氣象學(xué)與氣候?qū)W實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

1、氣象學(xué)與氣候?qū)W實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)前言： 根據(jù)高等?？茙煼对盒５乩硐到虒W(xué)大綱的要求，為了配合氣象學(xué)與氣候?qū)W的 教學(xué)， 幫助學(xué)生掌握氣象觀測(cè)、 天氣圖分析的技能，了解天氣預(yù)報(bào)的方法， 并能進(jìn)行氣候資 料的統(tǒng)計(jì)和氣候調(diào)查，編寫了氣象學(xué)與氣候?qū)W實(shí)習(xí)試用教材。本教材包括三部分內(nèi)容： 一是氣象觀測(cè)：著重介紹地面氣象要素（包括氣溫、濕度、氣壓、風(fēng)、云、天氣現(xiàn)象、能見 度等）的觀測(cè)；二是天氣預(yù)報(bào)簡(jiǎn)介：如何看電視中的天氣預(yù)報(bào)，天氣預(yù)報(bào)中的符號(hào)，如何看 天氣預(yù)報(bào)圖；三是氣候資料整理和氣候調(diào)查。一觀測(cè)場(chǎng)地的要求：1、觀測(cè)的目的：（1）通過大量的、系統(tǒng)的、連續(xù)的觀測(cè)，掌握大氣中不斷發(fā)生的各種物理現(xiàn)象和物理 過程的基本規(guī)律和特點(diǎn)

2、，并將所觀測(cè)的資料進(jìn)行分析綜合整理得出正確的結(jié)論。（2）通過觀測(cè)使學(xué)生熟悉氣象觀測(cè)儀器的使用，同時(shí)加深和驗(yàn)證課堂上所學(xué)的內(nèi)容。（3）通過觀測(cè)初步學(xué)會(huì)氣象觀測(cè)的基本技能和方法。（4）通過觀測(cè)初步學(xué)會(huì)建立小型氣象園的步驟、要求等。2、環(huán)境要求：場(chǎng)地代表本地區(qū)較大范圍氣象要素特點(diǎn)和天氣、 氣候特征的地方， 避免局部地形的影響。 一般要求場(chǎng)地平坦空曠， 四周沒有高大建筑物、 樹林和大水池的地方。 觀測(cè)場(chǎng)地的邊緣與四 周孤立障礙物的距離，至 少是該障礙物高度的三倍以上，成排的障礙物，至少是該障礙物 高度的 10 倍以上，四周不應(yīng)種高稈作物，以保證氣流的通暢。3、場(chǎng)地大小的要求：觀測(cè)場(chǎng)地大小應(yīng)為 25X2

3、5m2 ;如果條件限制，可為 16 （東西向）X20 （南北向）m2。中學(xué)氣象園的大小可根據(jù)學(xué)校場(chǎng)地的條件而定，盡可能符合國(guó)家氣象局的規(guī)定，可采用16 >20m2的面積，但不要小于 5>4m2，否則儀器相距太近，相互遮擋，影響觀測(cè)質(zhì)量，而 且影響活動(dòng)的進(jìn)行。4、觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)的要求：觀測(cè)場(chǎng)地要求平整， 不應(yīng)有洞穴、坑洼， 突起的地方，否則儀器安置不易達(dá)到水平的要 求。由于一般地區(qū)下墊面綠色植物分布的面積最廣， 所以觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)應(yīng)種植淺草， 土壤應(yīng)保持 當(dāng)?shù)氐慕Y(jié)構(gòu)特征，同時(shí)在場(chǎng)內(nèi)要鋪設(shè)0.30.5米寬的小路（不能用瀝青鋪面），保持場(chǎng)內(nèi)整潔，方便行走，以免踏平草層。為了保護(hù)場(chǎng)內(nèi)儀器設(shè)備，觀測(cè)場(chǎng)四

4、周應(yīng)設(shè)高度為1.2米的稀疏圍欄（鐵絲網(wǎng)、鐵欄桿、竹圍欄等 ）,保持氣流通暢。圍欄的北面正中開一個(gè)小門，方便出 入。要保持場(chǎng)內(nèi)整潔，當(dāng)草高超過 20 厘米時(shí)，要剪短，將草及時(shí)運(yùn)出場(chǎng)地。在冬季降雪時(shí)， 除小路和百葉箱頂壁的積雪可以清除外，場(chǎng)內(nèi)積雪應(yīng)保持原狀，使其自然融化。二觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)的儀器的安置觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)儀器的安置應(yīng)當(dāng)保持一定距離，互不影響，具體要求如下：1. 儀器高的安排在北面，低的安在南面，東西成行，大體對(duì)稱。2. 儀器設(shè)備應(yīng)安置在東西走向的小路的南側(cè)，便于觀測(cè)人員觀測(cè)時(shí)能迅 速從北面接近儀器。觀測(cè)次數(shù)多的儀器，盡量接近中間小路。3. 百葉箱內(nèi)的溫度表安置的高度規(guī)定為1.5米。4. 測(cè)量降雨量的雨

5、量器的安置高度規(guī)定為70厘米。5. 測(cè)量風(fēng)的儀器安置在距地面10米以上。6. 觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)的日射、日照儀器應(yīng)在開闊的地方，并放在平臺(tái)上。而且日射儀器事先需要測(cè)定反射率。三觀測(cè)時(shí)間1每日以北京時(shí)間02、08、14、20時(shí)進(jìn)行四次氣候觀測(cè)，部分觀測(cè)站、哨僅進(jìn)行08、14、20三次氣候觀測(cè)。2定時(shí)觀測(cè)項(xiàng)目表時(shí)間02081420081420日落后觀測(cè) 時(shí)間云、能見度、天 氣現(xiàn)象、空氣的 溫度、濕度、風(fēng)、 氣壓、0 40厘米 地溫降水、凍土、 雪深、雪壓、 地面最低溫 度80 320 厘米地 溫、換溫 度、氣 壓、濕度 自記紙降水、蒸發(fā)、最高、最 低氣溫和地面最高、最 低氣溫，并調(diào)整觀測(cè)表 放回原位日照計(jì)換

