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文檔簡(jiǎn)介
1、緒論本課程主要目標(biāo)和任務(wù):掌握云、能見度、天氣現(xiàn)象、溫度、濕度、氣壓、風(fēng)、輻射等氣象 要素的觀測(cè)方法及常用觀測(cè)儀器(表)的原理、讀數(shù)方法,理解數(shù)據(jù)誤差,了解觀測(cè)儀器的 安裝方法;掌握高空氣象觀測(cè)的方法和基本內(nèi)容;掌握自動(dòng)氣象站的基本組成和工作原理; 了解氣象雷達(dá)及氣象衛(wèi)星的觀測(cè)特點(diǎn)、基本組成和主要觀測(cè)內(nèi)容。大氣探測(cè)是大氣科學(xué)的重要分支,是大氣科學(xué)的基礎(chǔ)(為天氣預(yù)報(bào)、氣候分析、科學(xué)研究以 及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防安全提供氣象資料),并使基礎(chǔ)理論與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合,形成多學(xué)科交叉融合的獨(dú)立學(xué)科(大氣物理學(xué)、氣象學(xué)、傳感器技術(shù)、遙感技術(shù)、電子技術(shù)、無線通信 技術(shù)和空間技術(shù)),處于大氣科學(xué)發(fā)展的前沿。氣象業(yè)
2、務(wù)組織基準(zhǔn)氣候站:一般300-400公里設(shè)一站,每天觀測(cè)24次?;練庀笳荆阂话悴淮笥?50公里設(shè)一站,每天觀測(cè)8次。一般氣象站:一般50公里左右設(shè)一站,每天觀測(cè)3次或4次。高空氣象站:一般 300公里設(shè)一站,每天探測(cè)2次或3-4次。 (8:00,20:00北京時(shí))探測(cè)原理: 直接測(cè)量:感應(yīng)元件置于待測(cè)介質(zhì)之中,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)。(11大氣)遙感探測(cè):根據(jù)電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。可以分為主動(dòng)遙感和被動(dòng)遙感兩種方式。表空走時(shí)人工觀】則頊旨吋冋斗匕京日寸02, 08,14*20 時(shí)Pos時(shí)14 fhf20時(shí)觀泗J項(xiàng)目夭化現(xiàn)象氣
3、溫6斗Ocm .HfLiS:A陳水-St 曲土8 32Ocm 地溫圾曲八姙彳氐地聞汨J鉅說囚仁木他月寸白動(dòng)兀皺血占的站?站除02. OS-. 14.20冶十夕卜.賓住正點(diǎn)M寸次逐瞞視測(cè)1云、葩儀器的性能包括:準(zhǔn)確度一一儀器的測(cè)量值(已做各種訂正后)與真值的符合程度。準(zhǔn)確度考察的是測(cè)量值與實(shí)際值的接近程度。反映的是系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的合成大小,常用相對(duì)誤差來表示,其值越小,準(zhǔn)確度越高。靈敏度:儀器的靈敏度就是它的示度在被測(cè)要素改變單位物理量時(shí)所移動(dòng)的距離、旋轉(zhuǎn)的角度或顯示輸出量的大小。 即:指單位待測(cè)量的變化所引起的指示儀表輸出的變化。如果被測(cè)要素的物理量改變 x,相應(yīng)儀器示度改變量為 y,則靈
4、敏度表示為: y/A x,y大氣探測(cè)的“三性”要求大氣探測(cè)資料應(yīng)具備:代表性、準(zhǔn)確性和可比性準(zhǔn)確性:反映測(cè)量值與真實(shí)狀況誤差大小的程度代表性:探測(cè)值代表一定空間范圍和時(shí)間段的平均狀況可比較性:不同測(cè)站和不同時(shí)間的測(cè)量值能進(jìn)行比較觀測(cè)資料的比較性是建立在一致的基礎(chǔ)上,即要求觀測(cè)時(shí)間、觀測(cè)方法、儀器類型、觀測(cè)規(guī)范、臺(tái)站地理緯度、地形地貌條件等的一致性。沒有這些一致性,也就談不上比較性。大氣探測(cè)的代表性、準(zhǔn)確性以及比較性直接是互相聯(lián)系、 互相制約的。觀測(cè)資料的代表性是 建立在準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)之上的, 沒有準(zhǔn)確性也就談不上代表性; 然而,只有準(zhǔn)確性而沒有代表 性的觀測(cè)資料,也是難以使用的。同時(shí), 觀測(cè)資料
