《大氣探測學(xué)》復(fù)習(xí)重點講解

1、Part1 緒論1、大氣探測學(xué)研究的定義、范圍和特點定義：大氣探測主要針對地球大氣對表征大氣狀況的要素（即氣象要素）、天氣現(xiàn)象及其變化過程進行系統(tǒng)的、連續(xù)的觀察和測定，并對獲得的記錄進行整理。范圍：大氣探測分為近地面層大氣探測（03000m）和高空大氣探測（3000m以上）。通常把1.5km以下高度的大氣探測成為邊界層大氣探測。特點：為天氣預(yù)報、氣象信息、氣候分析、科學(xué)研究和氣象服務(wù)提供重要的依據(jù)。2、發(fā)展歷程1643年托里拆利于發(fā)明水銀氣壓表標志性儀器（精度：0.1hPa；相對誤差：1/10000）1902年歐洲建立了第一個氣象臺站網(wǎng)（7個氣象站、35個降水站）實現(xiàn)了時間和地域的同步連續(xù)觀測

2、 1920s，出現(xiàn)了無線電探空儀，發(fā)展了高空風(fēng)探測技術(shù)1940s開始，利用火箭使探測高度從平流層底部，對流層頂部擴展到了100公里的高度3、我國的地基探測系統(tǒng)（氣象業(yè)務(wù)組織）國家基準氣候站：一般300-400公里設(shè)一站，每天觀測24次。國家基本氣象站：一般不大于150公里設(shè)一站，每天觀測8次。國家一般氣象站：一般50公里左右設(shè)一站，每天觀測3次或4次。高空氣象站：一般300公里設(shè)一站，每天探測2次，探測高度2530km。4、探測原理直接探測：感應(yīng)元件與大氣等被測對象直接接觸，根據(jù)元件性質(zhì)的變化，得到描述大氣狀況的氣象參數(shù)。遙感探測：根據(jù)波（電磁波、聲波）在大氣中傳播過程中信號的變化，間接反演大

3、氣要素的變化。分為主動遙感（發(fā)射能量）和被動遙感（不發(fā)射）5、大氣探測儀器的性能指標靈敏度：指單位待測量的變化所引起的指示儀表輸出的變化，儀器的靈敏度與它的感應(yīng)原理有關(guān)。精確度：是指測量值與實際值（真值）接近的程度，可以通過儀器誤差的數(shù)值進行衡量。慣性：指儀器的響應(yīng)速率，它與電子儀器常用的時間常數(shù)的意義相同。堅固性：平均無故障運行時間，對環(huán)境溫、濕度的要求，電壓波動允許范圍，外裝飾銹蝕的時間長短。穩(wěn)定性：主要指被測量與輸出信號（讀數(shù)）之間的檢定關(guān)系的年變化率。6、觀測場地25m25m的平整場地，場內(nèi)保持均勻草坪，草高不超過20cm，不準種植作物。觀測場四周設(shè)1.2m的稀疏圍欄，內(nèi)設(shè)0.30.5

4、m寬的小路。觀測場外四周要空曠平坦。高的儀器設(shè)施安置在北邊，低的儀器設(shè)施安置在南邊；各儀器設(shè)施東西排列成行，南北布設(shè)成列。輻射觀測儀器一般安裝在觀測場南面，觀測儀器感應(yīng)面不能受任何障礙物影響。7、大氣探測的三性：代表性、準確性、比較性。Part2 云的觀測1、云云是懸浮在大氣中的小水滴或冰晶微?；騼烧呋旌辖M成的可見聚合體。按云的底部距地面的高度將云分為低、中、高三族，然后按云的外形特征和結(jié)構(gòu)特點，劃分十屬二十九類云狀。積云（Cu）：垂直向上發(fā)展的、頂部呈圓弧形或圓弧形重疊凸起而底部幾乎是水平的云塊。云體邊界分明。積云是由氣塊上升、水汽凝結(jié)而成。云底高度為6002000m積雨云（Cb）：云體濃厚

5、龐大，垂直發(fā)展極盛，遠看很像聳立的高山。云頂由冰晶組成，有白色毛絲般光澤的絲縷結(jié)構(gòu)，常呈鐵砧狀或馬鬃狀。云底陰暗混亂，起伏明顯，有時呈懸球狀結(jié)構(gòu)。積雨云常產(chǎn)生雷暴、陣雨（雪），或有雨（雪）幡下垂。有時產(chǎn)生颮或降冰雹。云底偶有龍卷產(chǎn)生。云底高度為6002000m層積云（Sc）：團塊、薄片或條形云組成的云群或云層，常成行、成群或波狀排列。云塊個體都相當大，云層有時布滿全天，有時分布稀疏，常呈灰色、灰白色，常有若干部分比較陰暗。層積云除直接生成外，也可由高積云、層云、雨層云演變而來，或由積云、積雨云擴展或平衍而成。6002500m層云（St）：云底低而均勻的云層，像霧，但不接地，呈灰色或灰白色。層云