6、紙3溫度、濕度氣壓等要素盡可能接近正點(diǎn)觀測(cè)，而目測(cè)項(xiàng)目如云、能見度等可在正點(diǎn)觀 測(cè)前進(jìn)行觀測(cè)。4氣象要素均以北京時(shí)間 20時(shí)日界，自記記錄以 24時(shí)為日界，日照計(jì)以日落為界。5中學(xué)氣象園觀測(cè)項(xiàng)目， 每天觀測(cè)三次，在不影響教學(xué)工作的前提下，可以提前一小時(shí),在07、13、19時(shí)觀測(cè)。實(shí)驗(yàn)二空氣溫度的觀測(cè)空氣溫度是表示冷熱程度的物理量。它是最基本的氣象要素之一。大氣中所發(fā)生的熱力過程和許多天氣現(xiàn)象都與大氣溫度有密切關(guān)系。同時(shí)，氣溫也是構(gòu)成一地氣候的重要因素， 特別是農(nóng)作物的生長(zhǎng)、發(fā)育與氣溫、地溫有著密切的關(guān)系。為了能定量的表示溫度， 就必須選定一個(gè)衡定溫度的標(biāo)準(zhǔn)尺度， 簡(jiǎn)稱溫標(biāo)，我國(guó)采用的 是攝氏溫

7、標(biāo)（C），它是以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下的純水的冰點(diǎn)為 0o,沸點(diǎn)定為1000,以冰點(diǎn)和沸 點(diǎn)作為兩個(gè)基點(diǎn)，其間劃分成 100等分，每等分稱為10。一測(cè)溫原理任何物質(zhì)溫度變化都會(huì)引起它本身的物理特征與幾何形狀的改變。利用物質(zhì)這一特性，確定它與溫度間的數(shù)量關(guān)系，就可以作為測(cè)溫儀器的感應(yīng)部分，制成各種各樣的溫度表。常用的溫度表有以水銀或酒精為感應(yīng)液的玻璃液體溫度表。水銀和酒精都具有比較明顯的熱脹冷縮的特性。水銀和酒精相比較，具有導(dǎo)熱快，比熱小，易提純，沸點(diǎn)高（356.9C ）蒸汽壓小，不與玻璃發(fā)生浸潤(rùn)作用等優(yōu)點(diǎn)，所以用水銀用 感應(yīng)液的溫度表靈敏度和精確度都較高。但是由于水銀冰點(diǎn)比酒精高（38.9C）,測(cè)定低

8、溫不適宜，而酒精冰點(diǎn)低（-117.3C）,用來測(cè)定低溫比較好。但酒精本身具有膨脹系數(shù)不夠穩(wěn)定，純度較差，容易蒸發(fā)，以及與玻璃起浸潤(rùn)作用等缺點(diǎn)，所以一般情況下，不使用酒 精溫度表，只有在氣溫低于-36C時(shí)，才按照地面氣象觀測(cè)規(guī)范規(guī)定使用酒精溫度表。因此，除了最低溫度表用酒精作為感應(yīng)液外，一般溫度表多用水銀。當(dāng)溫度表與空氣接觸時(shí)，球部與空氣間便發(fā)生熱量交換。如果空氣濕度升高，溫度表球部便吸收空氣中的熱量，球部的玻璃和水銀（酒精）都受熱而膨脹，然而水銀（酒精）膨脹 量遠(yuǎn)比玻璃大，所以一部分水銀（酒精）被迫進(jìn)入毛細(xì)管中，于是毛細(xì)管內(nèi)水銀柱便隨之升 高，直到熱量交換平衡時(shí)為止。這時(shí)水銀柱（酒精柱）隨之下

9、降。反之，氣溫降低時(shí)，毛細(xì) 管內(nèi)的水銀柱（酒精柱）隨之下降，直到熱量交換平衡為止。因此，溫度表水銀柱（酒精柱） 的示度也能表示氣溫的高低。二幾種液體溫度表1. 普通溫度表（干濕球溫度表）普通溫度表是由球部、套管、白磁刻板及頂部所組成的水銀溫度表。它的特點(diǎn)是：如前所述毛細(xì)管內(nèi)水銀柱的示度， 隨著被測(cè)物的溫度變化而變化。 因而可以測(cè)出任意時(shí)刻被測(cè)物 的溫度。 氣象站、 哨是用一對(duì)規(guī)格相同的普通溫度表測(cè)定空氣的溫度和濕度， 因此又稱為干 濕球溫度表。2. 最高溫度表最高溫度表也是一種水銀溫度表。用以測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)的最高溫度。它與普通溫度不同 的地方在于球部。 最高溫度表的球部有一玻璃針， 伸入毛細(xì)管

10、， 使球部與毛細(xì)管之間形成一 窄道。溫度升高時(shí)，球部水銀體積膨脹，壓力增大，迫使水銀擠過狹管回至球部，因而水銀 柱就在狹管處斷裂， 于是狹管以上這段水銀柱的頂端， 就保持在過去一段時(shí)間內(nèi)溫度表所感 受到的最高溫度示度上。 最高溫度表為了防止重力作用， 應(yīng)水平安放， 為了防止水銀柱滑向 頭部，也可將頭部稍放高一點(diǎn)。觀測(cè)最高溫度后，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行調(diào)整。其方法是：用右手緊握表中上部，球部向下，把 手伸出和身體約成 30o 角，在水平面 45o 范圍內(nèi)劇烈甩動(dòng)幾次， 待其示度與干球溫度相差不 到 0.2o 時(shí)為止，最后，將調(diào)整好的最高溫度表放回原來位置上時(shí)，注意手不能觸及球部， 先放球部，后放表身。最高

11、溫度表的水銀柱是只上升不下降的， 如果發(fā)現(xiàn)最高溫度表水銀柱已經(jīng)下降， 則此表 已失去了最高溫度表的性能，不能繼續(xù)使用，應(yīng)予以撤換。3. 最低溫度表測(cè)定一定時(shí)間間隔內(nèi)的最低溫度，用最低溫度表。它的構(gòu)造特點(diǎn)是：毛細(xì)管較粗，內(nèi)貯透明的酒精，在毛細(xì)管內(nèi)酒精中有一個(gè)啞鈴形的玻璃游標(biāo)。當(dāng)溫度下降時(shí)，酒精柱收縮，由于酒精柱頂端與游標(biāo)接觸時(shí)，其表面張力作用，帶動(dòng)游標(biāo)下降；當(dāng)溫度上升時(shí)，酒精膨脹， 酒精柱可以經(jīng)過游標(biāo)周圍慢慢向前流動(dòng)，而游標(biāo)因頂端對(duì)管壁的摩擦力及本身的重力作用， 仍停留在原位不動(dòng)，因此它可以指示出一定時(shí)間間隔內(nèi)曾經(jīng)出現(xiàn)過的最低溫度。觀測(cè)最低溫度表之后，要進(jìn)行調(diào)整， 先將球部向上抬起， 使游標(biāo)到達(dá)

