大氣探測知識要點說明

./第一章：總論大氣探測：又稱之為氣象觀測,是指對表征大氣狀況的氣象要素、天氣現(xiàn)象及其變化過程進行個別或系統(tǒng)的、連續(xù)的觀察和測定,并對獲得的記錄進行整理的過程和方法。大氣探測的發(fā)展歷史：世界地面氣象探測網(wǎng)的建立是大氣探測史上的第一次革命。高空氣象要素探測系統(tǒng)的發(fā)展是大氣探測發(fā)展的第二次革命。1960年美國發(fā)射第一顆氣象衛(wèi)星泰羅斯-1號,是遙感技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志,是大氣探測的第三次革命。隨著科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展,大氣探測取得了顯著的發(fā)展,主要表現(xiàn)在探測能力顯著增強,自動化水平迅速提高,觀測方法、觀測網(wǎng)的設(shè)計和觀測工具的配合得到重視,直接探測和遙感技術(shù)并存,各取所長,綜合利用。觀測站的分類：〔1國家基準(zhǔn)氣候站〔基準(zhǔn)站：是國家氣候站的骨干；一般300-400公里設(shè)一站,每天觀測24次?！?國家基本氣象站〔基本站：是國家天氣氣候網(wǎng)中的主體；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〔一般站：是國家天氣氣候站的補充；一般50公里左右設(shè)一站,每天觀測3次或4次?！?無人值守氣象站〔無人站：用于天氣氣候站網(wǎng)的空間加密；觀測項目和發(fā)報時次可根據(jù)需要而定。〔5高空氣象站：一般300公里設(shè)一站,每天探測2次或3-4次。時制：人工器測日照采用真太陽時,日界：人工器測日照以日落為日界,對時：臺站觀測時鐘采用時。未使用自動氣象站的臺站,觀測用鐘表要每日19時對時,保證誤差在30秒之。地面氣象觀測場設(shè)置：觀測場一般為25m×25m的平整場地。儀器設(shè)施布置：要注意互不影響,便于觀測操作。大氣探測資料必須具有代表性、準(zhǔn)確性、比較性。"三性"是大氣探測工作的基本要求。"三性"的聯(lián)系：互相聯(lián)系、互相制約。觀測資料質(zhì)量的好壞,均以觀測資料的"三性"衡量。第二章云的觀測云是由大氣中水汽凝結(jié)〔凝華而形成的微小水滴、過冷水滴、冰晶、雪晶,由它們單一或混合組成的,形狀各異飄浮在天空中可見的聚合體。其底部不接觸地面我國地面氣象觀測規(guī)中,按云的外形特征、結(jié)構(gòu)特點和云底高度,將云分為三族,十屬,二十九類。云狀特征：雨層云〔Ns：厚而均勻的降水云層,常伴有碎雨云,有時兩者融為一體,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〔雪旛時,云底顯得混亂,沒有明確的界限。透光高層云〔Astra：薄而均勻的云層,呈灰白色。透過云層,日月輪廓模糊,像隔了一層毛玻璃,地物無影?！?卷云與卷層云的區(qū)別卷云連成片,或者出現(xiàn)暈時,易誤認(rèn)為卷層云。卷云云片即使相連,仍然能辨別出個體,云絲方向很不一致,各部分厚度不均勻；出現(xiàn)暈時,暈圈不完整。卷層云水平分布圍廣,云絲方向比較一致,各部分厚度較均勻,常見完整的暈圈。最顯著的差別：是否有暈或暈是否完整云形成的基本條件：混合冷卻。由于湍流交換,空氣產(chǎn)生混合,使一定層次的空氣溫度和水汽重新分布,暖空氣與冷空氣混合后,暖空氣溫度必然降低,當(dāng)溫度降低到一定程度以后,就凝結(jié)成云；輻射冷卻。任何物理一方面不斷吸收物體的輻射能量,同時又不斷地向外輻射能量,當(dāng)它向外輻射能量超過它吸收的輻射能量時,本身溫度就下降。注：在任何一次因冷卻而形成云的過程中,有時不只是一種冷卻過程在起作用。 幾種云的形成機理：對流云垂直發(fā)展的厚度不同,取決于對流強度、水汽含量和凝結(jié)高度。絮狀云——形成機理與堡狀云相似,只不過云中湍流和對流更強更普遍,致使原穩(wěn)定云層因下沉氣流或湍流而破裂,象棉絮團似的不規(guī)則地分布在天空。