5、的比較性, 也必須以觀測(cè)資料的代表性和 準(zhǔn)確性為前提,因?yàn)槿绻^測(cè)資料既無代表性,又無準(zhǔn)確性,也就沒有了時(shí)空比較的意義。觀測(cè)資料質(zhì)量的好壞,均以觀測(cè)資料的“三性”來衡量。為提高大氣探測(cè)資料的代表性和比較性,不僅要重視儀器本身性能的選擇,還要對(duì)觀測(cè)場(chǎng)地和儀器架設(shè)條件作統(tǒng)一要求,盡量減少周圍環(huán)境對(duì)測(cè)量的影響。第二章云:是懸浮在大氣中的小水滴或冰晶微粒或二者混合的可見聚合體。有時(shí)也包含一些較大的雨滴及冰、雪粒。底部不接觸地面。(與霧的區(qū)別)云的觀測(cè):判定云狀,估計(jì)云量、測(cè)定云高、選定云碼通常按云的外形特征、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和云底高度,將云分為3族、10屬、29類淡積云(Cu hum)碎積云(Fc)濃積云(C
6、u cong)禿積雨云(Cb calv) 鬃積雨云(Cu cap)層積云(Sc)透光層積云(Sc tra) 蔽光層積云(Sc op) 積云性層積云(Sc cug) 堡狀層積云(Sc cast) 莢狀層積云(Sc lent)(大 探)層云(St) 碎層云(Fs)雨層云(Ns) 碎雨云(Fn)透光高層云(As tra) 敝光咼層云(As op)透光高積云(Ac tea) 蔽光高積云(Ac op)莢狀高積云(Ac lent) 積云性高積云(Ac cug) 絮狀高積云(Ac flo) 堡狀高積云(Ac cast) 5000 m卷積云(Cc)毛卷云(Ci fil)密卷云(Ci dens) 偽卷云(Ci
7、not) 鉤卷云(Ci unc)毛卷層云(Cs fil) 勻卷層云(Cs nebu)卷積云(Cc)低云:積云 Cu、積雨云 Cb、層積云Sc、層云St、雨層云Ns。低云多由水滴組成,垂直發(fā)展旺盛的低云由水滴、過冷水滴和冰晶組成。云底在 2500m以下,隨季節(jié)、地理緯度變化。大部分低云都可能產(chǎn)生降水,雨層云常有連續(xù)性降水,積雨云多陣性降水, 有時(shí)降水量很大1. 積云Cu成因:在不穩(wěn)定層結(jié)的空氣中,由于熱力和動(dòng)力產(chǎn)生對(duì)流作用,使水汽凝結(jié)而成的云。特征:生成的云體垂直向上發(fā)展;消散時(shí)向水平方向擴(kuò)展,常為分散孤立大云塊。個(gè)體明顯,底部較平,頂部成圓弧形或重疊的圓弧形突起。云塊之間多不相聯(lián)。發(fā)展旺盛的積
8、云,可降小陣雨 2)碎積云 Fc特征:在淡積云形成之前或積云被風(fēng)吹散時(shí),會(huì)形成邊緣破碎、輪廓不完整、 形狀多變的碎積云成因:積云體的形成,開始并不很明顯,往往是邊形成邊消散。所以,形成了薄而邊緣破碎的碎積云。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,形成碎積云碎積云多由1-15微米的水滴組成天空中若只有碎積云出現(xiàn),且無明顯發(fā)展時(shí), 一般表示天氣系統(tǒng)穩(wěn)定1)淡積云Cu hum特征:云的個(gè)體不大,輪廓清晰,底部較平,頂部呈圓弧形凸起,垂直發(fā)展不旺 盛,云底較扁平,薄的云塊呈白色,厚的云塊中部有淡影。分散在空中,晴天常見成因:當(dāng)大氣中產(chǎn)生對(duì)流運(yùn)動(dòng)時(shí),一部分
9、空氣上升,四周空氣下沉補(bǔ)充,下沉氣流區(qū)則因絕熱增溫, 不會(huì)凝結(jié)成云;上升氣流的水平范圍從幾十米到幾千米,這種大小不等的上升氣塊,到達(dá)凝結(jié)高度時(shí),便形成了許多孤立分散的對(duì)流單體,并形成了大小不一的積云體淡積云由直徑 5-30微米的水滴組成,而北方和高寒地區(qū)冬季的淡積云是由冰晶 組成,有時(shí)會(huì)下零星雨雪3)濃積云Cu cong特征:云的個(gè)體高大,輪廓清晰,底部較平、陰暗,垂直發(fā)展旺盛,垂直高度一般大 于水平寬度,頂部呈圓弧形重疊凸起,很象花椰菜成因:濃積云由淡積云發(fā)展而成, 是對(duì)流云發(fā)展的旺盛階段。 一般不產(chǎn)生降水, 但有時(shí)降小雨。如果在早晨有濃積云發(fā)展,表明大氣層結(jié)不穩(wěn)定,常有積雨云發(fā)展,甚至有雷
10、陣雨產(chǎn)生濃積云是由大小不同的水滴組成,小水滴直徑一般為5-50微米之間;大水滴多出現(xiàn)在100-200微米之間。當(dāng)垂直氣流很強(qiáng),發(fā)展旺盛時(shí),頂部溫度在-10 C以下,可出現(xiàn)霰和冰晶。有時(shí)頂部出現(xiàn)一條白云,叫做幞狀云2、積雨云Cb特征:云體龐大、濃厚,很象聳立的高山,頂部已開始凍結(jié),呈白色,輪廓模 糊,有的有毛絲般的纖維結(jié)構(gòu)。云底陰暗,氣流混亂,起伏明顯,有時(shí)呈懸球狀結(jié)構(gòu),常有 雨幡下垂,或伴有碎雨云成因:積雨云是對(duì)流云發(fā)展的極盛階段。發(fā)展成熟的積雨云常產(chǎn)生較強(qiáng)的陣性 降水,并伴有大風(fēng)、雷電等現(xiàn)象。有時(shí)還會(huì)降冰雹,偶爾有龍卷風(fēng)產(chǎn)生積雨云多由水滴、過冷水滴、冰晶、雪花組成,有時(shí)還包含有霰粒、冰雹。在