6、除直接生成外，也可由霧層緩慢抬升或由層積云演變而來。50800m雨層云（Ns）：厚而均勻的降水云層，完全遮蔽日月，呈暗灰色，布滿全天，常有連續(xù)性降水。如因降水不及地在云底形成雨（雪）幡時，云底顯得混亂，沒有明確的界限。雨層云多數(shù)由高層云變成，有時也可能直接由蔽光高積云、蔽光層積云演變而成。6002000m高層云（As）：帶有條紋或纖縷結(jié)構(gòu)的云幕，有時較均勻，顏色灰白或灰色，有時微帶藍色。云層較薄的部分，可以看到昏暗不清的日月輪廓，看去好像隔了一層毛玻璃。厚的高層云，則底部比較陰暗，看不到日月。由于云層厚度不一，各部分明暗程度也就不同，但是云底沒有顯著的起伏。25004500m高積云（Ac）：高

7、積云的云塊較小，輪廓分明，常呈扁圓形、瓦塊狀、魚鱗片，或是水波狀的密集云條。成群、成行、成波狀排列。大多數(shù)云塊的視寬度角在15度。有時可出現(xiàn)在兩個或幾個高度上。薄的云塊呈白色，厚的云塊呈暗灰色。在薄的高積云上，常有環(huán)繞日月的虹彩，或顏色為外紅內(nèi)藍的華環(huán)。高層云、層積云、卷積云都可與高積云相互演變。卷云（Ci）：具有絲縷狀結(jié)構(gòu)，柔絲般光澤，分離散亂的云。云體通常白色無暗影，呈絲條狀、羽毛狀、馬尾狀、鉤狀、團簇狀、片狀、砧狀等。卷云見暈的機會比較少，即使出現(xiàn)，暈也不完整。450010000m卷層云（Cs）：白色透明的云幕，日、月透過云幕時輪廓分明，地物有影，常有暈環(huán)。有時云的組織薄得幾乎看不出來，

8、只使天空呈乳白色；有時絲縷結(jié)構(gòu)隱約可辨，好像亂絲一般。厚的卷層云易與薄的高層云相混。如日月輪廓分明，地物有影或有暈，或有絲縷結(jié)構(gòu)為卷層云；如只辨日、月位置，地物無影也無暈，為高層云。45008000m卷積云（Cc）：似鱗片或球狀細小云塊組成的云片或云層，常排列成行或成群，很像輕風(fēng)吹過水面所引起的小波紋。白色無暗影，有柔絲般光澤。卷積云可由卷云、卷層云蛻變而成。有時，高積云也可演變?yōu)榫矸e云。真正的卷積云不常見。整層高積云的邊緣，有時有小的高積云塊，形態(tài)和卷積云頗相似，但不要誤認為卷積云。卷積云必須具有下列一個或一個以上的特征：和卷云或卷層云之間，有明顯的聯(lián)系。從卷云或卷層云蛻變而成。確有冰晶云的

9、特征。Cc云塊小而明亮，若云塊小但具有陰暗部分，則為Ac。45008000mAc與Sc：共同點：云塊在厚薄，形狀上都有很大差異，云塊成群、成行、成波狀排列；區(qū)分：如在地平線30以上，天空中多數(shù)云塊視寬度大于5，為Sc。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：云體均勻成層；不同點：卷層云呈透明或乳白色，透過云層日月輪廓清楚，地物有影，常有暈的現(xiàn)象；高層云呈灰白色或灰色，運抵常有條文結(jié)構(gòu)，常布滿全天；高層云與雨層云相同點：云體均勻成層，常布滿全天；不同點：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

10、與層云相同點：云體均勻成層；不同點：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到4000-5000米，層云云底很低但不接觸地面。2、云量觀測云量是指云遮蔽天空的成數(shù)，將天空分為10份。云量觀測包括總云量（觀測時天空被所有的云遮蔽的總成數(shù)）、低云量（觀測時天空被低云族的云遮蔽的總成數(shù)）。今天無云，總云量記 0；天空完全為云所遮蔽，記10；天空完全為云所遮蔽，但只要從云隙中可見青天，則記10。天空有少許云，其量不到天空的十分之零點五時，總云量也記 0。3、云高觀測云高指云底距測站的垂直距離。記錄取整數(shù)，并在云高前加記云狀（十屬）。激光云高

11、儀的工作原理：激光器發(fā)射光束到云體,反射回來被接收所用的時間為t，光速為c，則儀器和被測物間斜距S=Ct/2，云高H=Ssin用經(jīng)驗公式計算積云、積雨云云高：H=124（t-td）溫度與露點差Part3 能見度的觀察1、能見度的定義能見度用氣象光學(xué)視程(MOR)表示氣象光學(xué)視程是指白熾燈發(fā)出色溫為2700K的平行光柱，通過大氣，光亮度減少到其初始的5%時的路途長度。MOR3/白天能見度是指：視力正常(對比感閾為0.05)的人，在當時天氣條件下，能夠從天空背景中看到和辨認的地面黑色目標物(大小適度)的最大水平距離。實際上也是氣象光學(xué)視程。夜間能見度是指： 假定總體照明增加到正常白天水平，適當大小