云的演變有兩種含義：〔1云體自身的演變,如云的增厚、變薄、衍生擴展或蒸發(fā)消失等?！?云隨天氣系統(tǒng)的移動,不同種類的云依次經(jīng)過測站上空,使得看起來像是云在發(fā)展變化。注意事項：云的觀測應(yīng)盡量選擇在能看到全部天空及地平線的開闊地點或平臺進行,應(yīng)注意它的連續(xù)演變。云狀的判定：主要根據(jù)天空中云的外形特征、結(jié)構(gòu)、色澤、排列、高度以及伴見的天氣現(xiàn)象,結(jié)合"云圖"、天氣形勢進行綜合分析。實測云高：氣球測定云高利用已知升速的氫氣球或氦氣球,觀測其進入云底的時間〔氣球開始進入像霧一樣的云層但未最終消失的點,乘以氣球升速。公式：H＝v×Δt說明：〔1主要用于測低云云高〔云高大于900米時,不采用此法?！?降水時不宜用此法測云高,除非降水輕微。云幕燈測定云高是夜間實測云高的儀器。觀測時,利用云幕燈燈光垂直照射云底,形成明顯的光點,在距云幕燈已知水平距離的觀測點,用仰角器瞄準(zhǔn)光點,測得仰角值,算出云高。公式：H＝L*tanα說明：云幕燈和觀測點間最佳距離為300m,若間距遠小于此值,則光點不易識別,若測量高度超過600m,其準(zhǔn)確度將降低。激光測云儀測定云高由發(fā)射望遠鏡、接收望遠鏡、電子門組成。發(fā)射望遠鏡發(fā)射激光,激光脈沖遇到云層被云滴散射,其中后向散射部分被接收望遠鏡接收,計數(shù)電路記下激光在測云儀和被測目標(biāo)物之間往返一次所經(jīng)過的時間。公式：H＝S*sinα＝〔c*Δt/2*sinα各云屬常見云底高度圍第三章能見度、天氣現(xiàn)象、地面狀態(tài)的觀測人工觀測能見度,一般指有效水平能見度。有效水平能見度：是指四周視野中二分之一以上的圍能看到的目標(biāo)物的最大水平距離。如某一目標(biāo)物輪廓清晰,但沒有更遠的或看不到更遠的目標(biāo)物時,可參考下述幾點酌情判定：⑴目標(biāo)物的顏色、細(xì)微部分〔如村莊的單個樹木、遠處房屋的門窗等清晰可辨時,能見度通?？啥樵撃繕?biāo)物距離的五倍以上；⑵目標(biāo)物的顏色、細(xì)微部分隱約可辨時,能見度可定為該目標(biāo)物距離的二倍半到五倍；⑶目標(biāo)物的顏色、細(xì)微部分很難分辨時,能見度可定為大于該目標(biāo)物的距離,但不應(yīng)超過二倍半。應(yīng)考慮目標(biāo)物的大小,背景顏色,以及當(dāng)時的光照等情況。人工觀測夜間觀測能見度時,觀測員應(yīng)先在黑暗處停留5—15分鐘,待眼睛適應(yīng)環(huán)境后進行觀測。根據(jù)最遠目標(biāo)燈能見與否確定能見距離。用于測量氣象光學(xué)視程的儀器可分為以下兩類：〔1用于測量水平空氣柱的消光系數(shù)或透射因數(shù)。光的衰減是由沿光束路徑上的微粒散射和吸收造成的?！?用于測量小體積空氣對光的散射系數(shù)。在自然霧中,吸收通?？珊雎?散射系數(shù)可視作與消光系數(shù)相同。降水現(xiàn)象：雨,滴狀的液態(tài)降水,下降時清楚可見,強度變化較緩慢,落在水面上會激起波紋和水花,落在干地上可留下濕斑。雨滴直徑：。降水性質(zhì)：間歇性和連續(xù)性。陣雨：開始和停止都較突然、強度變化大的液態(tài)降水,有時伴有雷暴。毛毛雨：稠密、細(xì)小而十分均勻的液態(tài)降水,下降情況不易分辨,看上去似乎隨空氣微弱的運動飄浮在空中,徐徐落下。迎面有潮濕感,落在水面無波紋,落在干地上只是均勻地潤濕地面而無濕斑。雨滴直徑:小于0.5mm。雪：固態(tài)降水,大多是白色不透明的六出分枝的星狀、六角形片狀結(jié)晶,常緩緩飄落,強度變化較緩慢。溫度較高時多成團降落。陣雪:開始和停止都較突然、強度變化大的降雪。雨夾雪：半融化的雪〔濕雪;或雨和雪同時下降。霾：白色不透明的圓錐形或球形的顆粒固態(tài)降水,直徑約2-5mm,下降時常呈陣性,著硬地常反跳,松脆易碎。