見距離，即 將（3.18)式代入(3.16)式，得：按（3.19)式，可將燈光能見距離換算成氣象能見距離，實(shí)際工作中，常按(3.18)式繪制好燈光能見距離與氣象能見度換算列線圖，由圖便可根據(jù)燈光強(qiáng)度i和距離s查算最大能見距離lmax。4 能見度的器測法主要有哪幾種，說明它們的優(yōu)缺點(diǎn)和工作原理。能見度的器測法主要有：1.遙測光度計(jì)原理：由目標(biāo)物、天空背景的視亮度比較給出大氣消光系數(shù)推算氣象能見度。2.測大氣透射率表氣象能見度lmax或氣象光學(xué)距離p均可寫成大氣透射率（t）的函數(shù)，即如果選擇兩點(diǎn)間的距離為b的長度作為測量基線，將上

20、式中l(wèi)取為b，測出兩點(diǎn)間的透射率，即可算出氣象能見度。測量透射率的儀器由光發(fā)射器，反射器和接受器構(gòu)成。光發(fā)射器和接收器合成一體安置在基線一端，反射器安置在基線另一端。發(fā)射器發(fā)射的光被分成兩束，一束透過大氣層經(jīng)反射器反射回來被接受器接收；另一束光則不射入大氣層，作為參考光，直接進(jìn)入接收器，回波信號(hào)與參考光信號(hào)同軸地照在光電接收器件上，由比較法確定其透射率。光程差越大，能見度越小。3、大氣散射儀應(yīng)用透射儀需要基線，不適合高山、沿海、船舶臺(tái)站使用。大氣散射儀的主要原理是光脈沖發(fā)射機(jī)發(fā)射光脈沖信號(hào)，被空氣散射后，由接收機(jī)接收。光敏元件把光脈沖轉(zhuǎn)換成電脈沖，由紀(jì)錄器和顯示器給出能見度值。電脈沖信號(hào)越強(qiáng)，

21、能見度越小。5請(qǐng)寫出水平均一大氣的目標(biāo)物亮度方程（3.5)，并說明方程各項(xiàng)的意義。目標(biāo)物固有視亮度為；通過距離l的空氣層后減為, 為大氣層消光系數(shù)，單位為。目標(biāo)物亮度隨距離以指數(shù)衰減。6請(qǐng)寫出人眼所見目標(biāo)物的總視亮度方程(3.12)，并說明方程各項(xiàng)的意義。為距離l內(nèi)所有空氣的氣幕光視亮度。為水平天空的視亮度，、的意義同上題，7請(qǐng)寫出目標(biāo)物一水平天空背景亮度對(duì)比度衰減規(guī)律方程(3.14)，并說明各項(xiàng)意義。目標(biāo)物背景的固有亮度對(duì)比值觀測者、目標(biāo)物背景的視亮度對(duì)比為:第4章 天氣現(xiàn)象的觀測1連續(xù)性、間歇性和陣性降水，應(yīng)按那些特征進(jìn)行判斷？a)連續(xù)性：雨或雪不間斷地下，而且比較均勻，強(qiáng)度變化不大，一般

22、下的時(shí)間長，范圍廣，降水量也比較大。b)間歇性：雨或雪時(shí)下時(shí)停，或強(qiáng)度有明顯變化，但變得比較緩慢。下的時(shí)間時(shí)短時(shí)長。c)陣性：驟降驟停或強(qiáng)度變化突然，下降速度快，強(qiáng)度大，但往往時(shí)間不長，范圍也不大。2如何區(qū)別吹雪和雪暴？吹雪是本地或附近有大量積雪時(shí)，強(qiáng)風(fēng)將積雪吹起所致。能見度10km。雪暴是本地或附近有大量積雪，強(qiáng)風(fēng)將地面積雪成團(tuán)卷起，不能分辨是否在降雪，能見度1km。區(qū)別就在雪暴不能分辨是否在降雪，且能見度有差別。3闡述浮塵與霾；霾與輕霧；浮塵、揚(yáng)沙和沙塵暴間的區(qū)別。 形成浮塵的沙塵是由遠(yuǎn)處傳播而來，而霾不是。一般浮塵的能見度更小，并且垂直能見度也不大。霾常出現(xiàn)在干燥時(shí)期，浮塵不一定。霾由大