11、云內(nèi)有強(qiáng)烈的上升、下沉氣流區(qū),可觀測(cè)到速度為幾十米/秒的上升、下沉氣流,并經(jīng)常出現(xiàn)起伏不平的云底 1 )禿積雨云 Cb calv這種云是濃積云向鬃積雨云發(fā)展的過渡階段。云頂已開始凍結(jié),云頂花椰菜形的輪廓漸漸模糊,絲絮狀結(jié)構(gòu)還不太明顯,云體其余部分仍具有濃積云特征。 這是積雨云的初始階 段,存在時(shí)間較短促(2 )鬃積雨云 Cb cap這種云是積雨云發(fā)展的成熟階段。由禿積雨云發(fā)展而成。云頂白色,絲絮狀結(jié)構(gòu)明 顯,常呈馬鬃狀和鐵砧狀,底部陰暗,氣流混亂由淡積云一一濃積云一一禿積雨云一一鬃積雨云是對(duì)流增強(qiáng)時(shí)依此發(fā)展形成的 為低空積狀云的四個(gè)階段。當(dāng)對(duì)流減弱,云內(nèi)下沉氣流占主導(dǎo)作用時(shí),云體將逐漸瓦解消散
12、, 演變成其它的云3、層積云Sc特征:云塊較大,在厚薄、形狀上有很大差異,常呈灰白或灰色。薄的云可辨 別太陽位置,厚的云比較陰暗。云塊常成群、成行或成波狀排列。布滿天空,猶如大海的波 濤成因:在多數(shù)情況下,層積云是由于空氣的波狀運(yùn)動(dòng)和湍流混合作用使水汽凝結(jié) 而成。有時(shí)是由強(qiáng)烈的輻射冷卻而形成的。一般表示天氣穩(wěn)定,若層積云逐漸加厚,甚至融 合成層,則表示天氣將有變化。低而厚的層積云往往產(chǎn)生降水層積云厚度一般從幾百米到二千米。多由直徑為5-40微米的水滴組成。在冬季出現(xiàn)的層積云也可能由冰晶、雪花組成1)透光層積云 Sc tra特征:云塊較薄、呈灰白色,排列整齊,云塊之間常有明顯縫隙,邊緣比較明亮(
13、2)蔽光層積云 Sc op云塊較厚,呈暗灰色,云塊之間無縫隙,常密集成層,底部有明顯的波狀起伏,常布滿全天,可產(chǎn)生降水(3)積云性層積云 Sc cug云塊較大,呈灰白色,多為條狀,頂部具有積云特征。 是由衰退的積云或積雨云擴(kuò)展而成。也可由傍晚地面濕熱空氣上升凝結(jié)而成。它的出現(xiàn)一般表示對(duì)流減弱,天氣系統(tǒng)逐漸趨向穩(wěn)定,但有時(shí)可降小雨(4)堡狀層積云 Sc cast云塊細(xì)長(zhǎng),底部平整,頂部凸起,有垂直發(fā)展地趨勢(shì)。遠(yuǎn)處看去,好象城堡或長(zhǎng) 條形鋸齒堡狀層積云是由于較強(qiáng)的上升氣流突破穩(wěn)定層后,局部垂直發(fā)展所形成的。如 果大氣中對(duì)流繼續(xù)增強(qiáng),水汽條件也具備,則往往預(yù)示有積雨云發(fā)展,甚至有雷陣雨產(chǎn)生(5)莢狀
14、層積云 Sc lent中間厚、邊緣薄,形似豆莢、梭子狀的云條。個(gè)體分明。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4、層云St(1)層云St云體均勻成層,呈灰色,很象霧,云底很低,但不接觸地面,一般由直徑5-30微米的水滴或過冷水滴組成。厚度一般400 500米層云是在氣層穩(wěn)定的情況下,由于夜間強(qiáng)烈的輻射冷卻或湍流混合作用使水汽凝結(jié)或由霧抬升而成。 層云經(jīng)常在日出后由于氣溫升高,穩(wěn)定層結(jié)被破壞而隨之消散。有時(shí)層云也會(huì)降毛毛雨或米雪(2)碎層云Fs云體為不規(guī)則的碎云片,形狀多變,移動(dòng)較快,呈灰色或灰白色,往往是由消散中的層云或霧抬升而成。天空出現(xiàn)碎層云多預(yù)示晴天5、
15、雨層云 Ns(1)雨層云Ns灰暗的均勻云層,能完全遮蔽日月,云底常伴有碎雨云。云底混亂,沒有明顯的界限,云層水平分布范圍很廣,常布滿全天。云層厚度4000 5000米。一般有連續(xù)性降水。云層較高的雨層云, 常形成下垂的雨幡或雪幡。雨層云多由高層云發(fā)展而成,如可從蔽光高積云、蔽光層積云演變而成。(2)碎雨云 Fn云體低而破碎,形狀多變,移動(dòng)較快,呈灰色或暗灰色,常出現(xiàn)在雨層云、積雨云或高層云下。是由于降水物蒸發(fā), 空氣濕度增加,在湍流作用下水汽凝結(jié)而成。這種低而破碎的云,叫作惡劣天氣下的碎雨云。所謂, 惡劣天氣,一般指降水時(shí)或降水前后的天氣狀 況(黑云壓境)(自動(dòng)化)中云中云由水滴、過冷水滴與冰
