氣象學(xué)與氣候?qū)W實(shí)習(xí)指導(dǎo)書

氣象學(xué)與氣候?qū)W野外實(shí)習(xí)指導(dǎo)書池州師范?？茖W(xué)校氣象學(xué)與氣候?qū)W實(shí)習(xí)說明氣象學(xué)與氣候?qū)W實(shí)習(xí)指導(dǎo)書是根據(jù)1984年高教出版社出版，周淑貞主編《氣象學(xué)與氣候?qū)W》教材和二年制師范?？茖W(xué)校地理教育專業(yè)教學(xué)大綱（3）《氣象學(xué)與氣候?qū)W》教學(xué)大綱，并結(jié)合我校教學(xué)實(shí)際和利用池州氣象臺(tái)設(shè)備等情況編寫的，實(shí)驗(yàn)分成5個(gè)部分。氣象站、哨的建立工作溫度測量濕度測量------固定式干濕表法風(fēng)的觀測------目測風(fēng)力風(fēng)向法簡易天氣圖的繪制和分析觀測場地的選擇要求地面氣象觀測是用氣象儀器對(duì)近地面氣層的物理現(xiàn)象及其變化過程，進(jìn)行連續(xù)的觀測、測定，是肉眼對(duì)打氣的一些現(xiàn)象，如云、光、電等進(jìn)行觀測，為天氣預(yù)報(bào)、氣候分析和科學(xué)研究提供情報(bào)和積累基本資料，服務(wù)于生產(chǎn)和國防。地面氣象觀測的項(xiàng)目有：氣壓、氣溫、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、降水、積雪、蒸發(fā)、云、天氣現(xiàn)象、能見度、日照、地溫、凍土等，這些項(xiàng)目稱為氣象要素。天氣預(yù)報(bào)和氣候分析往往需要廣大地區(qū)乃至全球的氣象資料。這些氣象資料是從分散的氣象臺(tái)站網(wǎng)取得的，使用時(shí)，又是集中起來進(jìn)行比較分析，這就要求各站的記錄不僅能夠準(zhǔn)確，而且基本上代表一個(gè)地區(qū)的氣象情況，還要能夠相互之間進(jìn)行比較。因此，氣象觀測的特點(diǎn)是：觀測記錄必須具有代表性。同時(shí)，氣象要素是隨時(shí)間不斷變化的，它的變化只有通過對(duì)大氣連續(xù)觀測，并進(jìn)行天氣學(xué)分析才能得到。因此，氣象觀測必須保持連續(xù)性，不能中斷和短缺。連續(xù)觀測記錄的年代愈長，對(duì)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)和科研工作價(jià)值愈大。氣象站是氣象網(wǎng)的基層單位。氣象站的布局必須分設(shè)在各地，從平原到山區(qū)，從高山到沿海，從沙漠到海島，有些人煙稀少的、極其偏僻地區(qū)，為了取得氣象資料，也要建立氣象站。建立氣象站的工作，除規(guī)劃氣象站網(wǎng)的布局外，還包括觀測場的選擇，觀測場內(nèi)儀器的布置，規(guī)定觀測時(shí)間和觀測次數(shù)，以及觀測、發(fā)報(bào)、記錄表報(bào)等。地面氣象觀測的主要項(xiàng)目都是在觀測場內(nèi)通過各種儀器進(jìn)行的，觀測場地的選擇是否適宜，對(duì)觀測資料的代表性、準(zhǔn)確性和比較性影響很大。觀測場地的選擇關(guān)鍵在于站址的選擇。站址應(yīng)選擇在能代表大范圍的天氣、氣候特點(diǎn)的地區(qū)，除某些根據(jù)特殊需要而建立的專業(yè)臺(tái)站外，一般要求建在平坦空曠，四周沒有高大建筑物、樹林和大水庫的地方。