12、的黑色目標物能被看到和辨認出的最大距離。 中等強度的發(fā)光體能被看到和識別的最大距離有效能見度是指四周視野中二分之一以上的范圍能看到的目標物的最大水平距離。2、氣象能見度目測法白天能見度的觀測：在氣象站四周不同方向、不同距離上選擇若干固定能見度目標物。根據(jù)能見的最遠距離和不能見的最近距離估計能見度，測繪目標物的分布圖。能見度目標物的選擇：顏色越暗越好，應(yīng)盡量以天空為背景，視角在0.55.0之間，高度角應(yīng)小于6 夜間能見度的觀測：在各個方向選擇一些固定的目標燈或?qū)ｉT設(shè)置目標燈作為觀測能見度的依據(jù)。測定目標燈至觀測點的距離，查出其相當?shù)陌滋炷芤娋嚯x，并繪制成燈光目標物圖。燈光目標物的選擇：應(yīng)選擇孤立

13、的點光源作為目標燈，不宜選擇成群、成帶、重疊的燈光 。目標燈的燈光強度應(yīng)固定不變 。應(yīng)是不帶顏色、沒有燈罩的白色光源。應(yīng)位于開闊地帶，不受地方性煙霧的影響。3、影響能見度的因子大氣透明度目標和背景亮度對比K：K=0，表示二者無亮度差異，無法辨認目標物；當BO=0時，K=1，目標物是絕對黑體，表示二者無亮度差異最大，目標物清晰可見。觀測者的視覺性能眼睛的對比視感閾：當K時，目標物可見；當K時，目標物不可見；的大小主要取決于觀測者的視力，觀測時的光照條件和目標物視角的大小。4、能見度儀的工作原理透射式能見度儀：設(shè)置一個人工光源，在一定距離外檢測光源的強度，計算其大氣衰減系數(shù)（即消光系數(shù)）即可換算出

14、能見距離。優(yōu)點：采樣體積大，測量精度高，測量的結(jié)果與氣象光學(xué)距離很一致。缺點：需要足夠長基線，而且要保持準確的光源到探測器的光軸。在自然條件下，大風(fēng)引起支架的顫動將會造成誤差。散射式能見度儀：散射能見度儀是測量散射系數(shù)從而估算出氣象光學(xué)視程，在光源光路的側(cè)面測量由于空氣分子、各種氣溶膠粒子微細的霧滴引起的側(cè)向散射光通量?？煞譃榍跋颍ㄖ髁鳎?、后向、側(cè)向散射式。優(yōu)點：基線長度短，容易對準。缺點：只測量很小體積的空氣樣本，不夠精確。Part4 天氣現(xiàn)象的觀測1、降水量：某一時段內(nèi)的未經(jīng)蒸發(fā)、滲透、流失的降水，在水平面上積累的深度。以毫米（mm）為單位，取1位小數(shù)。2、雨量筒構(gòu)造：金屬外層護套上部為一

15、接水器，直徑20cm，上緣采用一個圓環(huán)硬銅箍，節(jié)水口下為一漏斗，雨水收集后由漏斗注入到取樣玻璃瓶內(nèi)。 放置：安裝高度70cm使用：每天人工讀取四次時段內(nèi)的降水總量，用口徑遠小于雨量筒接水面積的特制量杯讀水，精確至0.05mm3、虹吸式雨量計：用來連續(xù)記錄液體降水的自記儀器，它由承水器(通?？趶綖?0cm)、浮子室、自記鐘和虹吸管等組成。有降水時，降水從承水器經(jīng)漏斗進水管引入浮子室。降水使浮子上升，帶動自記筆在鐘筒自記紙上劃出記錄曲線。由于虹吸過程中落入雨量計的降水也隨之一起排出，因此要求虹吸排水時間盡量快，以減少測量誤差。4、翻斗式雨量計單翻式雨量計主要由承水器(口徑為159.6mm)、過濾漏

16、斗、翻斗、干簧管和底座等組成。降水通過承水器，再通過一個過濾斗流入翻斗里，當翻斗流入一定量的雨水后，翻斗翻轉(zhuǎn)，倒空斗里的水，翻斗的另一個斗又開始接水，翻斗的每次翻轉(zhuǎn)動作通過干簧管轉(zhuǎn)成脈沖信號傳輸?shù)讲杉到y(tǒng)。儀器測量范圍0-4mm/min。雙翻斗雨量計裝在室外，主要由承水器(常用口徑為20cm)、上翻斗、匯集漏斗、計量翻斗、計數(shù)翻斗和干簧管等組成。采集器或記錄器在室內(nèi)，二者用導(dǎo)線連接，用來遙測并連續(xù)采集液體降水量。原理：利用翻斗每翻轉(zhuǎn)一次的雨量是已知的，而翻斗翻轉(zhuǎn)的次數(shù)是可以記錄下來的。根據(jù)記錄下來的翻斗翻轉(zhuǎn)的次數(shù)，即可測出降水量的值以及得到降水量隨時間的變化曲線。5、光學(xué)雨量計工作原理測量雨滴