23、量極細(xì)微沙塵均勻漂浮在空氣中，使空氣混濁，能見距離10km。常出現(xiàn)在氣團(tuán)穩(wěn)定較干燥時(shí)期。浮塵出現(xiàn)在冷空氣過境前后無風(fēng)或風(fēng)小時(shí)，由遠(yuǎn)處沙塵經(jīng)高空氣流傳播而來?；蛴?或 天氣過后尚未下沉的沙塵浮游在空中所致。能見距離小于1km，垂直能見度也很差。霾和輕霧的組成不同，霾是大量沙塵漂浮在空氣中，而輕霧是由水滴組成。并且霾常出現(xiàn)在氣團(tuán)穩(wěn)定較干燥時(shí)期，而輕霧不一定。輕霧由細(xì)小水滴組成的稀薄霧幕。水平能見距離10km。呈灰白色。早晚較多出現(xiàn)。浮塵是由遠(yuǎn)處沙塵經(jīng)高空氣流傳播而來，或由揚(yáng)沙、沙塵暴天氣過后尚未下沉的沙塵浮游在空中所致。而揚(yáng)沙、沙塵暴則是由本地或附近的沙塵被吹起所致。浮沉出現(xiàn)在風(fēng)較小時(shí)，但揚(yáng)沙和沙

24、塵暴出現(xiàn)時(shí)風(fēng)力較大，沙塵暴還常伴有強(qiáng)對(duì)流或雷雨過境。一般說來，浮塵和沙塵暴天氣的能見度比揚(yáng)沙更小。揚(yáng)沙由于本地或附近的沙塵被吹起，使能見度顯著下降，能見距離一般為1-10km。天空混濁，風(fēng)力較大。在北方春夏，冷空氣過鏡或空氣不穩(wěn)定時(shí)出現(xiàn)。沙塵暴成因與揚(yáng)沙相似，但能見度3m/s時(shí)，a基本不變；不同類型的溫度表a值有差異，但是在風(fēng)速高的時(shí)候，差異很??；元件的特征尺度d越小，a隨風(fēng)速的變化越小。3為什么采用人工通風(fēng)的干濕球溫度表能提高測量精度？因?yàn)楦蓾癖硐禂?shù)受風(fēng)速影響大，如果用人工通風(fēng)的干濕球溫度表，可以保持楓樹的穩(wěn)定從而使a值保持穩(wěn)定，以減小實(shí)驗(yàn)誤差。4簡述露點(diǎn)儀的測量原理。若使空氣通過一個(gè)光潔的

25、金屬鏡面時(shí)等壓降溫，直到鏡面上出現(xiàn)露（或霜），讀取這瞬間的鏡面溫度，就是露點(diǎn)（或霜點(diǎn)）溫度。如圖所示：先降溫，鏡面出現(xiàn)露點(diǎn)時(shí)，記為： 再升溫，最后一個(gè)露珠消失時(shí)，記為： 這是一次完整記錄，一般5次取平均：；即得到露點(diǎn)溫度。5影響露點(diǎn)儀測量精度的因素有哪些？露點(diǎn)儀測濕精度： 影響露點(diǎn)儀測濕精度的因子有：爾文效應(yīng)：設(shè)彎曲水面飽和水汽壓為；純水平面飽和水汽壓為，有 式中k為波爾茲曼常數(shù)； 為水表面張力系數(shù)；為水分子容積；為露滴的曲率半徑。又由于在同溫、同壓下，彎曲水面飽和水汽壓與平面飽和水汽壓的關(guān)系為： ； 即露滴的飽和水汽壓高于平面飽和水汽壓。因此，鏡面的結(jié)露溫度低于真實(shí)露點(diǎn)溫度，誤差約為-0.1

26、。（2）拉烏爾特（rault)效應(yīng)：由于空氣和鏡面有雜質(zhì)，特別是有一定量的可溶性物質(zhì)時(shí)，使飽和水汽壓低于同溫度下的潔凈空氣和鏡面的飽和水汽壓。降低的數(shù)值與溶液的克分子濃度有關(guān)。這種效應(yīng)將使露點(diǎn)值偏高。公式如下： 其中 :為空氣中和鏡面有雜質(zhì)時(shí)的飽和水汽壓； n:雜質(zhì)的克分子數(shù)； n：總克分子數(shù)（3）部分壓力效應(yīng)： 儀器的空氣循環(huán)系統(tǒng)可使測試空間內(nèi)外存在一定的氣壓差。根據(jù)道爾頓分壓定律，進(jìn)入測試空間空氣樣本的水汽壓，將按壓差以同樣的比例降低。6測量濕度的方法有哪幾種？簡述原理。（1）干濕球溫度表原理為： 其中 a為干濕表系數(shù)，（2）毛發(fā)濕度表原理為：濕度從0100%時(shí)，毛發(fā)伸長2.5%，伸長量與