12、酒精柱的頂端，與 酒精面相接觸，然后將最低溫度表水平安裝好。三空氣溫度表的安裝測(cè)定空氣溫度的儀器，應(yīng)放在防止太陽直接照射，又能防止強(qiáng)風(fēng)、雨淋、雪蓋，并能使 空氣自由流通的保護(hù)裝置內(nèi)。目前觀測(cè)臺(tái)站用的保護(hù)裝置就是百葉箱。百葉箱， 四周是由兩排薄的木板百葉組成， 木板向內(nèi)向外傾斜與水平方向成 45o 角。箱 底由三塊木板組成， 中間木板比兩側(cè)的木板高出一些，箱蓋有兩層，其間空氣能流通。 為了 避免太陽直接照射儀器，百葉箱要漆成白色，以防吸熱過多，影響箱內(nèi)氣溫。百葉箱分大小兩種， 大百葉箱是安裝溫度、 濕度自記儀器的， 小百葉箱是安裝干濕球和 最高、最低溫度表的。百葉箱應(yīng)水平地牢固地安裝在一個(gè)特制的

13、架子上， 支架應(yīng)牢固地埋入地下， 其頂端高出 地面 125 厘米。箱門朝正北。箱內(nèi)儀器的安裝 小百葉箱內(nèi)的各種溫度表都安置在箱內(nèi)特制的鐵架上， 干濕球溫度應(yīng) 垂直固定在鐵架兩側(cè)，干球在東，濕球在西，球部離地面 1.5 米，濕球的下方是一個(gè)帶蓋的 水盂，水盂口離濕球約 3 厘米，濕球溫度表球部包扎一條紗布， 紗布通過杯蓋上的狹縫引入 水盂內(nèi)。最高溫度表平放在鐵架下面橫梁上的鉤中，球部中心離地為1.5 米；最低溫度表放在最下面的鉤上，二支表球部都向東。大百葉箱內(nèi)的溫度計(jì)安裝在前面的木架上，感應(yīng)部分中心離地1.5 米；濕度計(jì)放在后面稍高的木架上。百葉箱內(nèi)外要保持清潔，大雨、 大雪后，要及時(shí)將箱內(nèi)的雨

14、水擦干凈，以免影響記錄的 準(zhǔn)確性。四溫度表的觀測(cè)按規(guī)定時(shí)間首先讀干球， 后讀濕球， 記錄之后再復(fù)讀一次， 然后讀最高溫度， 最低溫度， 復(fù)讀記錄后，調(diào)整最高、最低溫度表，放置最高溫度表時(shí)，要先放球部，后放頭部以免水銀 上滑。觀測(cè)溫度表須注意下列事項(xiàng)： 必須保持視線和水銀柱頂端高度齊平，以避免由于視差而使讀數(shù)偏高或偏低。 溫度表是很靈敏的儀器， 所以讀數(shù)時(shí)應(yīng)迅速，勿使頭部、手和燈接近表的球部， 不要 對(duì)著溫度表呼吸。 觀測(cè)后應(yīng)復(fù)讀一次讀數(shù)， 避免發(fā)生讀錯(cuò)， 特別是 5o、10o 或零上零下看顛倒等大差錯(cuò)。 上述溫度表觀測(cè)后，然后觀測(cè)大百葉箱內(nèi)的自記溫度計(jì)、濕度計(jì)。五自記溫度計(jì)自記溫度計(jì)是氣象上常

15、用的幾種自記儀器中的一種。 自記儀器是自動(dòng)記錄氣象要素在一 天或一周內(nèi)連續(xù)變化情況的一種儀器。 從儀器上還能知道氣象要素在某段時(shí)間內(nèi)的極值及其 出現(xiàn)時(shí)間。溫度計(jì)由感應(yīng)部分、傳遞放大部分、自記部分組成。自記部分是將傳遞放大的結(jié)果自動(dòng)記錄下來的部分。包括自記鐘、自記紙和自記筆等。 一般自記鐘分日轉(zhuǎn)和周轉(zhuǎn)兩類。自記鐘上放有記錄紙，其紙上與縱軸垂直的水平線表示溫度，通常每格為1C。豎的弧線為時(shí)間線。自記鐘旋轉(zhuǎn)一圈之后， 就更換自記紙 （每日一次或一周一次） ，規(guī)定在 14時(shí)觀 測(cè)后換紙。 自記筆尖內(nèi)裝有特制的墨水， 由于自記鐘時(shí)刻在運(yùn)轉(zhuǎn)， 溫度不斷在變化，這樣筆 尖在自記紙上就連續(xù)畫出溫度隨時(shí)間變化的

16、曲線。具體操作步驟如下： 溫度計(jì)的觀測(cè)次數(shù)和溫度表一樣，每次讀數(shù)后要用筆尖畫短線做一記號(hào)。 換紙時(shí)應(yīng)注意寫上年、月、日和上紙的時(shí)間及取下紙的時(shí)間。 將紙裹在鐘筒上卷緊，水平線對(duì)齊，底邊緊貼筒底邊緣并以壓條固定。 轉(zhuǎn)動(dòng)鐘筒，使筆尖正對(duì)當(dāng)時(shí)時(shí)間。 推回筆檔，使筆尖與鐘筒接觸，做記號(hào)，重新檢查一遍后，關(guān)上合蓋。自記溫度計(jì)要注意維護(hù)， 經(jīng)常保持清潔， 對(duì)感應(yīng)部分不要用手及其他物體碰撞。 當(dāng)感應(yīng) 有灰塵時(shí)可用細(xì)毛筆及時(shí)除掉。 經(jīng)常注意自記錄是否清晰、 有無中斷現(xiàn)象， 筆尖墨水是否足 夠，自記鐘是否停擺等。實(shí)驗(yàn)三 地面溫度的觀測(cè)地溫包括地面土壤溫度（地面溫度）和地中土壤溫度（地中溫度） 。站、哨一般可根據(jù)