16、晶混合組成。云底高度一般在25005000米之間。高層云常產(chǎn)生降水中云包括:高層云 As、高積云 Ac1、咼層云 As云體均勻成層,呈灰白色或灰色,云體常有條紋結(jié)構(gòu),多出現(xiàn)在鋒面云系中,常布 滿全天高層云是由直徑5-20微米的水滴、過冷水滴和冰晶組成演變成雨層云Ns時(shí),云底有時(shí)出現(xiàn)雨幡、雪幡,產(chǎn)生降水演變過程:毛卷云 Ci fil 密卷云 Ci dens 卷層云 Cs 高層云 As - 雨層云Ns(1)透光高層云 As tra薄而均勻的云層,呈灰白色,日月朦朧可見,好像隔了一層毛玻璃(2)蔽光高層云 As op云體較厚,厚度較均勻,呈灰色,布滿全天,不見日月,可產(chǎn)生連續(xù)性或間歇性 降水2、高積
17、云As云塊較小,輪廓分明,在厚薄、形狀上差異很大,薄的云塊呈白色,能見日月輪 廓;厚的云塊呈灰色,日月輪廓分辨不清。常呈圓形、瓦塊狀、魚鱗片或水波狀的密集云條。 并且,成群、成行、成水波狀排列高積云由水滴、過冷卻水滴與冰晶混合組成。日月光透過高積云時(shí),常形成內(nèi)藍(lán) 外紅的光環(huán)或華高積云的成因與層積云相似。薄的高積云穩(wěn)定少變,一般預(yù)示晴天,諺語“瓦塊 云,曬煞人”,“天上鯉魚斑,曬谷不用翻”高積云發(fā)展增厚,并融合成層,則說明天氣將有變化,甚至?xí)a(chǎn)生降水(1)透光高積云 Ac tra云塊較薄,呈白色,向一個(gè)或者兩個(gè)方向整齊排列,云塊之間有明顯縫隙,能辨別日月位置(2)蔽光高積云 Ac op云塊較厚,
18、個(gè)體密集,云塊間無縫隙,不透光,不能辨別日月位置。有短時(shí)降水產(chǎn)生(3)莢狀高積云 Ac lent云塊呈白色,中間厚,邊緣薄,輪廓分明,呈豆莢狀或橢圓形。當(dāng)日、月光照射云塊 時(shí),常產(chǎn)生彩虹。多由過山氣流,或上升、下沉氣流匯合而成。多預(yù)示晴天4)積云性高積云 As cug云塊大小不一,呈灰白色,外形略有積云特征,是由衰退的積云或積雨云擴(kuò)展而成。預(yù)示天氣穩(wěn)定(5)絮狀高積云As flo云體邊緣破碎,像棉絮團(tuán),呈灰色或灰白色。是由強(qiáng)烈的湍流作用將濕空氣抬 升而形成的。預(yù)示將有雷陣雨天氣來臨(6)堡狀高積云 As cast外形特征和表示的天氣狀況與堡狀層積云相似,但云塊較小,高度較高。預(yù)示將有雷雨天氣(
19、大物11)3_咼云由細(xì)小的冰晶組成,云底高度通常在5000米以上。一般不產(chǎn)生降水,冬季北方的卷層云、密卷云偶爾也會(huì)降雪,有時(shí)可以見到雪幡高云包括:卷云、卷層云、卷積云1、卷云Ci云體具有纖維狀結(jié)構(gòu),通常成白色,有柔絲般的光澤,多呈絲條狀、片狀、羽毛狀、 鉤狀、團(tuán)狀、砧狀等。由冰晶組成(1)毛卷云Ci fil云塊很薄,呈白色,毛絲般的纖維狀結(jié)構(gòu)清晰,云絲分散,形狀多變,日、月光透過 云體地物陰影很明顯毛卷云的出現(xiàn)預(yù)示晴天。 如果毛卷云增厚,發(fā)展成卷層云,則預(yù)示將有天氣系統(tǒng)來臨,天氣將有變化2)密卷云Ci dens云體較厚,薄的部分呈白色,厚的部分略有淡影, 邊緣毛絲般纖維結(jié)構(gòu)仍較明顯。云絲密集,
20、融合成片密卷云的出現(xiàn),多預(yù)示天氣穩(wěn)定。若演變成卷層云,則預(yù)示天氣系統(tǒng)將來臨,天氣將有變化(3)偽卷云Ci not在積雨云崩潰消散時(shí),從積雨云頂部脫離的云。云體大而厚密,常呈鐵砧狀(4)鉤卷云Ci unc云體很薄,呈白色,云絲往往平行排列,向上的一頭有小鉤,很像逗號(hào)預(yù)示將有天氣系統(tǒng)過境,將在短期內(nèi)有陰雨天氣?!疤焐香^鉤云,地上雨淋淋2、卷層云Cs云體均勻成層,透明或呈乳白色,透過云層日月輪廓清晰,地物有影,常有暈的現(xiàn)象出現(xiàn)預(yù)示將有天氣系統(tǒng)影響本站。有“日暈三更雨,月暈午時(shí)風(fēng)”的說法(1)薄幕卷層云 Cs nebu云體很薄而又均勻,毛絲般的纖維結(jié)構(gòu)不明顯,有時(shí)誤認(rèn)為無云,一般從是否有暈來 判斷(2
21、 )毛卷層云 Cs fil云體薄而不很均勻,毛絲般纖維結(jié)構(gòu)較明顯。有時(shí)很像大片薄的密卷云IIMI-2 -4ft -1H14SO相似云的判定:1層積云、高積云與卷積云視角層積云5 (一臂距離,三指寬度)高積云15 卷積云1 2卷云與卷層云 卷云連成片,或出現(xiàn)暈時(shí),易被誤認(rèn)為卷層云出現(xiàn)暈時(shí),卷云云片即使相連,仍然能分辨出個(gè)體,云絲方向很不一致,各部分厚度不均勻;暈圈往往不完整 卷層云水平分布范圍廣,云絲方向比較一致,各部分厚度較均勻,常見完整的暈圈 3卷云與高積云當(dāng)能見度較差,天邊出現(xiàn)零散呈條狀的卷云時(shí), 易被誤認(rèn)為零散的高積云。 卷云云絲通常與 地平線成斜交,像是從地平線上某一點(diǎn)發(fā)射出來的。 而