27、濕度變化成正比 ，其中，（3）吸濕稱重法 原理為:：利用吸濕劑p2o5吸收一定容積空氣中的水汽，只要精確測定空氣的容積和吸濕劑的重量變化，即可直接計(jì)算出1立方米空氣中所含的水量，即： （克/立方米）水汽壓： ，同上有： 其中：v：為容器的容積（初始容積）；p0、t0為初始容器內(nèi)的氣壓和溫度；p1、t1為抽氣后容器內(nèi)的氣壓和溫度；p2、t2為進(jìn)氣后容器內(nèi)的氣壓和溫度；m2、m1為吸濕后和吸濕前干燥管的質(zhì)量。（4）光譜吸收法根據(jù)空氣中水對(duì)紅外輻射的吸收原理確定空氣濕度的方法。主要以兩束波長不同的光線，一束波長=1.37m，對(duì)水汽有很強(qiáng)的吸收；另一束波長=1.24m（參考光），對(duì)水汽不吸收。將兩束光

28、線交替通過被測氣層，并比較這兩束光線的能量，確定大氣（含水量）濕度。（5）氯化鋰測濕：測量其飽和溶液水汽壓與環(huán)境水汽壓平衡時(shí)的露點(diǎn)（6）碳膜濕敏元件根據(jù)高分子聚合物吸濕后膨脹，使懸浮于其中的碳粒子接觸率減小，元件的電阻增大；反之當(dāng)濕度降低時(shí)，聚合物脫水收縮，使碳粒子相互接觸率增加，元件的電阻減小。通過測量元件的電阻值的變化，即可確定大氣中的濕度。（7）露點(diǎn)儀原理：若使空氣通過一個(gè)光潔的金屬鏡面時(shí)等壓降溫，直到鏡面上出現(xiàn)露（或霜），讀取這瞬間的鏡面溫度，就是露點(diǎn)（或霜點(diǎn)）溫度，在利用露點(diǎn)計(jì)算出當(dāng)時(shí)的大氣溫度。露點(diǎn)溫度的測量： 一般5次取平均先降溫，鏡面出現(xiàn)露點(diǎn)時(shí)，記為：再升溫，最后一個(gè)露珠消失時(shí)

29、，記為：這是一次完整記錄 ；第7章 大氣壓力的觀測1.簡述動(dòng)槽式、定槽式水銀氣壓表的觀測原理。水銀氣壓表的讀數(shù)原理為：如圖所示，利用一根抽成真空的玻璃管插入水銀槽內(nèi)，由于大氣壓力的作用，玻璃管內(nèi)的水銀柱將維持一定的高度。當(dāng)管內(nèi)水銀柱對(duì)水銀槽面產(chǎn)生的壓力與作用于水銀槽面的大氣壓力相平衡時(shí)，水銀柱將維持一定高度。如果在水銀柱旁邊樹立一標(biāo)尺，標(biāo)尺的零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)水銀面，就可直接讀取水銀柱的高度（），即可求得大氣壓力（） 式中為溫度 時(shí)水銀密度，為測站緯度為、海拔高度為h處的重力加速度。為了便于比較,國際上統(tǒng)一規(guī)定, 以溫度為標(biāo)準(zhǔn),g以緯度為的海平面為標(biāo)準(zhǔn).如果不在標(biāo)準(zhǔn)條件下,則讀得的水銀柱高度必須訂整到標(biāo)