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５mm。有時部還有未凍結(jié)的水,如被碰碎,則僅剩下破碎的冰殼。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,外面包有透明冰層,或由透明與不透明的冰層相間組成；小雹以霰為核心。大小差異大,大的直徑可達數(shù)十毫米,小的僅幾毫米。常伴隨雷暴出現(xiàn)。地面凝結(jié)現(xiàn)象：露：水汽在地面以及近地面物體上凝結(jié)而成的水珠常出現(xiàn)在微風(fēng)、晴朗、濕度大的夜晚,出現(xiàn)時地表溫度在0℃以上。霜融化成的水珠,不記露霜：水汽在地面和近地面物體上凝華而成的白色松脆的冰晶；或由露凍結(jié)而成的冰珠。易在晴朗微風(fēng)的夜間生成。出現(xiàn)時地表溫度在0℃以下。以草、屋頂、露天的木板等表面最多。雨?。哼^冷卻液態(tài)降水碰到地面物體后直接凍結(jié)而成的堅硬冰層,呈透明或毛玻璃狀,外表光滑或略有隆起。霧?。嚎諝庵兴苯幽A,或過冷卻霧滴直接凍結(jié)在物體上的乳白色冰晶物,常呈毛茸茸的針狀或表面起伏不平的粒狀,多附在細(xì)長的物體或物體的迎風(fēng)面上,有時結(jié)構(gòu)較松脆,起伏不平,受震易塌落。一般出現(xiàn)在寒冷的霧天。視程障礙現(xiàn)象：霧：大量微小水滴浮游空中,常呈乳白色,工業(yè)區(qū)常呈黃、灰色；水平能見度小于1.0千米。出現(xiàn)時,相對濕度常達到或接近100%,高緯度地方出現(xiàn)冰晶霧也記為霧,并加記冰針。輕霧：微小水滴或已濕的吸濕性質(zhì)粒所構(gòu)成的灰白色的稀薄霧幕,水平能見度為1.0-10.0千米以。出現(xiàn)時,相對濕度較大。吹雪：由于強風(fēng)將地面積雪卷起,使水平能見度小于10.0千米的現(xiàn)象。雪暴：為大量的雪被強風(fēng)卷著隨風(fēng)運行,并且不能判定當(dāng)時天空是否有降雪。水平能見度小于1.0千米。煙幕：大量的由燃燒而生成的小微粒懸浮在空中,使水平能見度小于10.0千米。霾：大量極細(xì)微的干塵粒等均勻地浮游在空中,使水平能見度小于10.0千米的空氣普遍混濁現(xiàn)象。霾使遠處光亮物體微帶黃、紅色,而使黑暗物體微帶藍色。沙塵暴：由于強風(fēng)或強烈的擾動氣流將地面大量沙粒、塵土猛烈地卷入空中,使空氣很混濁,出現(xiàn)時,黃沙滾滾、遮天蔽日,天空呈土黃色,水平能見度小于1.0千米。揚沙：由于較大風(fēng)速或擾動氣流將大量本地或附近的沙塵從地面吹起飛揚在空中,使空氣相當(dāng)混濁,出現(xiàn)時減弱,天空呈黃色,水平能見度在1.0-10.0千米以。浮塵：塵土、細(xì)粒均勻地浮游在空中,使水平能見度小于10.0千米。雷電現(xiàn)象：雷暴：為積雨云云中、云間或云地之間產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。表現(xiàn)為閃電兼有雷聲,有時亦可只聞雷聲而不見閃電。閃電：為積雨云云中、云間或云地之間產(chǎn)生放電時伴隨的電光。但不聞雷聲。風(fēng)暴現(xiàn)象：大風(fēng)：瞬間風(fēng)速達到或超過17.0米／秒〔或目測估計風(fēng)力達到或超過8級的風(fēng)。颮：突然發(fā)作的強風(fēng),持續(xù)時間短促。出現(xiàn)時瞬間風(fēng)速突增,風(fēng)向突變,氣象要素隨之亦有劇烈變化,常伴隨雷雨出現(xiàn)。龍卷：一種小圍的強烈旋風(fēng),從外觀看,是從積雨云底盤旋下垂的一個漏斗狀云體。有時稍伸即隱或懸掛空中；有時觸及地面或水面,旋風(fēng)過境,對樹木、建筑物、船舶等均可能造成嚴(yán)重破壞。塵卷風(fēng)：因地面局部強烈增熱,而在近地面氣層中產(chǎn)生的小旋風(fēng),塵沙及其它細(xì)小物體隨風(fēng)卷起,從地面向上擴展,形成塵柱。直徑超過2m,高度在10m以上。多形成于干燥地區(qū)的春季、夏季午后。