22、零散高積云在天邊時(shí), 往往呈長(zhǎng)條狀, 與地平線平行,而且云的邊緣較卷云光滑高積云的云底較高且產(chǎn)生纖維狀的下曳(幡)時(shí),易被誤認(rèn)為卷云。如果高積云母體尚存在,則判定為高積云;若高積云的母體消失,則判定為卷云 4卷積云與卷云卷積云的云塊呈絮狀或堡狀時(shí),易誤認(rèn)為卷云。卷積云的云塊一般都比較小,多數(shù)云塊的視角 1 ;卷云的云片一般較大,其視角多 1 5卷層云與層云黎明前后,呈灰白色的卷層云易誤認(rèn)為層云。卷層云能看出一些纖維結(jié)構(gòu),云層亮度均一,云底界線較清楚。而層云看不出什么結(jié)構(gòu),只能看出各部分明暗不一, 在日出方向的部分比較明亮,低層濕度比較大,云底界線較模糊我國(guó)北部地區(qū)的冬季,由冰晶構(gòu)成的層云出現(xiàn)暈
23、時(shí),易誤認(rèn)為卷層云。層云除了遮蔽日月的 部分呈白色外,其他各部分均為灰白色或灰色,低層濕度大, 能見度差。而卷層云通常呈白 色或略帶黃色,纖維結(jié)構(gòu)較明顯 6雨層云與高層云雨層云的降水強(qiáng)度較小或云層較薄時(shí),易誤認(rèn)為高層云。 雨層云云底模糊,天地線不清,無 法分辨日月的位置。 而高層云云底界線分明, 一般能清楚地看出天地線, 有時(shí)可隱約地分辨 出日月的位置。7雨層云與層積云雨層云下面有大量碎雨云時(shí),易誤認(rèn)為層積云。通過碎雨云的縫隙看雨層云的云底,沒有塊狀個(gè)體,云層顏色陰暗,看不出日月位置,且常降連續(xù)性雨或雪。 而層積云云底呈塊狀結(jié)構(gòu), 云層透光程度差別較大,薄的部分有時(shí)可看出日月的位置,常降間歇性
24、雨或雪 形成云的基本過程(問答題): 云的形成過程是空氣中的水汽由各種原因達(dá)到過飽和而發(fā)生凝結(jié)或凝華的過程。水汽要凝結(jié)成水滴或凝華成冰晶而形成云,必須具備兩個(gè)基本條件:一是要有水汽凝結(jié)核,二是要有水汽過飽和,二者缺一不可。大氣中一般不缺乏凝結(jié)核,因此,形成云的最 關(guān)鍵問題,還在于應(yīng)有水汽的過飽和。一般來說,空氣中水汽達(dá)到過飽和的方式主要有兩種:(1)在空氣中水汽含量不變的情況下,空氣降溫冷卻。(2)在空氣溫度不變的情況下,增加水汽含量。對(duì)云的形成來說,降溫冷卻過程是主要過程,靠增加空氣中的水汽含量來形成云,機(jī)會(huì)極少。那么降溫冷卻過程有哪幾種呢?1、絕熱上升冷卻:空氣上升時(shí)會(huì)產(chǎn)生絕熱膨脹冷卻,所
25、以,在一定的水汽條件下,只要具 有充分的上升運(yùn)動(dòng),就可以發(fā)生凝結(jié)。產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)的原因,可以是熱力的(對(duì)流運(yùn)動(dòng))原因,也可以是動(dòng)力的(動(dòng)力抬升)原因 引起。有三種上升運(yùn)動(dòng),一是局地對(duì)流上升,二是大范圍斜升,三是波動(dòng)上升。2、混合冷卻:由于亂流交換,空氣產(chǎn)生混合,結(jié)果使一定層次內(nèi)的空氣溫度和水汽重新分 布,暖空氣與冷空氣混合后,其溫度必然較原來的溫度降低,稱為混合冷卻。3、輻射冷卻:任何物體一方面不斷吸收外界物體的輻射能量, 同時(shí)又不斷地向外輻射能量, 當(dāng)它向外輻射能量超過了它吸收的輻射能量時(shí), 本身的溫度就下降,這個(gè)過程稱為輻射冷卻。 在任何一次因冷卻而形成云的過程中,有時(shí)不只是一種冷卻過程在起
26、作用。云量是指云遮蔽天空視野的成數(shù)。 估計(jì)云量的地點(diǎn)必須能見全部天空, 當(dāng)天空部分地為障礙 物如山,房屋等所遮蔽時(shí)云量應(yīng)從未被遮蔽的天空部分中估計(jì);如果一部分天空為降水所遮蔽,這部分天空應(yīng)作為被產(chǎn)生降水的云所遮蔽來看待云量觀測(cè):1、判定云狀 2、估計(jì)云量3、測(cè)定云高云量觀測(cè)包括總云量和低云量??傇屏渴侵赣^測(cè)時(shí)天空被所有的云遮蔽的成數(shù),低云量指天空被低云所遮蔽的成數(shù),均記整數(shù)1、總云量的觀測(cè)全天無云,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-;云占全天十分之一,記 1;云占全天十分之二,記 2;其 余依次類推天空有少許云,其量不到天空的十分