30、準(zhǔn)條件下。即：因此 其中為溫度訂正因子，為重力（緯度高度）訂正因子；動(dòng)槽是水銀氣壓表的讀數(shù)原理為：它的主要特點(diǎn)是標(biāo)尺上有一個(gè)固定的零點(diǎn)。每次讀數(shù)時(shí)，須將水銀槽的表面調(diào)到這個(gè)零點(diǎn)處，然后讀出水銀柱頂?shù)目潭取Ｔ谧x數(shù)時(shí)，先讀溫度表，再調(diào)水銀面與象牙針相切，再調(diào)游標(biāo)尺與水銀柱頂相切，最后讀數(shù)。讀數(shù)結(jié)束后，將象牙針與水銀面斷開。定槽式水銀氣壓表的讀數(shù)原理為：它的水銀槽是一個(gè)固定容積的鐵槽，沒有皮囊、水銀面調(diào)節(jié)螺釘以及象牙針。當(dāng)氣壓變化時(shí)，水銀柱在玻璃管內(nèi)上升或下降所增加或減少的水銀量，必將引起水銀槽內(nèi)的水銀減少或增加，使槽內(nèi)的水銀面向下或向上變動(dòng)。即整個(gè)氣壓表的基點(diǎn)隨水銀柱頂?shù)母叨茸儎?dòng)。如圖所示： 當(dāng)氣

31、壓升高1mmhg，表內(nèi)水銀柱上升mm，而槽內(nèi)水銀面同時(shí)下降mm，則有 因?yàn)樗y槽內(nèi)水銀體積的減少，必將等于管內(nèi)水銀體積的增加，即（體積相等）： 式中a為水銀柱玻璃管的內(nèi)橫截面積；a為水銀槽的內(nèi)橫截面積； a為插進(jìn)水銀槽中的玻璃管尾端的外橫截面積。因而有 從上式可看到，定槽式水銀氣壓表的刻度1mm長度將短于1mm，實(shí)際等于 ，以補(bǔ)償氣壓表水銀面基點(diǎn)的變動(dòng)，這種刻度的標(biāo)尺又稱補(bǔ)償標(biāo)尺。2.水銀氣壓表誤差主要有哪些？說明原理。儀器誤差 由于制造條件的技術(shù)及材料的物理特性等因素，導(dǎo)致水銀氣壓表具有一定的儀器誤差。氣壓表主要的儀器誤差有：1、儀器基點(diǎn)和標(biāo)尺刻度不準(zhǔn)確；2、真空度不良；3、毛細(xì)管液面張力誤

32、差：這是由于液面的表面張力所造成的一種指向液體內(nèi)部的壓力。這個(gè)壓力的大小隨液體的種類和液體表面的曲率而變化。在槽式氣壓表中，這個(gè)誤差是由于內(nèi)管的壓力比槽部大而產(chǎn)生的一個(gè)使水銀柱偏低的誤差。由拉普拉斯公式，彎曲液面產(chǎn)生的附加壓力（壓力差）為：式中ps為毛細(xì)管內(nèi)與槽內(nèi)彎曲液面的壓力差；s為表面的張力系數(shù)；r為液面的曲率半經(jīng)；q 為液面與管壁接觸角。壓力ps使得水銀氣壓的讀數(shù)偏低。偏低值主要隨著管的直徑d ，液面與管壁接觸角而變。d 越大，影響越??；越小，曲率越大，影響越大。設(shè)ps作用下，使水銀柱降低了h，則： 式中為水銀的密度；g為重力加速度。 溫度誤差：銅尺的長度隨溫度變化的伸縮帶來的誤差。氣壓

33、表讀數(shù)的重力誤差 還需訂正到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下即 其中由于緯度和高度不同，會(huì)造成g值的差異。因而重力訂正分緯度重力訂正和高度重力訂正。 3.如何對(duì)水銀氣壓表讀數(shù)進(jìn)行器差、溫度、重力訂正。器差訂正：將讀數(shù)加上儀器上的區(qū)差訂正值即可。 溫度訂正： 動(dòng)槽式氣壓表的讀數(shù)溫度訂正： 假設(shè)水銀氣壓表在0的環(huán)境溫度下，水銀槽上的標(biāo)尺為銅尺；如果在水銀槽上另立一支沒有溫=、度系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)尺， 在t，銅尺刻度ht與水銀柱頂相齊，而標(biāo)準(zhǔn)尺測得的水銀柱高度為lt,如果氣壓不變，只將環(huán)境溫度降至0 標(biāo)準(zhǔn)條件，此時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)尺測得的水銀柱高度為l0，原刻度ht 的長度為l1；此時(shí)，銅尺h(yuǎn)0刻度與水銀柱頂相齊，h0=l0。已知為水銀的