17、經(jīng)過一束光線時，由于雨滴的衍射效應(yīng)引起光的閃爍，閃爍光被接收后進行譜分析，其譜分布與單位時間通過光路的雨強有關(guān)。6、激光云高儀的原理發(fā)射低功率的激光束遇到云層將往下反射或者散射回波，檢測發(fā)射激光與回波信號的時間差 t ,即可得到檢測云層的高度h = ct/2 (c為光速)7、閃電定位系統(tǒng)方位測定法：儀器利用南北向和東西向的兩個正交環(huán)形天線把觀測場地觀測到的閃電分成兩個方向上的分量，再由增益和相移都匹配的一對放大器把分量信號放大到適合處理的振幅。時間到達法：測定閃擊的電磁波從落地點傳播到探頭所需的時間。以上兩種方法都需要三個以上的測站才能準確定位。8、哪些天氣現(xiàn)象與能見度有關(guān)：霧、輕霧、沙塵暴、

18、揚沙、浮塵、煙幕、霾9、如何區(qū)別霧和霾：霾出現(xiàn)時空氣一般都比較干燥，而霧出現(xiàn)時空氣濕度比較大。水平能見度大于1km、垂直能見度大于2km，可判定為霾。霧是指空氣中含有水滴或冰晶，當能見度小于1km時都認為是霧。10、浮塵、揚沙和沙塵暴之間的區(qū)別浮塵：塵土、細沙均勻地浮游在空中，使水平能見度小于10.0千米。浮塵多為遠處塵沙經(jīng)上層氣流傳播而來，或為沙塵暴、場沙出現(xiàn)后尚未下沉的細粒浮游空中而成。揚沙：由于風(fēng)大將地面塵沙吹起，使空氣相當混濁，水平能見度在1.0千米至10.0千米以內(nèi)。沙塵暴：由于強風(fēng)將地面大量塵沙吹起，使空氣很泥濁，水平能見度小于1.0千米。11、霰和米雪、冰雹和冰粒霰：白色不透明的

19、圓錐形或球形的顆粒固態(tài)降水，直徑約25毫米，下降時常呈陣性，著硬地常反跳，松脆易碎。米雪：白色不透明的比較扁的或比較長的小顆粒固態(tài)降水，直徑常小于1毫米，著硬地不反跳。冰粒：透明的丸狀或不規(guī)則狀的固態(tài)降水，較硬，著硬地一般反跳。直徑小于毫米。有時內(nèi)部還有未凍結(jié)的水，如被碰碎，則僅剩下破碎的冰殼。激起波紋和水花，落在干地上可留下濕斑。冰雹：堅硬的球狀、錐狀或形狀不規(guī)則的固態(tài)降水，雹核一般不透明，外面包有透明的冰層，或由透明的冰層與不透明的冰層相間組成。大小差異大，大的直徑可達數(shù)十毫米。常伴隨雷暴出現(xiàn)。Part5 溫度的測量1、液體玻璃、熱電偶、金屬電阻、熱敏電阻溫度表測溫原理液體玻璃溫度表的感應(yīng)

20、部分是一個充滿液體的玻璃球，示度部分為玻璃毛細管。由于玻璃球內(nèi)的液體的熱膨脹系數(shù)遠大于玻璃。溫度變化時，引起測溫液體體積膨脹或收縮，使進入毛細管的液柱高度隨之變化。熱電偶溫度計兩種不同的金屬導(dǎo)體A和B的兩端，彼此焊接在一起，構(gòu)成一個閉合回路時，若兩個接觸點的溫度不同，回路中就有電流產(chǎn)生。兩焊接點之間的溫差越大，回路中的電動勢也越大，這種現(xiàn)象叫做溫差電現(xiàn)象，也稱熱電現(xiàn)象，這種電路稱熱電偶。金屬導(dǎo)體電阻會隨溫度變化而變化，在大氣測溫范圍內(nèi)，各種金屬的電阻與溫度的關(guān)系曲線接近直線關(guān)系，由電阻可求得溫度。氣象上常用鉑做成標準溫度表。熱敏電阻溫度表測量溫度熱敏電阻的原材料多是金屬氧化物的混合物：如氧化鎳

21、（NiO）、氧化錳（Mn3O4）的混合物。用這一類半導(dǎo)體材料制成的電阻元件，溫度系數(shù)大、靈敏度高。在氣象測溫范圍內(nèi)，熱敏電阻電阻值與絕對溫度之間有指數(shù)關(guān)系。2、酒精和水銀溫度計的優(yōu)缺點（1）水銀玻璃溫度表優(yōu)點：比熱??；導(dǎo)熱系數(shù)高；飽和蒸汽壓較?。恍阅芊€(wěn)定，對玻璃無濕潤作用；純水銀易得。缺點：凝固點高（-38.862) ；膨脹系數(shù)小。（2）有機液體（酒精、甲苯）溫度表優(yōu)點：凝固點低，可用于低溫；熱脹系數(shù)大缺點:濕潤玻璃，易發(fā)生斷柱現(xiàn)象；導(dǎo)熱系數(shù)小，球內(nèi)溫度分布不均勻；飽和蒸汽壓高，溫度降低時會有液體小滴凝結(jié)在毛細管上部中空部分。3、最高、最低溫度表測溫原理最高溫度表（水銀）：升溫時，球部水銀膨脹