這是因?yàn)椋涸趶?fù)雜地形影響下，風(fēng)、云、溫度、濕度等要素均有顯著差異，不能真實(shí)反映這個(gè)地區(qū)自由大氣的實(shí)際變化情況；樹林對(duì)輻射、溫度、降水，特別是風(fēng)（椐實(shí)驗(yàn)，空曠地帶的風(fēng)在越過20米高的樹林時(shí)，風(fēng)速可減小二成。）都有顯著影響；建筑物密集的城市，由于建筑物吸熱和散熱都較快，人類活動(dòng)頻繁，使得城鎮(zhèn)溫度比農(nóng)村偏高，濕度較農(nóng)村偏低，同時(shí)建筑群會(huì)影響空氣的運(yùn)行，既減小風(fēng)速，也能改變風(fēng)向。此外，城鎮(zhèn)空氣固體懸浮物多，能削弱太陽輻射，使能見度下降，這對(duì)日輻射和日照觀測均會(huì)造成影響；如果臺(tái)站設(shè)在工業(yè)城市最多風(fēng)向的下風(fēng)方，經(jīng)常受吹來煙塵的影響，肯定將影響關(guān)鍵資料的代表性。如果有些地區(qū)很難找到完全符合上述要求的地點(diǎn)，應(yīng)盡可能的建立在對(duì)當(dāng)?shù)氐匦?、地貌最有代表性的地方。例如，在相?duì)高度相差不大的淺山區(qū)和丘陵區(qū)，站址選在較平坦的山頂，就比在山谷、山坡上要好一些；再如，戈壁沙漠、草原、森林等地形、地貌單一的地區(qū)，就應(yīng)選擇在能反映該地下墊面自然狀況的地方，否則反而沒有代表性了。如前所述，觀測場地距障礙物過近顯然是不合適的。如果觀測場地距障礙物的距離是高度的三倍，將有板有3/10的天氣被遮蔽，即使觀測場周圍這樣的障礙物只占1/3，也將有1/10的天空被遮蔽，這顯然不合乎視野開闊的要求了。據(jù)實(shí)驗(yàn)，在障礙物距觀測站距離是其高度的4—5倍時(shí)風(fēng)向、風(fēng)速都有明顯的影響。觀測場地不宜過小，否則場內(nèi)安置的儀器難以保持一定的間隔，容易彼此遮擋，影響通風(fēng)。對(duì)于安置儀器較少的站，場地也可適當(dāng)小些，所以，觀測場有25*25和20*16（平方米）這兩種要求。我校沒有建立氣象園，池州氣象臺(tái)觀測場是25*25。觀測場地要求平整，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)綠色植物分布的面積最廣，所以觀測場內(nèi)應(yīng)種植淺草（不長草的地區(qū)例外），以更好代表這一地區(qū)下墊面特征。為了保護(hù)場地和儀器設(shè)備，四周最好圍有1.2米餓通風(fēng)鐵絲或木質(zhì)圍欄。圍欄的北面正中開一小門，以便出入。場內(nèi)還應(yīng)鋪設(shè)寬約0.4—0.5米的小路，以利于保護(hù)草層，保持場內(nèi)整潔，方便行走，小路不宜過寬，也不宜過多，以免影響場內(nèi)自然狀況。實(shí)習(xí)二、溫度的觀測百葉箱中的溫度觀測百葉箱百葉箱的四邊是由兩排薄的木板及葉組成，木板向內(nèi)傾斜成450角，箱底由三塊木板組成，每塊寬101mm，中間一塊比邊上兩塊稍高些，箱蓋有兩層，其間空氣能自由流通。百葉箱應(yīng)具有良好的反輻射能力，故內(nèi)外均涂以白色，以減少輻射影響。百葉箱有大、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)水平牢固地安裝在一個(gè)高出地面125cm的特別的架子上，箱門對(duì)正正北、門下放一個(gè)小臺(tái)階梯，以便觀測。箱架四足要牢固地埋在地下，埋入地下部分，必須涂上防腐柏油，在有強(qiáng)風(fēng)地區(qū)，百葉箱的四角應(yīng)加上牽繩。