其他現(xiàn)象：極光：在高緯度地區(qū)晴夜見到的一種在大氣高層輝煌閃爍的彩色光弧或光幕。亮度一般象滿月夜間的云。光弧常呈向上射出活動的光帶,光帶往往為白色稍帶綠色或翠綠色,下邊帶淡紅色；有時只有光帶而無光弧；有時也呈振動很快的光帶或光幕。冰針：飄浮于空中的很微小的片狀或針狀冰晶,在照耀下,閃爍可辨,有時可形成日柱或其它暈的現(xiàn)象?？山底栽浦?也可從無云的空中降落,下降速度慢,多出現(xiàn)在高緯度和高原地區(qū)的嚴(yán)冬季節(jié)。積雪：雪〔包括霰、米雪、冰粒覆蓋地面達到臺站四周能見面積一半以上時,稱為積雪。結(jié)冰：指露面〔包括蒸發(fā)器的水凍結(jié)成冰。觀測注意事項：凡與水平能見度有關(guān)的現(xiàn)象,均以有效水平能見度為準(zhǔn),并在能見度觀測地點觀測判斷天氣現(xiàn)象。第四章氣壓的觀測大氣壓力與水銀氣壓表所處環(huán)境的溫度、重力加速度及緯度有關(guān),為了便于比較,國際上統(tǒng)一規(guī)定：1、以溫度0C為標(biāo)準(zhǔn)。2、g以緯度為45的海平面為標(biāo)準(zhǔn),9.80665m/s2。如果不在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,則讀得的水銀柱高度必須訂正到標(biāo)準(zhǔn)條件下。水銀氣壓表〔1動槽式儀器構(gòu)造：管：一根直徑約8mm,長約900mm的玻璃管。外套管：用黃銅制成,保護與固定管。標(biāo)尺和游尺用來讀整數(shù)和小數(shù)。水銀槽：分上下兩部分,中間有一玻璃圈,可見槽水銀面。主要特點：有測定水銀柱高度的固定"零點",故每次測定都需調(diào)整水銀面的高低,使其符合固定零點的位置。才能讀取水銀柱高度?！?定槽式槽頂上有一氣孔螺絲,空氣通過此螺絲的空隙與槽水銀面接觸。槽壁中間有一塊具有若干小洞的隔板。主要特點：槽部沒有調(diào)整水銀面的裝置,即沒有固定零點,而采用了補償標(biāo)尺刻度的方法,以解決零點位置的變動,它要求管截面與槽部截面成不變的比例關(guān)系。定槽式水銀氣壓表表身刻度要比動槽式短一些,在我國1mmHg的實際長度只有0.98mm。動槽式水銀氣壓表安裝：儀器安裝：將掛板牢固地固定在準(zhǔn)備懸掛氣壓表的地方。小心地從木盒<皮套>中取出氣壓表,槽部向上,稍稍擰緊槽底調(diào)整螺旋約1—2圈,慢慢地將氣壓表倒轉(zhuǎn)過來,使表直立,槽部在下。先將槽的下端插入掛板的固定環(huán)里,再把表頂懸環(huán)套入掛鉤中,使氣壓表自然下垂后,慢慢旋緊固定環(huán)上的三個螺絲,將氣壓表固定。旋轉(zhuǎn)槽底調(diào)整螺旋,使槽水銀面下降到象牙針尖稍下的位置為止。安裝后要穩(wěn)定4個小時,方能觀測使用。4.水銀氣壓表的本站氣壓訂正：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。因此,制成的氣壓表必須進行標(biāo)定〔檢定,給出儀器在各個刻度上的訂正值。溫度差訂正：這種純系溫度的變化而引起的氣壓讀數(shù)的改變值,稱為水銀氣壓表的溫度差。怎樣進行溫度差訂正？假定：氣壓不變,溫度從t℃降到0℃水銀線脹系數(shù)：黃銅線脹系數(shù)：水銀柱收縮比黃銅標(biāo)尺多,使水銀柱降至p0處,而黃銅標(biāo)尺卻只降至pt處〔p0和pt為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的長度,也表示經(jīng)儀器差訂正后的水銀氣壓表的讀數(shù)為什么要進行重力差訂正？這種因重力不同,造成水銀柱高度與標(biāo)準(zhǔn)重力情況下的水銀柱高度的差值,稱為重力差。注意事項：水銀氣壓表的讀數(shù)要依次經(jīng)過儀器差、溫度差、緯度重力差、高度重力差訂正后,就可獲得本站氣壓值。為什么要進行海平面氣壓的訂正：我國以黃海海面平均高度為海平面基準(zhǔn)點。海平面氣壓訂正計算計算步驟：例1：已知Ph=730.05mmHg,t0=7.4℃,th=-3.2℃,h=255m,求P0,C？