34、熱膨脹率系數(shù)，為銅的熱膨脹系數(shù)，則對(duì)標(biāo)準(zhǔn)尺有： 溫度為時(shí)t，銅尺刻度為ht，標(biāo)準(zhǔn)尺刻度lt，則可改寫為：保持氣壓不變，溫度降至0，銅尺的刻度為h0，標(biāo)準(zhǔn)尺為l0，則合并上面兩式得： 其中：； 定槽式氣壓表讀數(shù)的溫度訂正：對(duì)于定槽式氣壓表,必須將水銀槽的熱膨脹效應(yīng)考慮在內(nèi),而寫成下述形式：其中a為水銀槽的截面積;v為氣壓表內(nèi)的水銀體積; 為鐵的熱膨脹系數(shù).該訂正值應(yīng)從讀數(shù)中減去.氣壓表讀數(shù)的重力訂正 還需訂正到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下即 其中重力訂正分緯度重力訂正和高度重力訂正：1、緯度重力訂正在海平面上，由重力加速度與緯度的關(guān)系因而有則緯度訂正：因此即訂正值為負(fù)值； 即訂正值為正值。 2、高度訂正在同一緯度

35、上，重力加速度隨高度的變化關(guān)系為： hr(r=6370000m,地球半徑），h以m為單位。 對(duì)高山站： 則高度訂正： 由上式可知：當(dāng)測站海拔高度h0, dh0, 訂正值為負(fù)值；反之，為正值。4.簡述空盒氣壓計(jì)、空盒氣壓表的測壓原理。空盒氣壓表的感應(yīng)元件是一組具有彈性的、抽成真空的（或殘留少量空氣）空盒組成的。將空盒底部固定，頂部可自由移動(dòng)，用以操作指示讀數(shù)的機(jī)械系統(tǒng)。包括：感應(yīng)部分、傳動(dòng)放大部分、顯示部分。外界氣壓的變化引起空盒形變從而使讀數(shù)變化?？蘸袣鈮河?jì)是利用空盒感應(yīng)元件制成的連續(xù)記錄氣壓的儀器。其結(jié)構(gòu)包括：感應(yīng)部分；傳動(dòng)放大部分；自記部分。它與空盒氣壓表的區(qū)別在于它有自己部分，而空盒氣壓

36、表需要靠人去讀數(shù)。5.簡述空盒氣壓計(jì)的彈性后效、彈性溫度效應(yīng)原理及其解決方法。彈性后效特點(diǎn)：1、當(dāng)氣壓變化停止后，空盒形變還繼續(xù)一段時(shí)間；2、升降壓曲線不重合（滯差環(huán)）?？蘸袕椥詼囟刃?yīng)是指空盒的楊氏模量具有負(fù)溫系數(shù)。溫度升高時(shí)，彈性力減弱。如果大氣壓力維持不變，在升溫時(shí)空盒的厚度將變薄解決辦法：1、雙金屬片補(bǔ)償法空盒的溫度效應(yīng)位移，剛好由雙金屬片的位移s相抵消。即： 空盒彈性溫度系數(shù)；上升1c，彈性變化p0；引起空盒自由端位移kp0;有單點(diǎn)補(bǔ)充和雙點(diǎn)補(bǔ)充兩種。2、殘余氣體補(bǔ)償法空盒內(nèi)留有一定壓力的氣體，在氣壓為p時(shí)，空盒所受壓力為p-，空盒的彈性應(yīng)力為f，壓力平衡時(shí)，f=p-。升溫1c時(shí)，彈

37、性力減弱了f=(p-)；盒內(nèi)殘余氣體的壓力升高了；當(dāng)=（p-）或 時(shí)，空盒的溫度效應(yīng)就可得到補(bǔ)償。p點(diǎn)是完全補(bǔ)償點(diǎn)。是空盒的彈性溫度系數(shù)（1/ c ）；為殘余氣體的熱膨脹系數(shù)（1/c）。6.簡述沸點(diǎn)氣壓計(jì)測壓原理。將一個(gè)裝有純凈液體的容器與待測空氣相通，將溶液加熱到沸點(diǎn)，溶液表面的飽和蒸汽壓將達(dá)到大氣壓力的數(shù)值，測定它的沸點(diǎn)溫度就可計(jì)算出大氣壓力。 大氣壓力與沸點(diǎn)溫度的關(guān)系為： 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是將復(fù)雜的氣壓的測量轉(zhuǎn)化為溫度的測量。7.已知在北緯40，海拔高度為120m的氣象站動(dòng)槽式水銀氣壓表的氣壓讀數(shù)為988.2hpa，器差為0.6hpa，th=25，r=0.6/100，求：ph , p海，壓