百葉箱內(nèi)儀器安裝小百葉箱內(nèi)各儀器都安置在箱內(nèi)特別的鐵架上，干濕球溫度有應(yīng)垂直固定在鐵架的兩端，干球在東，濕球在西，球部地面1.5米，濕球的下方是一個(gè)帶蓋的水盂，水盂固定在鐵架下面的橫梁上，盂口離濕球約3cm，濕球紗布通過杯蓋的狹縫引入盂內(nèi)，浸入水中。最高溫度表應(yīng)水平放置在鐵架下面橫梁上的鐵鉤上（頭部略高），球部中心離地面1.5米，最低溫度計(jì)放在較低的鉤上，球部中心離地1.52米，二支表球部均向東。大百葉箱內(nèi)的溫度計(jì)安置在前面的木架上，感應(yīng)部分中心離地1.5米；溫度計(jì)應(yīng)放在后面稍高的木架上，其高度以便于觀測為準(zhǔn)。百葉箱內(nèi)外應(yīng)保持清潔，大雨、大雪后，要及時(shí)將箱內(nèi)的雨水擦干凈，以免影響記錄的正確性。溫度表的觀測觀測程序，先讀干球，后讀濕球。記錄后復(fù)讀干球和濕球溫度再讀毛發(fā)濕度表，然后讀最高、最低溫度，復(fù)讀記錄后，調(diào)整最高、最低溫度表，放回最高溫度表時(shí)應(yīng)先放球部后放頭部。然后觀測大百葉箱的溫度計(jì)，濕度計(jì)并做時(shí)間記錄。觀測注意事項(xiàng)：熟悉儀器的刻度，溫度觀測要求記錄到0.1度，初次使用一支溫度表，應(yīng)先了解其最小刻度單位。避免視差，視線應(yīng)于水銀柱頂端附近刻度線是否直來較正。動(dòng)作迅速。因溫度表感應(yīng)較快所以讀數(shù)時(shí)動(dòng)作要迅速，先讀小數(shù)后讀整數(shù)，同時(shí)注意勿使頭、手和燈接近球部，并盡量不要對(duì)溫度表呼吸。復(fù)讀，復(fù)讀是為了防止產(chǎn)生5度和10度的誤差（有時(shí)也可能讀錯(cuò)1度或2度）。實(shí)習(xí)三、濕度測定----固定式干濕表法固定式干表濕表測量濕度原理：固定式干濕表是由兩支相同形式的水銀（或酒精）溫度表組成。球部包有濕潤紗布的叫濕球溫度表，另一支叫干球溫度表，干濕球溫度表安置在百葉箱中。當(dāng)空氣中水汽未飽和時(shí)，濕球紗布上的水分就會(huì)不斷蒸發(fā)，而蒸發(fā)要消耗熱量，此熱量是從濕球本身及周圍的簿層空氣中吸得的，當(dāng)濕球因蒸發(fā)所消耗的熱量和周圍空氣中獲得熱量相平衡時(shí)，濕球溫度并不再下降，這時(shí)干濕球士度就有一個(gè)差值，這個(gè)差值的大小取決于空氣的濕度，濕度越小，蒸發(fā)越快，濕球溫度降得愈多，干濕球溫度差就越大，相反，濕度越大，蒸發(fā)越慢，濕球溫度降得愈少，干濕球溫度差就越小。如果空氣已經(jīng)飽和狀態(tài)，則蒸發(fā)停止，濕球溫度就不會(huì)下降，于是，干濕球溫度相等，此外，濕球蒸發(fā)的快慢還和氣壓、風(fēng)速有關(guān)，氣壓愈高，風(fēng)俗愈小，蒸發(fā)愈慢，反之，蒸發(fā)愈快。因此，根據(jù)干濕球溫度差，計(jì)算空氣濕度時(shí)，還要考慮當(dāng)時(shí)的氣壓和風(fēng)速。計(jì)算空氣濕度的基本公式是e=Et’-AP(t-t’)式中的E為絕對(duì)濕度；Et’為濕球飽和水汽壓，A為干球表系數(shù)，它不是一個(gè)常數(shù)，其數(shù)值決定于濕球部附近空氣的流速。在計(jì)算空氣的濕度時(shí)，假定百葉箱內(nèi)風(fēng)速為0.8米/秒，由此而得干球A為0.0007947。