解：例2：已知Ph=735.0mmHg,h=200m,th=10.0℃,=0.6℃/100,求Po,C？解：空盒氣壓表〔計原理：用金屬彈性膜盒作為感應(yīng)元件,利用空盒的彈力與大氣壓力相平衡的原理來測量氣壓。當(dāng)大氣壓力發(fā)生變化時,空盒隨之產(chǎn)生形變,把這種形變進行一定程度的放大就可以用來指示氣壓的變化。1空盒彈性的溫度效應(yīng)a、雙金屬片補償法：雙金屬片被安裝在空盒底部。設(shè)溫度升高影響使厚度減小,使自由端下降了Δk,但雙金屬片的變形作用使空盒基底提高了ΔS。b、殘余氣體補償法：在空盒殘留一定的氣體,當(dāng)溫度升高時,盒氣體的力增大,使空盒向外擴,以抵消因彈力減弱而引起的空盒壓縮。〔2空盒的彈性后效a.當(dāng)氣壓變化停止后空盒的形變并不停止。例如氣壓由1000hPa降至100hPa時,空盒位移由O點移至P點,如果氣壓維持在100hPa不變,空盒的形變并不停止,而是繼續(xù)緩慢地由P移向P。b.空盒的升壓曲線和降壓曲線不一致。當(dāng)氣壓由1000hPa降至100hPa時,檢定線為oap；然后再由100hPa回升到1000hPa時,檢定線為pbo。兩條檢定線構(gòu)成一個封閉曲線,稱滯差環(huán)。優(yōu)缺點：空盒測壓不如水銀氣壓表精確,因此一般臺站上,只作為參考儀器。由于它便于攜帶、使用方便、維護容易,適用于野外考察或測壓準(zhǔn)確度要求不太高的觀測用。常用的氣壓傳感器類型：〔1膜盒式電容氣壓傳感器〔2振筒式氣壓傳感器〔3壓阻式氣壓傳感器自動站中所使用的氣壓傳感器測量出來的是本站氣壓。第五章空氣溫度的觀測溫標(biāo)：〔1攝氏溫標(biāo)〔℃〔2華氏溫標(biāo)〔℉〔3熱力學(xué)溫標(biāo)〔K規(guī)定水的三相點為273.16K,即0.01℃玻璃液體溫度表構(gòu)造原理：構(gòu)造：其感應(yīng)部分是一個充滿液體的玻璃球或柱,一根一端封閉的玻璃毛細(xì)管與它相連。常用的測溫液體有水銀、酒精和甲苯等。溫度表可以根據(jù)不同的測溫目的,選用不同的測溫液。2.靈敏度：溫度表液體體積越大,毛細(xì)管截面積越小,液體與玻璃的相對膨脹系數(shù)越大,則溫度表的靈敏度就越高。最高溫度表的測量原理：觀測最高溫度表時,發(fā)現(xiàn)溫度表水銀柱上滑,脫離開窄管口,稍抬溫度表頂端,使水銀柱回到正常位置,再讀數(shù)〔3最低溫度表:感應(yīng)液是酒精,它的毛細(xì)管有一啞鈴形游標(biāo)。不用水銀溫度表作為測量低溫用的溫度表是因為水銀溶點高。觀測時將游標(biāo)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(biāo)和毛細(xì)管之間的狹縫通過,游標(biāo)不動；溫度下降時,液柱頂端表面力使游標(biāo)向球部方向移動。因此,游標(biāo)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。雙金屬片溫度計1.感應(yīng)部分：利用雙金屬片曲率隨溫度變化的特性來測量溫度。電測溫度表：利用熱電動勢原理進行溫度測量的儀器稱為熱電偶溫度表。靈敏度與α電阻溫度系數(shù)、金屬電阻率、金屬絲長度成正比,與電阻絲的截面積成反比。金屬材料的要求：氣象上,常用于測溫的金屬電阻材料,有鉑、鎳、銅幾種。儀器特點：缺點：熱敏電阻與溫度為非線性關(guān)系,穩(wěn)定性較差,互換性不好。地溫的測量：理想的測量土壤表面溫度的儀器：非接觸式的紅外輻射計。草溫和雪溫觀測的切換應(yīng)在20時進行。氣溫測量中的防輻射設(shè)備防輻射罩：輕便防輻射罩、小型防輻射罩主要在野外考察時使用。小型防輻射罩：防輻射罩性能不如百葉箱,在特殊條件下,如靜風(fēng),用百葉箱和防輻射罩同時進行氣溫測量,相差可達2-3度,應(yīng)注意。第六章空氣濕度的觀測露點溫度td:空氣在水汽含量和氣壓不變的條件下冷卻達到飽和時的溫度。單位以攝氏度<℃>表示,取一位小數(shù)。