38、差c。解：=988.2hpa+0.6hpa=988.8hpa=988.8hpa* =988.81hpa = =(1-0.000000196*120)(1-0.00264cos80)*988.81hpa =988.33hpa即ph=988.33hpath=25, r=0.6/100,h=120m因而有t0=(25+120*0.6/100)=25.72因而有tm=(25=25.72)/2=25.36因而有m=120/18400(1+25.36/273)=0.00596 m=（100.00596-1）*1000=13.818 p海=988.33hpa*100.00596=1001.99hpa c=1

39、001.99hpa-988.33hpa=13.656hpa8、已知在北緯45海拔高度為220m的氣象站動(dòng)槽式水銀氣壓表的氣壓讀數(shù)為986.1hpa，器差為-0.2hpa，th,0=25，th,-12=30.6，求：ph,p海，壓差c。解：p=（986.1-0.2）hpa=985.9hpath=(25+30.6)/2=27.8p0=985.9*(1+1.840*10-5*27.8)/（1+1.818*10-5*27.8）hpa=985.91hpaph=985.91*(1-0.000000196*220)=985.86hpatm=(27.8+27.8+0.6*220/100) /2=28.46m=

40、220/18400(1+28.46/273)=0.0108m=(100.0108-1)*1000=25.179p海=985.91hpa*(m/1000+1)=1010.735hpac=1010.735-985.91=24.825hpa第8章 風(fēng)的觀測1.旋轉(zhuǎn)式風(fēng)速表主要有哪幾種？簡述它們的測量原理。旋轉(zhuǎn)風(fēng)速表的感應(yīng)部分是一個(gè)固定在旋轉(zhuǎn)軸上的感應(yīng)部件，固定在旋轉(zhuǎn)軸上。在穩(wěn)定的風(fēng)力作用下，感應(yīng)部件受到扭力矩而開始旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成一定關(guān)系。因此，測量轉(zhuǎn)速可以得到風(fēng)速。感應(yīng)部件有風(fēng)杯式和螺旋槳式兩種，風(fēng)杯式繞豎直軸轉(zhuǎn)，螺旋槳式則安裝在支架的水平軸上，支架可繞豎直軸，隨風(fēng)向變化轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)風(fēng)速表主要有以

41、下幾種：. 蝸桿風(fēng)速表：根據(jù)齒輪轉(zhuǎn)速與風(fēng)速的關(guān)系，測量轉(zhuǎn)速，得到風(fēng)速；. 電感式旋轉(zhuǎn)風(fēng)速表：將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為電感、電壓來測量；. 光電式旋轉(zhuǎn)風(fēng)速表：將轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)化為光電頻率的測量；. 懸浮式旋轉(zhuǎn)風(fēng)速表：將光電式旋轉(zhuǎn)風(fēng)速表的轉(zhuǎn)軸懸浮起來，減小摩擦。2.簡述旁熱式、直熱式熱線微風(fēng)儀的測量原理。1) 旁熱式熱線風(fēng)速計(jì)（結(jié)構(gòu)圖示）被加熱的金屬絲在氣流中散熱，它的散熱率與風(fēng)速的大小有密切的關(guān)系，利用這一特性可測量風(fēng)速。假若以一定電功率的電流連續(xù)加熱金屬絲，熱絲的溫度與氣溫存在一定的差值，差值的大小隨風(fēng)速的大小而異，利用熱絲的溫差電動(dòng)勢可測定風(fēng)速，利用這種原理制成的風(fēng)速儀稱作熱線風(fēng)速儀。焦?fàn)枱崾咕哂须娮柚档耐娏鹘饘俳z溫度升高，與此同時(shí)，金屬絲將通過它的表面向四周空氣散熱。電流提供的熱功率為： 其中：rt為加熱后金屬絲阻值；t為金屬絲溫度； r為金屬絲在環(huán)境溫度下阻值；：環(huán)境溫度。在風(fēng)速v的氣流中，一根垂直于氣流的金屬絲的散熱率為： 其中：a：分子散熱作用；：氣流作用；：熱線與氣溫的差。當(dāng)v 較大時(shí)，可忽略分子散熱作用項(xiàng)a