當(dāng)e值求得后，利用相對(duì)濕度公式R=e/E*100%，即求得相對(duì)濕度，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。二、干濕球溫度的測量要測定濕度，必須測定干濕球溫度。測定干濕球溫度的步驟是讀取干濕球溫度表的示度值，（注意濕球沙布是否結(jié)凍）然后進(jìn)行器差校正。固定干濕表測定溫度準(zhǔn)確性與濕球示度準(zhǔn)確性有密切關(guān)系。要使?jié)袂蚴径葴?zhǔn)確，主要在于使?jié)袂虮砻嬗辛己玫恼舭l(fā)和同周圍環(huán)境空氣有良好的熱交換，為此要求：濕球表面紗布必須經(jīng)常保持濕潤，讀數(shù)前要適時(shí)查看濕球表面紗布情況。如果水分不足應(yīng)及時(shí)加水或進(jìn)行補(bǔ)充濕潤。使用純凈水：含有雜質(zhì)的水會(huì)使蒸發(fā)量減少，使?jié)袂驕囟仁局瞪?，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。使用吸濕性能良好的紗布，保持球部從水杯中源源不斷的吸收水分而保持濕潤。紗布吸濕性能的測定：將紗布垂直浸入水中。以15分鐘吸水7-8厘米為良好。如果沒有脫脂紗布可用放在堿水中煮沸過的細(xì)白布或麻紗布。紗布臟污了要及時(shí)更換。紗布結(jié)凍后，必須在每次觀測前融冰。融冰方法是：用一杯和室溫相同（水溫不可過高，能將濕球冰層融解即可）的蒸餾水，將濕球的球部全部浸入水杯中，使球部原有的冰全部溶解。從濕球的示度情況可以看出冰是否溶解完全，如果示度很快上升到0℃，然后停留一段時(shí)間再上升，即表明冰以全部融化，待冰殼融化后，用杯沿將聚集在紗布頭上的水滴除去，通過溶冰，球部就有足夠的水分或保持完整的冰衣，保證正常蒸發(fā)，并使球部同周圍空氣能充分進(jìn)行熱量交換，從而獲得正確的濕球示度。濕球溫度一般比干球溫度低或二者相等。但在降水濃霧天氣情況下，可能發(fā)現(xiàn)濕球溫度高于干球溫度，這時(shí)應(yīng)以干球溫度為準(zhǔn)，將濕球示度改為干球溫度相等來查算溫度。三、計(jì)算利用公式e=Et’－AP(t－t’)同時(shí)相對(duì)溫度r飽和差d及露點(diǎn)Td的公式為r=e/Eⅹ100%d=E－eTd=f(e)在實(shí)際工作中往往查表得出作業(yè)：溫度觀測記錄（百葉箱中）實(shí)習(xí)日期：年月日成績：項(xiàng)目表號(hào)讀數(shù)器差訂正后值干球濕球最高最低溫度計(jì)濕度實(shí)習(xí)四風(fēng)的觀測------------目測風(fēng)力風(fēng)向法空氣的水平運(yùn)動(dòng)叫風(fēng)?？諝庾魉竭\(yùn)動(dòng)時(shí)即有風(fēng)向和風(fēng)速兩項(xiàng)。風(fēng)向是指風(fēng)的來向，用十六向表示，通常以符號(hào)表示，如：N，SSE等。風(fēng)速是指空氣在單位時(shí)間內(nèi)所移動(dòng)的水平距離，通常以米/秒表示，有時(shí)也用公里/小時(shí)，日常用風(fēng)力等級(jí)來表示。測定風(fēng)向風(fēng)速的方法通常用電接風(fēng)向標(biāo)風(fēng)速儀或輕便風(fēng)速表，內(nèi)容見儀器說明，這里從省。目測風(fēng)力、風(fēng)向氣象服務(wù)中，常用風(fēng)力等級(jí)表示風(fēng)速大小。