當(dāng)空氣中的水汽已達到飽和時,氣溫與露點溫度相同t=td,而水汽未達到飽和時,t＞td。td與t的差值就表示了空氣距飽和的程度。第七章地面風(fēng)的觀測風(fēng)向符號與度數(shù)對照表注：6強風(fēng)風(fēng)的平均量：氣象臺站觀測中,一般是取兩分鐘的平均風(fēng)速和最多風(fēng)向,自記儀器是取十分鐘的平均風(fēng)速和最多風(fēng)向。7.3EL型電接風(fēng)向風(fēng)速計風(fēng)速部分：當(dāng)風(fēng)杯轉(zhuǎn)動時,帶動渦輪,并通過撥鉤推凸輪一起轉(zhuǎn)動。風(fēng)速電接簧片的一端在凸輪表面滑動,當(dāng)凸輪不斷轉(zhuǎn)動時,上面一個簧片先從凸輪最高點跌下來,與下面一個簧片接觸,緊接著下面一個簧片也從凸輪最高點跌下來,于是上面簧片斷開,完成一次電接。風(fēng)速越大,風(fēng)杯轉(zhuǎn)的越快,單位時間電接的次數(shù)越多。由于每吹過200m風(fēng)程〔風(fēng)杯轉(zhuǎn)過80圈,接點就接觸一次,記錄器風(fēng)速筆尖就在自記紙風(fēng)速坐標(biāo)上向上或向下移動1/3格〔三次移動一格。根據(jù)筆尖10分鐘自記紙上移動的格數(shù),就可求出當(dāng)時的平均風(fēng)速。熱線風(fēng)速表：原理：是利用一根被加熱的金屬絲置于空氣中,散熱速率與周圍空氣的流速有關(guān),利于這種特性來測量風(fēng)速。優(yōu)點：比起風(fēng)杯風(fēng)速計和風(fēng)車風(fēng)速計,其能更準(zhǔn)確的測量風(fēng)速隨時間的瞬間變化。微尺度風(fēng)速測量感應(yīng)器常使用熱線風(fēng)速計。第八章降水與蒸發(fā)的觀測測量降水的主要儀器承水器：是用鍍鋅鐵皮或其它金屬材料制成。我用直徑為20cm正圓形承水器,其口緣鑲有直外斜刀刃形的銅圈,以防雨滴濺失和筒口變形。承水器有兩種：一是帶漏斗的承雨器,另一種不帶漏斗的承雪器,承水器的漏斗是活動的。漏斗的作用是防止雨量桶中收集到的降水發(fā)生蒸發(fā)。外筒：外筒放貯水瓶,以收集降水量。量杯：為一特制的有刻度的專用量杯,其口徑和刻度與雨量筒口徑成一定比例關(guān)系,所以量杯的刻度大小直接表示了降水量,不必要再進行換算。杯上的刻度一般從0.05mm到10.5mm,每一小格代表0.1mm降水量,每一大格為1.0mm降水量。儲水瓶：是有一定容量并有倒水咀的玻璃瓶。雨量計--虹吸式構(gòu)造：是用來連續(xù)記錄液體降水的自記儀器。由承水器<通?？趶綖?0cm>、浮子室、自記鐘和虹吸管等組成。雨量計--雙翻斗式構(gòu)造：由感應(yīng)器、采集器、記錄器組成。感應(yīng)器：由承水器、上翻斗、匯集漏斗、計量翻斗、計數(shù)翻斗、干簧開關(guān)等組成。記錄器：由計數(shù)器、記錄筆、自記鐘、控制線路板等構(gòu)成。雨量傳感器翻斗式：用來連續(xù)采集液體降水量的。分為雙翻斗與單翻斗兩種,其結(jié)構(gòu)和測量原理與前述的感應(yīng)器相同。雙閥容柵式：由承水器、貯水室、浮子與感應(yīng)極板,以及信號處理電路等組成。測量原理：是利用貯水室浮子隨雨量上升帶動感應(yīng)極板,使容柵移位傳感器產(chǎn)生的電容量變化,經(jīng)轉(zhuǎn)換為位移計量的原理測得降水量。降水量觀測的誤差來源降水量測量的準(zhǔn)確與否,不僅與傳感器的性能有關(guān),還和傳感器安置的地點、位置、雨水濺失、蒸發(fā)損失以及風(fēng)的影響關(guān)系密切。雨水濺失：對雨量器造成的誤差約0.1～0.2mm。蒸發(fā)引起的誤差：與測點的位置、當(dāng)時的氣象條件、儀器本身結(jié)構(gòu)、制作材料等多因素有關(guān),其引起的平均誤差是年降水量的3%-6%。風(fēng)的影響：由于雨量器高出地面,風(fēng)對雨量器的繞流作用導(dǎo)致筒口上方出現(xiàn)局部上升氣流,阻礙雨滴落入筒,造成降水量偏小。