22、，水銀熱膨脹系數(shù)大于玻璃熱膨脹系數(shù)，水銀被擠進毛細管內(nèi)；但在降溫時，毛細管內(nèi)的水銀不能通過狹縫退回到球部，水銀柱在此中斷。因此，水銀柱頂可指示出一段時間內(nèi)的最高溫度。（觀測完需要人工將毛細管中的水銀復(fù)位）最低溫度表（酒精）：觀測時將游標調(diào)整到酒精柱的頂端，然后將溫度表平放。升溫時，酒精從游標和毛細管之間的狹縫通過，游標不動；溫度下降時，液柱頂端表面張力使游標向球部方向移動。因此游標指示的溫度只降不升，遠離球部的一端將指示出一定時段的最低溫度。4、溫度熱滯系數(shù)的物理意義及特性當測溫元件從一個環(huán)境迅速地轉(zhuǎn)移到另一個溫度不同的環(huán)境時，溫度測量儀表的示度不能立即指示新的環(huán)境溫度，而是逐漸趨近于新的環(huán)境

23、溫度，這種現(xiàn)象稱為溫度表的熱滯（或滯后）現(xiàn)象。c為比熱容，M為元件的質(zhì)量，S為有效散熱面積，h為熱交換系數(shù)=cM/hs為熱滯系數(shù),單位為秒（s）。熱滯系數(shù)特性：元件的熱容量越小，散熱面積越大，則越小；熱交換系數(shù)h的大小取決于環(huán)境介質(zhì)性質(zhì)和通風(fēng)量。5、熱滯誤差計算一支熱滯系數(shù)為100s的溫度表，溫度30時，觀測環(huán)境20的空氣溫度，精度要求為0.1，需要多少時間才能觀測？環(huán)境溫度恒定時的滯差：T為元件溫度，為環(huán)境溫度；T-=0.1，T0-=10，解出t。氣溫每小時升3，=300s，=3/3600/s，求T-q？環(huán)境溫度呈線性變化引起的滯差：T-q= - =t/3600 熱滯系數(shù)越小，滯差越小6、氣

24、溫測量中一般采用哪些方法預(yù)防輻射誤差（1）屏蔽：使太陽輻射和地面輻射不能直接照射到測溫元件上（2）增加元件的反射率：使到達元件表面的短波輻射絕大部分被反射掉（3）人工通風(fēng)：促進元件與空氣之間的熱交換，減小兩者之間的溫差（4）采用極細金屬絲元件：細絲具有較大散熱系數(shù)，較小的熱容量，有利于熱交換Part6 濕度的測量1、濕度參數(shù)的定義（1）混合比：濕空氣中水汽質(zhì)量Mv與干空氣質(zhì)量Ma之比（2）比濕q：濕空氣中水汽質(zhì)量Mv與濕空氣總質(zhì)量（Mv+Ma）之比（3）水汽壓e：e= p/0.62198+ 大氣壓強為P（4）飽和水汽壓：水面飽和水汽壓sw：固定氣壓、溫度下，純水面達到氣液平衡時的水汽壓冰面飽和

25、水汽壓si：固定氣壓、溫度下，純冰面達到氣固平衡時的水汽壓（5）相對濕度：壓力為P、溫度為T的濕空氣，其水汽壓e與飽和水汽壓的比值的百分數(shù)（6）絕對濕度w：單位體積的濕空氣中所含的水汽Mv/V，即:水汽密度、水汽濃度 （7）露點溫度(Td)和霜點溫度(Tf)：空氣在水汽含量和氣壓不變的條件下，通過冷卻達到飽和時的溫度。2、干濕球溫度表的測濕原理干濕球溫度表是由兩支型號完全一樣的溫度表組成。一支測氣溫，稱干球溫度表；另一支的球部包著包有保持浸透蒸餾水的紗布，稱濕球溫度表。濕球周圍空氣未達到飽和時，表面的水份蒸發(fā)，不斷地消耗蒸發(fā)潛熱，使?jié)袂驕囟认陆?；同時，由于氣溫與濕球的溫差使四周空氣與濕球產(chǎn)生熱

26、交換。在穩(wěn)定平衡的條件下，濕球溫度表蒸發(fā)支出的熱量將等于由于與四周空氣熱交換得到的熱量。這樣在得到干球溫度和濕球溫度后，根據(jù)道爾頓蒸發(fā)定律和牛頓換熱公式就可求得空氣濕度。利用干濕表方程計算濕度的主要問題是確定干濕表系數(shù)A值。從定義可知，A值由熱擴散系數(shù)hc和水汽擴散系數(shù)C決定，這兩者都是通風(fēng)速度的函數(shù)，所以，A值必然與風(fēng)速有關(guān)。低溫時，濕球紗布結(jié)冰時間長，會增加溫度表滯后效應(yīng)造成干濕球溫度表的讀數(shù)誤差，導(dǎo)致測量產(chǎn)生較大的誤差。因此在-10以下停止使用干濕球溫度表。3、毛發(fā)濕度表利用脫脂人發(fā)具有空氣潮濕時伸長，干燥時縮短的特性，制成毛發(fā)濕度表或濕度自記儀器。 濕度從0100% 時，毛發(fā)伸長2.5