17、 需要觀測(cè)地面（包括 0厘米、最高、最低溫度）淺層（地中 5、 10、 15、 20 厘米）和較深層 （地中 40、 80、 160、 320 厘米）三個(gè)層次的地溫。一地溫表：測(cè)定地溫用的儀器有：地面溫度表、 地面最低溫度表、地面最高溫度表。這三支溫度表 與測(cè)定氣溫的干球溫度、 最高和最低溫度表相同， 只是由于地面溫度變化范圍較寬， 它們的 測(cè)量范圍也較大。并被安裝在觀測(cè)場(chǎng)的南邊的地表面，球部一半埋于土中，一半露于外面， 三支地溫表并排放在地段中央偏東的地面上； 由北向南為地面溫度表 （1）、地面最低溫度表 （2）、地面最高溫度表（ 3）、它們相互的距離為 56 厘米。在觀測(cè)地面溫度表時(shí)，不得

18、將 表取離地面讀數(shù)（被水淹時(shí)例外） 。地在溫度表被雪覆蓋，巡視時(shí)應(yīng)將其放置在雪面上，讀數(shù)時(shí)若球部又被雪蓋， 仍照常讀數(shù)。冬季當(dāng)?shù)孛鏈囟冉档絭- 36C時(shí)，地面和地面最高溫度 表停止觀測(cè)， 只讀取地面最低溫度表的酒精柱和指標(biāo)示度， 并用器差訂正后的酒精柱示度值 作為地面溫度記錄。在高溫季節(jié)里，8 時(shí)觀測(cè)后將地面最低溫度表收回，放在陰蔽處（收回前的讀數(shù)記在 20 時(shí)欄）， 20 時(shí)觀測(cè)前再放回原處（遇雷雨天氣應(yīng)及時(shí)將表放回原處） 。冰雹 季節(jié)，冰雹時(shí)地面溫度表和曲管地溫表，應(yīng)加蓋網(wǎng)罩，以免儀器損壞，冰雹停后立即拿掉。二曲管地溫表：曲管地溫表是測(cè)量淺層地溫的儀器。其溫度表球部附近的管子彎曲成135o

19、 角。玻璃套管下部 （自球部到溫標(biāo)的起點(diǎn)） 用石棉灰充填，再用棉花堵塞和火漆固定，以防止玻璃管內(nèi)空氣的對(duì)流。 直管地溫表用來測(cè)定較深層不同深度的地中溫度， 它是由外管和濕度表兩部分 組成的。 濕度表又裝在一個(gè)帶有金屬帽的特制保護(hù)框內(nèi)， 并用螺絲與木棒連接， 長(zhǎng)度視所測(cè) 深度而定。安置曲管地溫表的地段應(yīng)選在觀測(cè)場(chǎng)的南邊，地段面積為4X6平方米的裸地，要經(jīng)常除草，并使土壤保持松軟狀態(tài)。如果下雨后，地段表面形成一層硬皮，應(yīng)及時(shí)耙松， 并注意地段表面不應(yīng)高出或低于觀測(cè)場(chǎng)整個(gè)地面。 由于淺層土壤溫度變化比較劇烈， 因此深 度每增加 5 厘米， 安置一支曲管地溫表。 曲管地溫表安置在地面溫度表的西邊， 自

20、東向西按5、10、15、20 厘米深度順次排列，每支表相隔 10厘米。 5 厘米深的曲管地溫表與地面最低 溫度表頭部，相距 20 厘米。安置曲管地溫表時(shí)，動(dòng)作應(yīng)十分輕緩，以免損壞儀器，先在地 段中央東西線上挖一條長(zhǎng) 40 厘米， 寬 25- 30 厘米的斜溝， 溝的北壁垂直， 但不是正好東西 向，而是偏北與東西約成 30o 角，使得溫度表的露出地面部分正好在東西一條線上。 小溝挖 好后，用尺沿 OA 溝壁，量出地溫表深度（指球部中央離地面深度）各作一個(gè)水平洞穴，洞 的大小比溫度表的球部稍大， 然后將地溫表放入坑內(nèi)， 并使球部牢牢地嵌入北壁小洞里， 使 溫度表的表身與地面成 45o 角，等所有溫

21、度表都安裝好后， 再在溝內(nèi)填滿土， 填土應(yīng)與整個(gè) 地段一樣齊平。每支地溫表露出地面部分，應(yīng)用兩根木棒做成支架支柱（不能用鐵支架），為了檢查地溫表安裝的深度， 在安裝前就預(yù)先應(yīng)用紅漆在地溫表上做出深度標(biāo)記。 為了保護(hù) 地溫場(chǎng)地不被踐踏， 在溫度表的北部安裝兩塊木質(zhì)踏板。 在觀測(cè)曲管地溫表時(shí)， 應(yīng)特別注意 視線與水銀柱頂保持垂直，否則將產(chǎn)生較大的誤差。三直管地溫表直管地溫表安置在觀測(cè)場(chǎng)地南邊有自然覆蓋物（草皮）2X4平方米地段上，與地面最低溫度表和曲管地溫成一直線，從東向西，由淺入深（40、80、120、320 厘米），彼此間隔 50厘米。 外管露出地面部分須用牽繩固定。 為了保護(hù)地段的草層和下雪

22、時(shí)的積雪層， 地溫表的 北側(cè)約 30 厘米處應(yīng)設(shè)置一個(gè)木質(zhì)的觀測(cè)用的臺(tái)架。深度為 80、160、320 厘米直管地溫表僅在 14 時(shí)觀測(cè)一次，地面最高、最低溫度表僅在 20 時(shí)觀測(cè)一次， 并隨即進(jìn)行調(diào)整。在觀測(cè)直 管地溫表時(shí)， 應(yīng)特別注意視線與水銀柱頂保持垂直， 否則將產(chǎn)生較大的誤差； 觀測(cè)直管地溫 表時(shí)，要站在臺(tái)架上，把溫度表從外管取出后，用身影遮住溫度表，但不要用手握住球部， 讀數(shù)要迅速，注意安全。然后輕輕地把溫度表插入管中。實(shí)驗(yàn)四 觀測(cè)空氣濕度空氣濕度通常用水汽壓、 絕對(duì)濕度、 飽和差、 露點(diǎn)溫度表示。 濕度觀測(cè)方法有兩種： 干、 濕球溫度表測(cè)濕法和毛發(fā)濕度表測(cè)濕法。一用干、濕球表測(cè)定濕