對固體降水影響更大,影響的大小與雨滴大小、風(fēng)速及承水器安裝高度有關(guān)。測量蒸發(fā)量的主要儀器蒸發(fā)筒：由白色玻璃鋼制作,是一個器口面積為3000cm2,有圓錐底的圓柱形桶,器口正圓,口緣為直外斜的刀刃形。器口向下6.5cm器壁上設(shè)置測針座,座上裝有水面指示針,用以指示蒸發(fā)桶中水面高度。在桶壁上開有溢流孔,孔的外側(cè)裝有溢流嘴,用膠管與溢流桶相連通,以承接因降水較大時從蒸發(fā)桶溢出的水量。溢流桶：是承接因降水較大時而由蒸發(fā)桶溢出的水量的圓柱形盛水器,可用鍍鋅鐵皮或其它不吸水的材料組成。桶的橫截面以300cm2為宜,溢流桶應(yīng)放置在帶蓋的套箱。須注意防止降落在膠管上的雨水順著膠管流入溢流桶。水圈：是安裝在蒸發(fā)桶外圍的環(huán)套,材料也是玻璃鋼。用以減少太陽輻射及濺水對蒸發(fā)的影響。它由四個相同的弧形水槽組成。外壁高度分別為13.7cm和15.0cm。每個水槽的壁上開有排水孔。為防止水槽變形,在外壁之間的上緣設(shè)有撐檔。水圈的水面應(yīng)與蒸發(fā)桶的水面接近。測針：是專用于測量蒸發(fā)器水面高度的部件,應(yīng)用螺旋測微器的原理制成。讀數(shù)精確到0.1mm。測針插桿的桿徑與蒸發(fā)器上測針座插孔孔徑相吻合。測量時使針尖上下移動,對準(zhǔn)水面。測針針尖外圍還設(shè)有靜水器,上下調(diào)節(jié)靜水器位置,使底部沒入水中。第九章積雪、凍土和電線積冰的觀測積雪：測站四周能見面積被雪〔包括米雪、霰、冰粒覆蓋超過一半時稱為積雪。觀測項目：雪深、雪壓。符合觀測雪深的日子,每天08時在觀測地點將量雪尺垂直地插入雪中到地表為止<勿插入土中>,依據(jù)雪面所遮掩尺上的刻度線,讀取雪深的厘米整數(shù),小數(shù)四舍五入。每次觀測須作三次測量,記入觀測簿相應(yīng)欄中,并求其平均值。三次測量的地點,彼此相距應(yīng)在10m以上<丘陵、山地氣象站因地形所限,距離可適當(dāng)縮短>,并作出標(biāo)記,以免下次在原地重復(fù)測量。平均雪深不足0.5cm記0；若08時未達到測定雪深的標(biāo)準(zhǔn),之后因降雪而達到測定標(biāo)準(zhǔn)時,則應(yīng)在14時或20時補測一次；記錄記在當(dāng)日雪深欄,并在觀測簿備注欄注明。雪壓計算公式為：P＝M/100P為雪壓〔g/cm2；M為樣本重量<g>,分母100為量雪器截面積<cm2>。雪壓計算公式：P＝M/S＝50×m/50＝mP為雪壓〔g/cm2；S為圓筒截面積<50cm2>；m為秤桿刻度數(shù)；M為樣本重量<g>。因秤桿上每一刻度單位<即十個小格>等于50g,故M值用秤桿刻度度數(shù)m乘50而得。凍土：是指含有水分的土壤因溫度下降到0℃或以下而呈凍結(jié)的狀態(tài)。電線積冰：是指雨淞、霧淞凝附在導(dǎo)線上或濕雪凍結(jié)在導(dǎo)線上的現(xiàn)象。積冰重量的測量：是指1m長導(dǎo)線上冰層的重量。按下式換算成一米長導(dǎo)線上的冰層重量：一米長導(dǎo)線上的冰層重量=冰層重量值/被測量的冰層長度*100。第十章輻射和日照時數(shù)的觀測輻射：是以電磁波形式傳遞能量的一種方式,太陽輻射是地球表面獲得熱量的主要源泉,也是地球表面與大氣交換熱量的一種形式。氣象站用總輻射表：玻璃罩：半球形雙層石英玻璃,既防風(fēng)又能透過短波輻射。凈全輻射測量儀器：上下兩個感應(yīng)面都能吸收全波段輻射。感光跡線的基本特征：夏半年〔春分至秋分,直射北半球,感光跡線位于洞孔的切平面以南,呈凹形,即偏于水平線之上且較長。冬半年〔秋分至春分,直射南半球,感光跡線位于洞孔的切平面以北,呈凸形,即偏于水平線之上且較短。用總輻射與散射輻射計算日照時數(shù)：臨時性措施,不能長期使用。第十一章自動氣象觀測系統(tǒng)自動氣象觀測系統(tǒng),從狹義上說是指自動氣象站,從廣義上說是指自動氣象站網(wǎng)。自動氣象站,是一種能自動收集、處理、存儲或傳輸氣象信息的裝置。