27、之零點(diǎn)五時(shí),總云量也記02、低云量的觀測(cè)觀測(cè)低云量的方法與總云量同。全天無低云或雖有少許低云但其量不到十分之零點(diǎn)五時(shí),低云量記0;天空被低云遮住一半時(shí), 低云量記5;整個(gè)天空為低云遮蔽, 低云量記10; 但如有云隙能見到青天或看到上層云時(shí),低云量記10-云底距測(cè)站地面的垂直距離稱為云高。云高以米為單位, 并在云高數(shù)值前加記云狀。云狀只記十個(gè)云屬和Fc, Fs, Fn三個(gè)云類。實(shí)測(cè)云高在數(shù)值右上角記“s”,估測(cè)云高不記任何符號(hào)1、實(shí)測(cè)云高(1)氣球測(cè)定云高:是用已知升速的氫氣球或氦氣球,觀測(cè)其進(jìn)入云底(氣球開始進(jìn)入像霧一樣的云層但未最終消失的點(diǎn))的時(shí)間,乘以氣球升速求得(2)云幕燈測(cè)定云高:云幕
28、燈,是一種夜間實(shí)測(cè)云高的儀器,由光源、反光裝置和支 撐保護(hù)裝置三部分組成。 觀測(cè)時(shí),利用云幕燈燈光垂直照射云底,形成一個(gè)明顯的光點(diǎn),在距云幕燈已知水平距離的觀測(cè)點(diǎn),用仰角器瞄準(zhǔn)光點(diǎn),測(cè)得仰角值,根據(jù)直角三角形的原理,求算出云高復(fù)習(xí)思考題 1熟記云狀的分類及各種云狀的國(guó)際簡(jiǎn)寫。2熟悉各類云的主要特征。3高云族、中云族、低云族各有何特征?4淡積云、濃積云、禿積雨云、鬃積雨云,它們之間的區(qū)別界限是什么?5.碎積云、碎層云、碎雨云,它們之間在外形及成因上有何不同?6卷層云和高層云、高層云和雨層云、雨層云和層云,各有何異同之處?7. 卷積云和高積云、高積云和層積云,各有何異同之處?8. 云的觀測(cè)的主要內(nèi)
29、容是什么?9. 我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范對(duì)云狀分類的依據(jù)是什么?10. 簡(jiǎn)述云形成的基本過程。11. 簡(jiǎn)述云量和云高的觀測(cè)方法。12. 云狀觀測(cè)時(shí)云狀的記載和云高觀測(cè)時(shí)云狀的記載有何不同? 第三章能見度能見度就是能夠看到周圍景物的程度,用目標(biāo)物的最大能見距離來表示分為水平能見度、垂直能見度、傾斜能見度所謂“能見”,在白天是指能夠看到和辨認(rèn)出目標(biāo)物的輪廓和形體;在夜間是指能清楚地看 見目標(biāo)燈的發(fā)光點(diǎn)凡是看不清目標(biāo)物的輪廓,認(rèn)不清其形體,或者所見目標(biāo)燈的發(fā)光點(diǎn)模糊,燈光散亂,都不算“能見氣象光學(xué)視程:是指白熾燈發(fā)出色溫為2700K的平行光束的光通量,在大氣中削弱至初始值的5%所通過的路徑長(zhǎng)度。氣象能見度:是指
30、視力正常(對(duì)比視感閾為0.05)的人,在當(dāng)時(shí)天氣條件下,能夠從天空背景 中看到和辨認(rèn)出目標(biāo)物(黑色,大小適度)的最大水平距離;夜間則是能看到和確定出一定強(qiáng)度燈光的最大水平距離、有效能見度:是指周圍視野中二分之一以上的范圍都能看到的最大水平距離。記錄時(shí)以千米為單位取小數(shù)一位水平能見度的觀測(cè):1、選定目標(biāo)物時(shí),應(yīng)盡可能以天空為背景;2、大小適度,視角以 0.5 5.0之間為宜;3、仰角不宜超過 6,以越接近水平方向越好;4、顏色應(yīng)當(dāng)越深越好,而且亮度一年四季不變或少變;5、淺色,反光強(qiáng)的物體不適宜選為目標(biāo)物。目標(biāo)物選定后,要測(cè)定觀測(cè)點(diǎn)與目標(biāo)物的距離和目標(biāo)物所在的方位,繪制能見度目標(biāo)物分布圖 繪圖方
31、法:一般是先在紙上畫九個(gè)同心圓。圓心代表觀測(cè)點(diǎn),自近而遠(yuǎn)地每圈分別代表0.1 、 0.2、 0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、50.0千米的距離。然后把所有目標(biāo)物,以其簡(jiǎn)略圖形或編號(hào)按 其所在方位、距離分別標(biāo)在相應(yīng)的位置上千米50.01005.2.山亭6.3:山 18.40.00.鐵橋9.6電桿0.10.1路燈0.5:20.古j2.5.0城樓8.010.(50.0遠(yuǎn)山58.020.020.0燈光強(qiáng)度不變的、不帶顏色的、沒有燈目標(biāo)燈應(yīng)選擇位于開闊地帶不受地方性煙霧影響的、 罩的、白色的、孤立的點(diǎn)光源 對(duì)單色光,據(jù)比爾-朗伯定律FeF為大氣中經(jīng)過L路徑長(zhǎng)度接收的光通量F0為L(zhǎng)=0