23、度的原理這個(gè)方法是用兩支相同的溫度表，其中一支溫度表的 球部纏有濕潤(rùn)的紗布， 稱為濕球， 另一支用來測(cè)定空氣溫度， 稱做干球。 在未飽和的空氣中， 由于濕球紗布上的水分不斷蒸發(fā)， 而蒸發(fā)所需要的熱量來自于濕球本身及流經(jīng)濕球周圍的空 氣，致使?jié)袂驕囟认陆怠?當(dāng)濕球因蒸發(fā)所消耗的熱量和從周圍空氣中獲得熱量相平衡時(shí)，濕球溫度就不再繼續(xù)下降， 結(jié)果干、濕球溫度示度出現(xiàn)了一個(gè)差值。 這個(gè)差值大小， 取決于蒸 發(fā)的快慢程度， 而蒸發(fā)的快慢又取決于空氣的濕度大小以及當(dāng)時(shí)的氣壓和風(fēng)速?？諝鉂穸扔?，濕球水分蒸發(fā)快，濕球溫度降得愈多，干濕球差就愈大；反之，濕度大，濕球水分蒸發(fā)得慢，濕球降低的少， 干濕球差值就小

24、。另外當(dāng)氣壓小和風(fēng)速大時(shí)也利于濕球蒸發(fā)，使干濕球差值小，因此可以利用干濕球溫度差來測(cè)定空氣的濕度。計(jì)算空氣濕度的基本公式是：e=Et -AP（t- t '）式中：e： 絕對(duì)濕度Et 濕球t時(shí)的飽和水汽壓t:干球溫度t 濕球溫度 A :干濕表系數(shù)，它不是一個(gè)常數(shù)。其值決定于濕球附近的空氣流速。在實(shí)際工作中，濕度的計(jì)算是利用氣象常用表第一號(hào)進(jìn)行查算的。二 濕球溫度表的使用和觀測(cè)測(cè)定空氣濕度的準(zhǔn)確度與濕球溫度示度是否準(zhǔn)確有很大關(guān)系，要使?jié)袂蚴径葴?zhǔn)確，主要在干濕球表面有良好蒸發(fā)和熱量交換，這就要求選擇吸水性好的紗布及用純凈的蒸餾水來潤(rùn)濕紗布等。（一）選擇吸水性能良好的紗布，一般要求15分鐘內(nèi)至

25、少吸水7-8厘米。紗布應(yīng)保持清潔、柔軟、無灰塵。一般一周更換一次紗布。如遇大風(fēng)、沙暴天氣，應(yīng)隨時(shí)更換紗布，換布時(shí)把手洗干凈，用清水將表的球部洗凈，再把長(zhǎng)10厘米左右的紗布在蒸餾水中浸濕，然后把它纏在水銀球部， 紗布在球部上重疊的部分，不得超過球部表面積的四分之一，再用紗線將球的上部和下部做好活扣扎緊。（二）濕球紗布要用蒸餾水浸濕，不得用河水、泉水。因含有雜質(zhì)的水濕潤(rùn)紗布會(huì)使蒸 發(fā)量減少，濕球示度偏高，所以規(guī)定用蒸餾水。紗布下的水盂，應(yīng)經(jīng)常裝滿水。如因空氣過于干燥，紗布吸水不及時(shí)，則應(yīng)在觀測(cè)前巡視儀器時(shí)用水盂將紗布浸濕，以保證觀測(cè)正常進(jìn)行。（三）在濕球紗布結(jié)冰時(shí)，應(yīng)把水盂從百葉箱內(nèi)取走，以防凍裂

26、。濕球上紗布應(yīng)在球部以下2-3毫米處剪斷，如圖 4-2。由于濕球結(jié)冰后，不能再用水盂供水時(shí)，在每次觀測(cè)時(shí) 均應(yīng)潤(rùn)濕紗布，這一步稱做溶冰。溶冰的方法是：用一杯和室溫相同的蒸餾水，將濕球球部全部浸入水杯內(nèi)，使球部原有冰全溶化。待紗布浸透而全溶化后， 將水杯拿走，并仔細(xì)地用杯沿將集聚在濕球布頭上的水滴除去。溶冰的時(shí)間應(yīng)視當(dāng)時(shí)的天氣條件而定。一般濕度小而風(fēng)速大時(shí)，約在觀測(cè)前 20分鐘左右進(jìn)行；濕度正常時(shí)，約在觀測(cè)前30分鐘進(jìn)行。觀測(cè)時(shí)，應(yīng)在讀數(shù)前，先看濕球示度是否穩(wěn)定不變。如果穩(wěn)定不變，即進(jìn)行讀數(shù)，并注意濕球紗布是 否結(jié)冰，如果觀測(cè)時(shí)濕球已結(jié)冰，則在濕球讀數(shù)右上角記“ B字。如果觀測(cè)時(shí)，濕球示度還在變

27、動(dòng)時(shí)，只讀干球，不讀濕球，等數(shù)分鐘后再讀一次干濕球讀數(shù)以算濕度。而氣溫則以第 一次干球讀數(shù)為準(zhǔn)。 濕球溫度一般比干球溫度低或者相等。但在降水、濃霧天氣情況下，可能發(fā)現(xiàn)濕球比干球溫度高的現(xiàn)象，這時(shí)應(yīng)以干球?yàn)闇?zhǔn)， 將濕球示度改成與干球溫度相等來查算濕度。濕球溫度冰面訂正值：t,訂正值0.0- 1.20.01.3 4.60.14.7 100.2三毛發(fā)濕度表和濕度計(jì)人的頭發(fā)經(jīng)過脫脂后會(huì)隨著空氣相對(duì)濕度變化而有改變長(zhǎng)度的特性。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)相對(duì)濕度由0%增加到100%時(shí)，毛發(fā)伸長(zhǎng)量為原來長(zhǎng)度的2.5%，但在不同濕度上其伸長(zhǎng)量是 不均等的。利用這一特性可以制成毛發(fā)濕度表和毛發(fā)濕度計(jì)。（一） 毛發(fā)濕度表感應(yīng)部