自動氣象站網(wǎng),由一個中心站和若干自動氣象站通過通信電路組成。自動氣象站常用傳感器：氣壓——振筒式氣壓傳感器、膜盒式電容氣壓傳感器氣溫——鉑電阻溫度傳感器濕度——濕敏電容濕度傳感器風(fēng)向——單翼風(fēng)向傳感器風(fēng)速——風(fēng)杯風(fēng)速傳感器雨量——翻斗式雨量傳感器蒸發(fā)——超聲測距蒸發(fā)量傳感器輻射——熱電堆式輻射傳感器地溫——鉑電阻地溫傳感器日照——直接輻射表、雙金屬片日照傳感器第十二章高空溫壓濕風(fēng)的探測測量三維溫壓濕的方法：探空氣球攜帶無線電探空儀升空〔主要：資料具有較高的精確度和分辨率；形成了一個比較嚴(yán)密的全球探測網(wǎng)。其中,探空氣球攜帶無線電探空儀升空是測量高空溫壓濕的常規(guī)方法。無線電探空儀的測量單位：氣壓：百帕<hPa>溫度：攝氏度<℃>相對濕度：百分?jǐn)?shù)<％>露點溫度：攝氏度<℃>高度：位勢米<gpm>,1位勢米≈0.980665動力米五九型轉(zhuǎn)筒式電碼探空儀,簡稱GZZ型探空儀,發(fā)射機頻率：一種是24.5MHz；一種是400MHz。五九型轉(zhuǎn)筒式電碼探空儀誤差：1.測溫誤差：滯后誤差<雙金屬片的熱滯系數(shù)>、和輻射誤差、元件沾濕誤差、氣球的熱空氣尾流。2.測濕誤差：腸膜性能不穩(wěn)定、滯后系數(shù)隨溫度降低而加大,在-30度以下幾乎無法使用。3.測壓誤差：彈性后效、溫度效應(yīng)變低頻式探空儀,簡稱RS-90探空儀：采用雙濕度元件〔濕敏電容；硅單晶空盒；感溫瓷中封入兩根鉑絲作為電容極板。根據(jù)隨氣流飄動的物體在空中運動的軌跡,從而測定出風(fēng)向、風(fēng)速。這類方法稱軌跡法,在高空觀測中廣泛采用。高空風(fēng)測量中使用的示蹤物一般是灌滿氫氣的氣球,即測風(fēng)氣球。氣球軌跡法測風(fēng)的定位參量至少需要方位角、仰角、垂直距離。氣球只飄浮在某一高度<等密度面>上,一般稱為平移氣球。作用在氣球上的力：定義凈舉力A為氣球所受浮力與重力之差：式中E稱為總舉力,是氣球排開空氣的重量與球氣體重量之差.氣球升速公式：氣球的運動方程為：氣球的上升速度計算公式：因此,我們控制球重及凈舉力,就可改變球的升速。在凈舉力及球重不變時,空氣密度越小,升速越大,因而,氣球的升速隨高度會稍有增大。光學(xué)測風(fēng)經(jīng)緯儀：主要觀測氣球仰角和方位角。氣球高度由升速和施放時間推算。無線電經(jīng)緯儀：利用無線電定向原理,跟蹤氣球攜帶的探空儀發(fā)射機信號,測得氣球仰角和方位角。氣球高度則由探空資料計算得出。測風(fēng)雷達：利用雷達測定飛升的氣球位置。不僅測定氣球的角座標(biāo),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)。二次雷達測風(fēng)法：把氣球上的反射靶換成回答器,就能增強回波的強度,這種雷達叫二次雷達。氣球上的回答器收到地面雷達發(fā)來的詢問脈沖后,立即發(fā)射一個脈沖代替反射波,稱為回答脈沖,回答脈沖被地面接收機接收,確定仰角、方位角、斜距。GPS的組成：GPS衛(wèi)星：向用戶連續(xù)發(fā)送定位信息；接收和儲存地面監(jiān)控站發(fā)出的衛(wèi)星導(dǎo)航電文等信息,并適時地發(fā)送給用戶;接收并執(zhí)行地面監(jiān)控站發(fā)來的指令；提供精確的時間標(biāo)準(zhǔn)地面監(jiān)控系統(tǒng)：監(jiān)視衛(wèi)星的運行；確定GPS時間系統(tǒng)；跟蹤并預(yù)報衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘狀態(tài)；向每顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)存儲器注入衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)GPS接收機：是用戶部分的核心,與天