32、時(shí)的光通量d為消光系數(shù)透射儀的準(zhǔn)確度的影響 發(fā)射器和接收器的準(zhǔn)直性不正確; 發(fā)射器和接收器安裝的剛性和穩(wěn)定性不牢靠; 光源的老化和中心位置不正確; 校準(zhǔn)誤差(能見度太低或在不穩(wěn)定的情況下進(jìn)行校準(zhǔn)影響消光系數(shù)); 系統(tǒng)的電子設(shè)備的不穩(wěn)定性; 消光系數(shù)作為低通信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送時(shí),受到電磁場(chǎng)的干擾(尤其是在機(jī)場(chǎng)),這時(shí)最好采用數(shù)字化信號(hào); 來源于日出或日落的干擾和透射儀初始定向不良; 大氣污染沾污光學(xué)系統(tǒng); 局地大氣狀況(陣雨、強(qiáng)風(fēng)和雪等)導(dǎo)致不具有代表性的消光系數(shù)讀數(shù)或背離Koschmieder定律散射能見度儀:是測(cè)量散射系數(shù)從而估算出氣象光學(xué)視程的儀器散射儀的準(zhǔn)確度 校準(zhǔn)誤差(能見度太低或在不
33、穩(wěn)定的情況下進(jìn)行校準(zhǔn)影響消光系數(shù)); 當(dāng)校準(zhǔn)中使用不透明散射體時(shí),在程序或材料上缺乏重復(fù)性; 系統(tǒng)的電子器件的不穩(wěn)定性; 將散射系數(shù)以較弱的電流或電壓信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸時(shí),受電磁場(chǎng)的干擾(尤其是在機(jī)場(chǎng)),這時(shí)最好采用數(shù)字化信號(hào); 日出或日落的干擾,以及儀器初始取向的不良; 光學(xué)系統(tǒng)受大氣污染的沾污。(這些儀器和透射儀相比,對(duì)其光學(xué)系統(tǒng)上的灰塵不那么敏感,但是嚴(yán)重的污穢則仍有影響); 大氣條件(雨、雪、冰晶、沙、局地污染等)得出的散射系數(shù)不同于相應(yīng)的消光系數(shù)天氣現(xiàn)象特征的區(qū)分:1雨、陣雨、毛毛雨雨:滴狀的液態(tài)降水,下降時(shí)清楚可見,強(qiáng)度變化較緩慢,落在水面上會(huì)激起波紋和水花,落在干地上可留下濕斑陣雨
34、:開始和停止都較突然、強(qiáng)度變化大的液態(tài)降水,有時(shí)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(yùn)動(dòng)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(rùn)濕地面而無濕斑2、陣雪、雨夾雪、陣性雨夾雪陣雪:開始和停止都較突然、強(qiáng)度變化大的降雪雨夾雪:半融化的雪(濕雪),或雨和雪同時(shí)下降陣性雨夾雪:開始和停止都較突然、強(qiáng)度變化大的雨夾雪3霧與輕霧霧:大量微小水滴浮游空中,常呈乳白色,有霧時(shí)水平能見度小于1.0千米。高緯度地方出現(xiàn)冰晶霧也記為霧輕霧: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,出現(xiàn)時(shí)水平能見度為1.0-10.0千米以
35、內(nèi)塵卷風(fēng):因地面局部強(qiáng)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,形成塵柱。很小的塵卷風(fēng),直徑在兩米以內(nèi),高度在十米以下的不記錄積雪:結(jié)冰:指露天水面(包括蒸發(fā)器的水)凍結(jié)成冰沙塵暴:由于強(qiáng)風(fēng)將地面大量塵沙吹起,使空氣很混濁,水平能見度小于1.0千米揚(yáng)沙:由于風(fēng)大將地面塵沙吹起,使空氣相當(dāng)混濁,水平能見度在1.0-10.0千米以內(nèi)浮塵:塵土、細(xì)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(yuǎn)處塵沙經(jīng)上層氣流傳播而來,或?yàn)樯硥m暴、揚(yáng)沙出現(xiàn)后尚未下沉的細(xì)粒浮游空中而成煙幕:大量的煙存在空氣中,使水平能見度小于10.0千米。城市、工礦區(qū)上空的煙幕呈黑色、灰色或褐色,
36、濃時(shí)可以聞到煙味霾: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(yuǎn)處光亮物體微帶黃、紅色,而使黑暗物體微帶藍(lán)色雷暴: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(shí)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(shí)伴隨的電光。但不聞雷聲極光(了解):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(dòng)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(shí)只有光帶而無光??;有時(shí)也呈振動(dòng)很快的光帶或光幕大風(fēng):瞬間風(fēng)速達(dá)到或超過 17.0米/秒(或目測(cè)估計(jì)風(fēng)力