27、%，伸長量與濕度變化成正比。但毛發(fā)隨相對濕度膨脹是非線性的，測濕精度較差，毛發(fā)濕度表通常在氣溫低于-10時使用。4、露點儀原理：若使空氣通過一個光潔的金屬鏡面時等壓降溫，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（或霜點）溫度。此露點對應(yīng)的飽和水汽壓就是實際水汽壓。 露點溫度的測量：一般5次取平均。先降溫，鏡面出現(xiàn)露點，記為Td；再升溫，最后一個露珠消失，記為Td+；這是一次完整記錄。Td=( Td+ Td+)/2影響露點儀測濕精度的因子：（1）凱爾文效應(yīng)露滴的飽和水汽壓高于平面飽和水汽壓。因此，鏡面的結(jié)露溫度低于真實露點溫度，誤差約為-0.1。（2）拉烏爾特(Rault)效應(yīng)：

28、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，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)將使測量的露點溫度值偏高。（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。如果要求水汽壓測量的精度為0.5%，則在大氣壓力為1000 hpa 時，系統(tǒng)內(nèi)外壓差應(yīng)小于5 hpa。（4）正確判斷鏡面凝結(jié)相態(tài)：當露點溫度低于0 時，注意判斷鏡面的凝結(jié)相態(tài)。將水滴判斷為冰晶，或?qū)⒈袛酁樗?，都將造成測量誤差。溫度越低，誤差越大。（5）正確的操作：操作不當

29、將給測量結(jié)果帶來較大誤差。如降溫太快，鏡面將生成大露珠，導(dǎo)致測量偏低；將露珠蒸發(fā)完時，往往加熱過量，導(dǎo)致測量過高。5、高分子薄膜濕敏電容：是以高分子聚合物為介質(zhì)的電容器，因吸收（或釋放）水汽而改變電容值。它制作精巧，性能優(yōu)良，常用在探空儀和遙測中。6、碳膜濕敏電阻：利用吸濕膜片隨濕度變化改變其電阻值的原理。用高分子聚合物和導(dǎo)電材料碳黑，加上粘合劑配成一定比例的膠狀液體，涂覆到基片上組成的電阻片。這類元件測濕精度較干濕表低，主要用在無線電探空儀和遙測設(shè)備中。Part7 氣壓的測量1、氣壓氣壓是大氣壓力的簡稱，數(shù)值等于單位面積上從所在地點往上直至大氣上界整個空氣柱的重量。氣象部門采用百帕作為氣壓單

30、位。1百帕 = 1毫巴 = 3/4毫米水銀柱2、本站氣壓和海平面氣壓氣象站氣壓表高度處測到的大氣壓強，稱為本站氣壓，屬于地方氣候資料之一。由于各測站海拔高度不同，本站氣壓不便于比較，為了繪制地面天氣圖，需要將本站氣壓換算到相當于海平面高度上的氣壓值，我們稱之為海平面氣壓。海平面氣壓的計算：3、水銀氣壓表的測壓原理應(yīng)用托里拆里實驗的原理。當外界氣壓升高時，大氣壓力會自動把水銀槽中的水銀壓進管腔中使水銀柱長高。反之，氣壓下降時，水銀柱會自動降低，水銀自動流回槽里。4、壓高公式及測壓的標準條件p = gH標準條件是：（1）以0的水銀密度為準，取 1.35951104 kgm-3，符號為（0）（2）取

31、 9.80665 m / s2 為標準重力加速度（緯度45度的海平面上）5、動槽式、定槽式水銀氣壓表的特點動槽式水銀氣壓表的主要特點是標尺上有一個固定的零點。每次讀數(shù)時，須將水銀槽的表面調(diào)到這個零點處，然后讀出水銀柱頂?shù)目潭?。制作較容易，因有固定零點，觀測手續(xù)比較麻煩，使用時間較長后，水銀面有氧化物，調(diào)零點就不容易準確，常造成觀測上的誤差。讀數(shù)順序：先讀溫度表；然后調(diào)水銀面與象牙針相切；再調(diào)游標尺與水銀柱頂相切；讀數(shù)并記錄，準確至0.1hPa。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最大特點是槽部沒有調(diào)整水銀面的裝置，即沒有固定零點。采用補償標尺刻度的方法，解決零點位置的變動。在制

32、造上要求較嚴格，但使用上，較為方便而精確。讀數(shù)順序：觀測附溫表；輕擊管壁；調(diào)整游尺與水銀柱相切；讀數(shù)、記錄并復(fù)讀。水銀氣壓表讀數(shù)須順序經(jīng)過儀器差、溫度差、重力差三步訂正才是本站氣壓。6、空盒式氣壓表感應(yīng)部分：是一個圓形密閉的彈性金屬空盒。感應(yīng)元件是一組具有彈性的薄片。機械部分和指示部分。為了讀取儀器的溫度，空盒氣壓表還裝有弧形的附屬溫度表。原理：用金屬或非金屬材料制成扁圓形的空盒，或串接成空盒組。盒內(nèi)常留有少量氣體。在大氣壓力作用下，空盒變形，其中心位移量可表示氣壓的變化。觀測步驟：打開盒蓋后，先讀取附溫準確至 0.1。然后輕敲盒面（克服摩擦），待指針靜止后再讀數(shù)。讀數(shù)時眼睛視線與指針重合，且