28、分為單根脫脂的人發(fā)， 人發(fā)的上端固定在架子上部的調(diào)整的螺絲上， 下端則固定 在架子下部的弧鉤上， 弧鉤與一小錘連接， 小錘可使毛發(fā)拉緊。 弧鉤和指針固定在同一軸上， 指針的尖端在刻度上移動(dòng)，刻度尺上刻著相對(duì)濕度百分?jǐn)?shù)的刻度。當(dāng)空氣中相對(duì)濕度大時(shí)， 毛發(fā)伸長(zhǎng)，小錘下壓，指針向右移動(dòng)；反之，相對(duì)濕度變小時(shí)，指針就 向左移動(dòng)。毛發(fā)濕 度表觀測(cè)讀數(shù)時(shí)，要使視線垂直于刻度盤，并對(duì)準(zhǔn)指針的尖端，讀取指針?biāo)傅臄?shù)值， 只讀 整數(shù)，小數(shù)四舍五入。指針超過刻度線100 以外，應(yīng)用外推法讀數(shù)，利用 90100刻度間距，從 100推延出去，然后估計(jì)讀數(shù)，照常記錄。（二） 濕度計(jì)濕度計(jì)是自動(dòng)記錄相對(duì)濕度連續(xù)變化的儀器

29、。 它和溫度計(jì)一樣， 構(gòu)造也分三部分。 感應(yīng) 部分也分三部分。 感應(yīng)部分是一束毛發(fā)， 傳遞放大部分比較特殊， 是采用兩次放大的杠桿裝 置，自記部分（自記鐘、紙、筆） ，與自記溫度計(jì)相同。 濕度計(jì)安放在大百葉箱溫度計(jì)的后 方。濕度計(jì)的讀數(shù)方法同溫度計(jì)，但只取整數(shù)，不記小數(shù)，當(dāng)濕度計(jì)筆尖 100 超過時(shí)，估計(jì) 讀數(shù)，若筆尖超出鐘筒，則在記錄欄內(nèi)記 “ ”表示缺測(cè)。超出范圍較大，需進(jìn)行調(diào)整。濕度 計(jì)時(shí)間記號(hào)的方法與換紙方法與溫度計(jì)相同。 濕度計(jì)的毛發(fā)應(yīng)保持清潔， 切勿用手觸摸。 毛 發(fā)上如有霧淞、冰、雪等，就輕敲金屬架，使它脫落。如敲不下，只能把濕度計(jì)暫時(shí)放在室 內(nèi)，使它自然干燥。切勿把儀器接近火爐

30、。放回室內(nèi)這段時(shí)間的記錄，作缺測(cè)處理。毛發(fā)測(cè) 濕儀器常產(chǎn)生如下一些誤差：首先毛發(fā)對(duì)相對(duì)濕度的感應(yīng)存在著滯后性，試驗(yàn)表 明，毛發(fā) 表的指標(biāo)常常落后于濕度的實(shí)際變化。氣溫愈低，滯后時(shí)間愈長(zhǎng)。到-40 C以下，毛發(fā)幾乎失去感應(yīng)能力。 另外，毛發(fā)本身的長(zhǎng)度也隨溫度的變化而脹縮，同時(shí)， 固定毛發(fā)的金屬架隨 溫度的升降也有脹縮，這些都是引起毛發(fā)測(cè)濕誤差的原因。實(shí)驗(yàn)五 氣壓的觀測(cè)氣壓的觀測(cè)， 通常包括測(cè)定本站氣壓， 以及根據(jù)本站氣壓計(jì)算出海平面氣壓。 本站氣壓 是指氣象臺(tái)站所安置的氣壓表的海拔高度以上的大氣壓力。 測(cè)定本站氣壓通常用水銀氣壓表 和氣壓計(jì)，野外觀測(cè)時(shí)常用空盒氣壓表。一水銀氣壓表常用的水銀氣壓表

31、有動(dòng)槽式和定槽式兩種， 它們是根據(jù)水銀柱的重量和大氣壓力相平衡 的原理來測(cè)定氣壓的。用長(zhǎng)約 1米的一根玻璃管，內(nèi)裝經(jīng)蒸餾過的純水銀倒插在水銀槽內(nèi)， 這時(shí)管內(nèi)的水銀柱就開始下降，當(dāng)下降到一定高度后（通常水銀柱頂離槽中水銀面為760毫米左右） 就不在下降了。 這是因?yàn)樗y槽面上的大氣壓力， 支持住了管內(nèi)水銀柱的重量的 緣故。 隨著大氣壓力升高或減小， 水銀柱亦隨之升高或降低。 所以根據(jù)水銀柱高低就可以測(cè) 出大氣壓力的大小。設(shè)玻璃橫截面積為S,水銀柱高度為 h，水銀密度為p，重量為w,重力加速度為g。則壓力：WmgP=-其中 m=pXv v=SxhSSMgpgsh所以：p=pghSS公式中水銀密度

32、p 和重力g 固定時(shí),則 p 與 h 成正比,故氣壓 P 可用水銀柱高度 h 來表示。二氣壓表的構(gòu)造（一）動(dòng)槽式水銀氣壓表動(dòng)槽式水銀氣壓表其構(gòu)造可分為內(nèi)管、套管和水銀槽三部分。內(nèi)管：是一根直徑為8毫米， 長(zhǎng)約 1 米左右的玻璃管。 玻璃管經(jīng)洗凈并抽成真空后， 用純凈和干燥的水銀灌滿，就 成為水銀氣壓表的內(nèi)管。 內(nèi)管裝在氣壓表外部的套管中， 用數(shù)個(gè)軟木圈支柱， 開口的一端插 在成為盛滿水銀的槽里。 套管： 是用黃銅制成，管的上半部前后都開有長(zhǎng)方形窗孔，用來觀 測(cè)內(nèi)管中水銀 柱的高低。窗孔邊上有刻度尺和游尺是用來測(cè)定氣壓整數(shù)和小數(shù)的。套管下 部裝有一 支附屬溫度表，其球部在內(nèi)管與套管之間，用來測(cè)定