例如，臺(tái)站向外發(fā)布天氣預(yù)報(bào)時(shí)，就使用風(fēng)力等級(jí)表示風(fēng)力大小，在冊(cè)風(fēng)的儀器發(fā)生故障或沒有測風(fēng)儀器時(shí)，也可用目測風(fēng)力、風(fēng)向作為正式記錄。根據(jù)風(fēng)對(duì)地面或海面物體的影響而引起的各種的征象，將風(fēng)分為13級(jí)，最小為0級(jí)，最大為12級(jí)。如以目測風(fēng)力作為正式記錄，則應(yīng)估計(jì)風(fēng)力等級(jí)并換算成相當(dāng)?shù)娘L(fēng)速。目測風(fēng)向一般是根據(jù)炊煙的方向，旌旗、布條展開的方向以人體的感覺等方法，按八個(gè)方向進(jìn)行估計(jì)。目測估計(jì)方向、風(fēng)力時(shí)，觀測者應(yīng)站在空曠地方，多選幾個(gè)物體，認(rèn)真地觀測，盡量減少主觀估計(jì)誤差。觀測時(shí)，應(yīng)連續(xù)觀看兩分鐘，以平均情況來記錄。（風(fēng)力等級(jí)附后）風(fēng)力等級(jí)表風(fēng)力等級(jí)海波高（米）海面和漁船征象陸地上地物征象相當(dāng)風(fēng)速米/秒一般最高范圍中速0123456789101112--0.10.20.61.02.03.04.05.57.09.011.514.0--0.10.31.01.52.54.05.57.510.012.516.5--平靜有微風(fēng)有小波動(dòng),漁船搖動(dòng)有浪漁船漸覺簸動(dòng)浪頂有白色泡沫,漁船滿帆時(shí)可使船傾于一側(cè)浪頂白色泡沫浪頂白色泡沫被吹離浪尖,漁船縮帆大部分浪頂白色泡沫被吹成明顯條紋壯,進(jìn)港漁船停留不出被風(fēng)吹起的浪花使水平能見度減小機(jī)帆船航行困難被風(fēng)吹起的浪花使水平能見度明顯減小被風(fēng)吹起的浪花使水平能見度顯著減小,機(jī)帆船航行極險(xiǎn),海浪滔天.靜,煙直上煙能表示風(fēng)向樹葉略有搖動(dòng)人面感覺有風(fēng),樹葉微響旗幟開始飄動(dòng),高草莊稼開始搖動(dòng)樹葉小樹枝搖動(dòng)不息,旗子展開高草莊稼搖動(dòng)不息能吹起地面灰塵和紙張,樹枝搖動(dòng),高草莊稼顯波浪壯有葉小樹搖動(dòng),內(nèi)陸水面有波大樹枝搖動(dòng),電線呼呼作響,撐傘苦難,高草莊稼不時(shí)傾于地面全樹搖動(dòng),大樹枝彎下,迎風(fēng)步行感到不便可折斷小樹枝,迎風(fēng)步行感到困難草房遭受破壞,屋瓦被掀起,大樹枝可折斷樹木被吹倒,一般建筑物被破壞大樹可被吹倒,一般建筑物嚴(yán)重破壞陸地上少見,摧毀力極大0.0-0.20.3-1.51.6-3.33.4-5.45.5-7.98.0-10.710.8-13.813.9-17.117.2-20.720.8-24.424.5-28.428.5-32.6732.60.10.92.54.46.79.412.315.519.022.626.530.6732.6實(shí)習(xí)五簡易天氣圖的繪制和分析實(shí)習(xí)步驟:(略)作業(yè):根據(jù)下列天氣形勢(shì)資料（資料附后），繪制簡易天氣圖（簡易天氣圖紙另發(fā)）?；卮饐栴}根據(jù)繪制的簡易圖，分析池州地區(qū)在高空和地面受什么天氣系統(tǒng)控制，天氣如何？分析我省南北風(fēng)向有和不同？其界線在何處？附：天氣形勢(shì)8000米上空，317，318的高壓中心，在錦州、庫車附近，306，308，309的低壓中心在卡魯特、安康、亳縣附