33、垂直于刻度盤，準確至 0.1 hPa。空盒彈性后效：空盒測壓元件的測壓精度低于水銀氣壓表。它具有彈性元件的缺點彈性后效。有兩個主要特點：（1）當氣壓變化停止后，空盒形變還繼續(xù)一段時間（2）升降壓曲線不重合（滯差環(huán)）?？蘸袕椥詼囟刃?yīng)：溫度升高時，彈性力減弱。如果大氣壓力維持不變，在升溫時空盒的厚度將變薄。補償?shù)霓k法有兩種：雙金屬片補償法和殘余氣體補償法（結(jié)合使用）7、振筒式壓力傳感器振筒式氣壓傳感器是利用彈性金屬圓筒在外力作用下發(fā)生振動，當筒壁兩邊存在壓力差時，其振動頻率隨壓力差而變化。因為筒的諧振頻率與壓力之間有唯一的關(guān)系，所以測出頻率就可計算出氣壓。但是，在校準時確定的這種關(guān)系還會受到溫度

34、和氣體密度的影響，所以需要進行溫度補償和采用干空氣。Part8 蒸發(fā)的測量1、蒸發(fā)量是指水面蒸發(fā)量：指一定口徑的蒸發(fā)器中，在一定時間間隔內(nèi)因蒸發(fā)而失去的水層深度，以毫米(mm)為單位，取一位小數(shù)。測定蒸發(fā)量的主要儀器（1）小型蒸發(fā)器（2）E-601B型蒸發(fā)器（3）超聲蒸發(fā)傳感器2、一般情況下蒸發(fā)器安裝在口緣距地面70cm高處。每天20時進行觀測，測量前一天20時注入20mm清水（即今日原量）經(jīng)24小時蒸發(fā)剩余的水量，蒸發(fā)量原量降水量余量。結(jié)冰時用稱量法測量，其它季節(jié)用杯量法或稱量法均可。有降水時，應(yīng)取下金屬絲網(wǎng)圈；有強烈降水時，應(yīng)隨時注意從器內(nèi)取出一定的水量，以防止溢出。Part9 風(fēng)的測量1

35、、風(fēng)向是指風(fēng)的來向。風(fēng)速：2min的平均風(fēng)速。風(fēng)向：10為一個單位當風(fēng)速低于 0.25 m/s 時稱為靜風(fēng)。地面風(fēng)指離地平面10-12米高的風(fēng)。2、傳遞和指示風(fēng)向的方法風(fēng)向標感應(yīng)的風(fēng)向必須傳遞到地面的指示儀表上，以觸點式最為簡單，風(fēng)向標帶動觸點，接通代表風(fēng)向的燈泡或記錄筆電磁鐵，作出風(fēng)向的指示或記錄，但它的分辨只能做到一個方位22.5精確的方法有自整角機和光電碼盤。實際風(fēng)向角二進制碼格雷碼用光電轉(zhuǎn)換方法把風(fēng)向角度轉(zhuǎn)換成二進制的角度編碼。使用格雷碼，其最大的優(yōu)點是每一個角度狀態(tài)的變化只有一位二進數(shù)發(fā)生0/1的變化。3、散熱式風(fēng)速計的原理基本原理：一個被加熱物體的散熱速率與周圍空氣的流速有關(guān)。熱線

36、風(fēng)速儀是被電流加熱的細金屬絲或微型球體電阻，放置在氣流中，其散熱率與風(fēng)速的平方根成線性關(guān)系。4、聲學(xué)風(fēng)速計的原理利用聲波在大氣中的傳播速度與空氣的溫度和風(fēng)速關(guān)系，測定風(fēng)速。在一定距離內(nèi)，聲波順風(fēng)傳播和逆風(fēng)傳播鎖需要的時間有一定差別，測得這個時間差即可得到氣流的速度。5、激光風(fēng)速儀激光通過大氣層時，大氣層中的氣溶膠粒子對入射光有散射效應(yīng)，而運行的氣溶膠粒子將使散射光的頻率產(chǎn)生多普勒頻移效應(yīng)。在接收器內(nèi)比較發(fā)射的參考光和散射光的頻差，就可確定運載氣溶膠粒子的氣流速度。6、測風(fēng)儀器的安裝、如何保證觀測資料的代表性測風(fēng)儀器必須垂直安裝；安裝測風(fēng)儀器的桿不能太粗，否則會改變氣流的自然狀況；儀器應(yīng)安裝在桿

37、的頂端，如果需要安裝在桿的中間，則應(yīng)使用一定長度的橫臂，以使風(fēng)速儀器遠離桿柱。由于風(fēng)比起其它要素來說，更容易受到地形特征的影響。因此，對測風(fēng)儀器的安裝，要盡可能地減小地形地物的影響，以提高記錄的準確性和代表性。Part10 高空溫壓濕風(fēng)的探測1、高空風(fēng)的探測方法氣球測風(fēng)、單經(jīng)緯儀定點測風(fēng)、雙經(jīng)緯儀基線測風(fēng)、雷達測風(fēng)(一次雷達、二次雷達)、GPS衛(wèi)星導(dǎo)航測風(fēng)2、氣球測風(fēng)的基本原理把與氣球同體積的空氣重量與氫氣重量之差，稱為總舉力E。把總舉力與氣球的球皮和附加物產(chǎn)生的重力之差稱為凈舉力A。氣球在上升過程中，凈舉力保持恒定（滿足：球內(nèi)部的氣體壓力接近于周圍的空氣壓力、氣球內(nèi)外的溫度相等、球內(nèi)氫氣的質(zhì)