33、水銀及銅管的溫度。套管的 下端與水銀槽連接。 水銀槽：分為上下兩部分，中間有一玻璃圈可以看見槽內(nèi)水銀面。 槽的 上部為一由很軟的羊皮制成的皮囊， 其特性是能通空氣而不漏水銀。 皮囊的一頭牢固緊扎在 玻璃內(nèi)管上， ，木杯中央凸出成圓筒形，內(nèi)管即通此木杯而伸入槽內(nèi)。用來指示刻度零點(diǎn)的 象牙針固定在木杯的平面上，尖端向下。 槽的下部有一皮囊， 呈圓袋狀，袋口扎在一硬木制 的木杯下部， 此木杯分成上下二截， 以螺旋緊連著， 上下木杯的外面有一用以調(diào)節(jié)水銀面的 調(diào)整螺旋，螺旋的頂部有一小木托頂住下皮囊以免皮囊摩損。（二）定槽式氣壓表定槽式氣壓表， 構(gòu)造上也可分為內(nèi)管、套管和水銀槽三部分。內(nèi)管和套管的構(gòu)造

34、大體 與動(dòng)槽式相同。 槽部一般用銅或鋼制成的。槽內(nèi)盛定量水銀， 槽頂有一氣孔螺旋， 使水銀槽 與外部空氣相通， 管內(nèi)水銀柱就會(huì)隨空氣對(duì)槽內(nèi)水銀面所施壓力的變化而升降， 以測(cè)定氣壓。 定槽式氣壓表沒有用來表示標(biāo)尺零點(diǎn)的象牙針， 即沒有固定的零點(diǎn)。 當(dāng)氣壓變化時(shí)， 不但水 銀柱高度發(fā)生變化， 而且槽內(nèi)水銀面位置也發(fā)生變化。 這樣讀數(shù)時(shí)就需要移動(dòng)標(biāo)尺， 使標(biāo)尺 的零點(diǎn)于 水銀面上，然后讀水銀柱高度，這樣既不方便又不準(zhǔn)確。因而采用固定標(biāo)尺，在 標(biāo)尺刻度上對(duì)零點(diǎn)的變化加以補(bǔ)正的辦法來彌補(bǔ)零點(diǎn)變化的缺陷。補(bǔ)正原理： 當(dāng)外界壓力增加時(shí)， 槽內(nèi)水銀面下降，管內(nèi)水銀柱升高，實(shí)際氣壓的變化是 這兩部分高度變化之和

35、。 反之， 氣壓下降時(shí)也是一樣的。 由于水銀槽是封閉的，槽內(nèi)水銀面 高度變化b是看不到的。因此僅用管內(nèi)水銀柱變化a來代表實(shí)際氣 壓變化（a+b）。這樣標(biāo)尺上的單位刻度距離 a要比實(shí)際氣壓變化要短些，這就是標(biāo)尺需要補(bǔ)正的基本原理。常用的定槽式氣壓表，其內(nèi)管面積和槽部面積之比是1：50，當(dāng)氣壓 1 毫米時(shí)，槽內(nèi)水銀面下降0.02毫米（b = 1/50）,內(nèi)管水銀柱只上升 0.98毫米（a=49/50）,即標(biāo)尺代表氣壓 變化 1 毫米的刻度（長(zhǎng)度） ，實(shí)際只有 0.98 毫米長(zhǎng)。為此，在制造定槽式氣壓表時(shí)，要求槽 部和內(nèi)管嚴(yán)格成比例，并以標(biāo)準(zhǔn)氣壓（ 760 毫米）時(shí)槽內(nèi)水銀面高度做為標(biāo)尺的零點(diǎn)。同時(shí)

36、 保持氣壓表內(nèi)水銀定量，否則將會(huì)引起儀器誤差。上述兩種氣壓表比較起來， 動(dòng)槽式制作較容易，因?yàn)橛泄潭泓c(diǎn)， 觀測(cè)讀數(shù)較煩， 時(shí)間 較長(zhǎng)后水銀面有氧化物， 調(diào)零點(diǎn)不容易準(zhǔn)確， 造成觀測(cè)上的誤差。 定槽式在制作上要求嚴(yán)格， 但使用方便而且精確。三水銀氣壓表的觀測(cè)方法和步驟（一）動(dòng)槽式氣壓表觀測(cè)步驟和方法1、 首先觀測(cè)附屬溫度表，精確到 0.1 C。2、調(diào)整水銀槽內(nèi)的水銀面與象牙針尖恰好相接，直到象牙針尖相接完全無空隙為止。3、調(diào)整游尺，使其底邊與水銀柱頂相切，調(diào)整過程中視線和游尺的底邊必須始終保持 在同一平面上，從上往下調(diào)，在水銀柱頂與游尺底邊相切兩旁還應(yīng)露出三角形空隙時(shí)為止。4、 讀數(shù)并記錄。先

37、在標(biāo)尺上讀整數(shù)，從游尺上讀取小數(shù)，精確到0.1 毫米（毫巴） 。讀 整數(shù)時(shí)， 應(yīng)以稍低于游尺零線或與游尺零線相齊的標(biāo)尺刻度為準(zhǔn)； 讀小數(shù)時(shí)， 應(yīng)以標(biāo)尺上某 一刻度線相齊的標(biāo)尺刻度為準(zhǔn)。5、降低水銀面。 讀數(shù)后旋底部螺旋使水銀面離開象牙針尖約23毫米， 目的是使象牙針尖不致被水銀磨禿，使刻度零點(diǎn)位置升高。（二） 定槽式水銀氣壓表的觀測(cè)步驟和方法 用定槽式水銀氣壓表觀測(cè)氣壓，程序較動(dòng)槽式簡(jiǎn)單，不必調(diào)整水銀面。1、觀測(cè)附溫2、輕擊管壁，使水銀柱頂端成正常的凸面。3、調(diào)整游尺與水銀柱相切。4、讀數(shù)、記錄并復(fù)讀。四水銀氣壓表讀數(shù)訂正水銀氣壓表讀數(shù)只是表示測(cè)得的水銀柱高度。 由于各氣壓表精確度不同， 所測(cè)