38、量在放球觀測的時段基本不變的條件）3、測風(fēng)氣球的理論升速與實際升速在2公里高度以內(nèi)，實際升速要比計算升速大20%30%，而且越靠近地面，誤差越大，起作用的主要因子是空氣的亂流運動的影響。在212公里內(nèi)，實際升速和計算升速比較接近，其原因主要是空氣密度隨高度減小使升速加大的影響基本上和球內(nèi)氫氣向外滲透使升速減小的影響基本上互相抵消在12公里以上，實際升速比計算升速小，且越向上越小，這主要是由于隨著施放時間的增加，球內(nèi)氫氣滲透量增加從而使升速減小的影響超過了空氣的密度的減小而使升速增大的影響。4、影響氣球升速的因素氣球的升速公式：（1）A與B影響：升速與凈舉力A，球皮及附加物重量B重量有關(guān)，要使升

39、速增大，必須要增大A或減小B。（2）空氣密度的變化：氣球的升速是隨空氣密度的減小而緩慢增大的，也就是說升速隨高度的增高而緩慢增大（3）空氣阻力系數(shù)c：理論計算中，阻力系數(shù)取為常量0.4。實際上，在亂流很強時，空氣阻力系數(shù)減小，使實際升速比計算值偏高，在低空，尤其在白天，這一因素影響很大。（4）大氣中垂直氣流對升速的影響很大，尤其是在山區(qū)，在山的迎風(fēng)坡，氣流上升運動強，背風(fēng)坡下降運動強，都直接影響升速。（5）滲透和擴散的影響：隨著高度的增加，滲透會越來越大，使升速逐漸減小。（6）畸形和上升中的翻滾，阻力增大，氣球升速變小。5、單經(jīng)緯儀定點測風(fēng)原理：是指通過一臺經(jīng)緯儀在一個固定點觀測氣球的移動來確

40、定高空的風(fēng)向和風(fēng)速。在觀測點施放一個具有標準升速的氣球，某一瞬時，氣球在空間的位置對地面有一個垂直投影點，測得在某一個時段內(nèi)氣球投影點的位移，就是氣球在這段時間里的水平位移，據(jù)此就可以測定這一時段所對應(yīng)的高度上的風(fēng)向和風(fēng)速。單經(jīng)緯儀測風(fēng)簡便易行，但由于實際升速偏離所假定的升速，因而誤差較大。各風(fēng)層的風(fēng)向，可通過量正北與各線之間的夾角加減180求得。各分鐘內(nèi)氣球在各層中所移動的距離，并分別用所經(jīng)過的時間（60秒）去除，就得到每一層高度上單位時間的平均風(fēng)速（米/秒）。6、雙經(jīng)緯儀定點測風(fēng)雙經(jīng)緯儀基線測風(fēng)，就是用兩架經(jīng)緯儀架設(shè)在已知距離的兩個測點上，同時觀測氣球的運動，讀出仰角和方位角并通過計算求出

41、氣球的高度。兩觀測點之間的連線稱為基線。由于氣球高度是實測的，因而準確度較高。7、高空風(fēng)向的計算用角度表示風(fēng)向，是把圓周分成360度，北風(fēng)(N)是0度(即360度)，東風(fēng)(E)是90度，南風(fēng)(S)是180度，西風(fēng)(W)是270度。橫向為x軸，縱向為y軸。0反向。8、雷達測風(fēng)利用雷達測定飛升的氣球位置。不僅測定氣球的角座標，而且能測定氣球與雷達的距離，即斜距。由仰角、方位角、斜距計算高空風(fēng)。雷達測風(fēng)法又可分為一次雷達測風(fēng)法和二次雷達測風(fēng)法。前者是利用氣球上懸掛的金屬反射體反射雷達發(fā)射的脈沖信號，測定氣球角座標和斜距。后者利用氣球懸掛的發(fā)射回答器，當發(fā)射回答器受雷達發(fā)射的脈沖激勵后產(chǎn)生回答信號，由回答信號測定氣球角座標和斜距。9、雷達探測主動遙感技術(shù)包括：天氣雷達、測云雷達、風(fēng)廓線雷達和探空雷達Part11 輻射和日照時數(shù)的觀測1、常用的輻射量輻照度（E）：又稱輻射通量密度，是指單位時間內(nèi)投射到單位面積上的輻射能，即觀測到的瞬時值。單位為W/m2曝輻量（H）：又稱輻射通量，指一段時間內(nèi)的輻照度總量。單位MJ/m2，1MJ=106Ws2、輻射觀測 主要是太陽短波輻射（0.29 3.0um）和長波輻射（3100 um）太陽直接輻射（S）：包括來自太陽面的直接輻射和太陽周圍一個狹窄的環(huán)形天空輻射。散射輻射（Ed）：太陽輻射經(jīng)過大氣、氣溶膠以及云的散射和反射后，