38、出的數(shù)值 往往是不同的， 即使用同一支氣壓表進(jìn)行測(cè)量，由于溫度不同、地理位置不同、測(cè)量的數(shù)值 也會(huì)各有差異。 這說明水銀氣壓表的示度， 不僅隨氣壓的變化而改變， 而且還隨儀器的改變、 溫度、 重力的改變而變化。因此，直接從水銀氣壓表測(cè)得的氣壓數(shù)值， 并不能代表真正的本 站氣壓值。（一）器差訂正 每支水銀氣壓表都有一定誤差。這種儀器自身的誤差叫儀器差（簡(jiǎn)稱器差）。器差主要是由于內(nèi)管真空不良，水銀不純，刻度不均等原因所造成的。 因此，每支氣壓表必須和標(biāo)準(zhǔn) 氣壓表比較，得出誤差值，編成檢定證。器差可從檢定證上直接查取。訂正方法：1、根據(jù)測(cè)得氣壓讀數(shù)，從檢定證相應(yīng)的氣壓值范圍內(nèi)查出訂正值。2、把氣壓讀

39、數(shù)與訂正值相加，取代數(shù)和，即為經(jīng)器差訂正后的氣壓值。例如：氣壓讀數(shù)為 761.0 毫米，檢訂證上查得訂正值為 0.2，則訂正后的氣壓值為： 761.0 +（ 0.2 ）= 760.8 毫米（二） 溫度訂正 水銀氣壓表在制作過程中， 是以附溫0C時(shí)的水銀柱長(zhǎng)度和黃銅標(biāo)尺的長(zhǎng)度作為標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng) 度。當(dāng)附溫不等于 0C時(shí)，由于水銀和黃銅刻度標(biāo)尺膨脹系數(shù)不同（水銀膨脹系數(shù)a=0.0001818,黃銅膨脹系數(shù) 3= 0.000184）也就引起了兩者相對(duì)位置發(fā)生改變。這種由于溫度 影響而引起的氣壓示度的改變值，稱水銀氣壓表的溫度差。當(dāng)附溫在0C以上時(shí)，由于水銀的膨脹比黃銅大得多， 如果這時(shí)依照水銀柱高度讀數(shù)就會(huì)

40、偏高， 因此應(yīng)減去一段由于水銀柱 與黃銅膨脹不同造成的氣壓差，如圖5 6。即溫度差應(yīng)為負(fù)值。如果附溫在 0C以下時(shí)，水銀收縮比黃銅多，水銀柱示度偏低，因此就加上一段水銀柱高度，即溫度差為正值。溫度差訂正值可從氣象常用表第二號(hào)第一表中直接查取。六、氣壓計(jì)氣壓計(jì)是自動(dòng)記錄氣壓連續(xù)變化的儀器。 其準(zhǔn)確度不如水銀氣壓表。 氣壓計(jì)在構(gòu)造上與其他 自記儀器相似， 可分為感應(yīng)部分，傳遞放大部分和自記部分。 感應(yīng)部分：由幾個(gè)空盒串聯(lián)而 成的， 最上的一個(gè)空盒與機(jī)械部分連接， 最下一個(gè)空盒的軸固定在一塊雙金屬板上， 雙金屬 板上用以補(bǔ)償對(duì)空盒變形的影響。 傳遞放大部分： 由于感應(yīng)部分的變形很小， 常采用兩次放

41、大?？蘸猩系倪B接片與杠桿相連， 此杠桿的支點(diǎn)為第一水平軸， 杠桿借另一連接片與第二水 平軸的轉(zhuǎn)臂連接。 這一部分的作用是將空盒的變化以放大后傳到自記部分去。這樣以兩次放大能夠提高儀器的靈敏度。 自記部分與其他自記儀器相同。 氣壓計(jì)應(yīng)水平安放在水銀氣壓表 附近，離地高度以便于觀測(cè)為宜。氣壓計(jì)讀數(shù)要精確到 0.1 毫巴，其換紙時(shí)間和方法與其他 自記儀器相同。實(shí)驗(yàn)六風(fēng)的觀測(cè)風(fēng)的觀測(cè)包括風(fēng)向和風(fēng)速的觀測(cè)。風(fēng)向是指風(fēng)吹來的方向，一般分為 16 方位也可用角 度表示。例如北（N）、東（E）、西（W）、南（S）四個(gè)方位，分別以 360° （0）、90° 180° 270

42、6;表示。風(fēng)速是指單位時(shí)間內(nèi)空氣流動(dòng)的水平距離，以米 /秒為單位。目前氣象臺(tái)站用來 測(cè)定風(fēng)的儀器有 EL 型電接風(fēng)向風(fēng)速儀，輕便測(cè)風(fēng)器等。在沒有儀器或儀器失靈的情況下可 根據(jù)某些物體被風(fēng)吹動(dòng)的情況用目力來判定。一、EL 型電接風(fēng)向風(fēng)速儀L 型電接風(fēng)向風(fēng)速儀是電感應(yīng)器、指示器和記錄器三部分組成。感應(yīng)器： 感應(yīng)器安裝在室外 1012 米高的桿子上。 感應(yīng)器的上部為風(fēng)速部分， 由風(fēng)杯、 交流發(fā)電機(jī)、蝸輪等組成；感應(yīng)器的下部為風(fēng)向部分，是由風(fēng)標(biāo)、風(fēng)向方位塊、導(dǎo)電環(huán)、接 觸簧片等組成。指示器： 指示器放在室內(nèi)桌上用來觀測(cè)瞬時(shí)風(fēng)向和瞬時(shí)風(fēng)速的。它由電源瞬時(shí)風(fēng)向指標(biāo)盤、瞬時(shí)風(fēng)速指示盤等組成。記錄器：記錄器也置于室內(nèi)，用來記錄風(fēng)向風(fēng)速連續(xù)變化。它是由八個(gè)風(fēng)向電磁鐵，一 個(gè)風(fēng)速電磁鐵、自記鐘、自記筆、筆檔、充放電線路等部分組成。感應(yīng)器用一長(zhǎng)電線和指示器相連，指示器與記錄器之間用短電線相椄。觀測(cè)方法： 打開指示器的風(fēng)向風(fēng)速開關(guān)，觀