37、達(dá)到或超過8級(jí))的風(fēng):突然發(fā)作的強(qiáng)風(fēng),持續(xù)時(shí)間短促。出現(xiàn)時(shí)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)凍雨:由過冷卻水滴組成,在環(huán)境溫度低于0c時(shí)下落的液態(tài)降水,多發(fā)生在初冬或冬末初臺(tái)風(fēng):發(fā)生在熱帶洋面上、具有暖中心結(jié)構(gòu)的強(qiáng)烈熱帶氣旋。近中心附近最大風(fēng)速達(dá)12級(jí)(32.6米/秒)或以上寒潮:把過程降溫達(dá) 10C以上且過程最低溫度在 5 C以下的強(qiáng)降溫過程稱為寒潮高溫:夏季日最高氣溫連續(xù)二天或以上35 C的天氣黑晝:由于濃密而厚的低云(多為對(duì)流云團(tuán))遮擋太陽光,而使晝像夜一樣黑的情況。不等同于極夜華:天空中有一層透光薄云,云中的水滴大小均勻,若是由冰晶組成的云則要求冰晶尺寸均
38、勻。月光或陽光透射云層過程中,受到均勻云滴(水滴或冰晶)的衍射,結(jié)果會(huì)在月亮或太陽周圍緊貼月盤或日盤形成內(nèi)紫外紅的彩環(huán),稱為華暈:天空中有一層高云,陽光或月光透過云中的冰晶時(shí)發(fā)生折射和反射,便會(huì)在太陽或月亮周圍產(chǎn)生彩色光環(huán), 光環(huán)彩色的排序是內(nèi)紅外紫。稱這七色彩環(huán)為日暈或月暈,統(tǒng)稱為暈霞:日出前后和日落前后,天空的很大部分,特別是太陽附近的天空染上了顏色,當(dāng)這部分天空有云朵時(shí),云朵也染上了顏色, 從地平線向上空,彩色的排序?yàn)榧t、 橙、黃、綠、青、 藍(lán)、紫,有時(shí)個(gè)別彩色可能不明顯,但排序不變,這就是朝晚霞。日出前后的叫朝霞,日落 前后的叫晚霞虹與霓: 當(dāng)含七種色光的太陽光線,射入大氣中的水滴(雨
39、滴或霧滴),各種色光經(jīng)歷折射和反射后,可在雨幕或霧幕上形成彩色光弧環(huán)。當(dāng)光弧環(huán)對(duì)觀測(cè)者所張的角半徑約42度,光環(huán)的彩色排序是內(nèi)紫外紅時(shí),稱為虹;在虹的外面,有時(shí)還出現(xiàn)較虹弱的彩色光環(huán),光環(huán)對(duì)觀測(cè)者所張的角半徑約為 52度,彩色環(huán)的排序與虹相反即內(nèi)紅外紫,稱為霓或副虹署暮光:日出或日落時(shí)分,陽光照射到高層大氣,被大氣分子散射,出現(xiàn)在太陽反方向地平面附 近的粉紅色反暮曙光弧,也常被稱為是金星帶容易混淆的天氣現(xiàn)象的區(qū)別容易混淆的揚(yáng)沙、沙塵暴、浮塵容易混淆的霜、雨淞、霧淞容易混淆的雨、陣雨、毛毛雨容易混淆的勺霾、煙幕、輕霧容易混淆的霰、米雪、冰粒、冰雹天氣現(xiàn)象觀測(cè)儀一一一種智能型多變量傳感器,由一個(gè)散
40、射能見度儀, 一個(gè)降水檢測(cè)系統(tǒng)傳感器以及溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等傳感器組成。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的邏輯分析來判定天氣現(xiàn)象降水檢測(cè)系統(tǒng),主要由光學(xué)雨量計(jì)等組成,其工作原理是測(cè)量雨滴經(jīng)過一束光線時(shí),由于雨滴的衍射效應(yīng)引起的光的閃爍,閃爍光被接收后進(jìn)行譜分析,其譜分布與單位時(shí)間通過光路的雨強(qiáng)有關(guān),以及與雨滴的半徑大小和雨滴的降落速度也有關(guān),從而判斷降水種類、降水強(qiáng)度以及有無降水等地面狀態(tài)是未經(jīng)翻耕保持自然的地表狀況地面狀態(tài)劃分為表中的二種類型,二十種狀況,并以00-19二十個(gè)數(shù)碼表示第四章、溫度的觀測(cè) 三種溫標(biāo)之間的換算關(guān)系從1990年開始,通用的溫標(biāo)是“國(guó)際溫標(biāo)( ITS-90) ”,它是根據(jù)若干個(gè)可再
41、現(xiàn)的平衡狀 態(tài)溫度的認(rèn)定值和在這些溫度下校準(zhǔn)的專用儀器確定的。在ITS定義的固定點(diǎn)之外,設(shè)置了一些氣象上關(guān)注的二類參考點(diǎn)氣溫的測(cè)定項(xiàng)目有: 定時(shí)氣溫,日最高氣溫,日最低氣溫,配有溫度計(jì)的氣象站做氣溫的連 續(xù)記錄。溫度觀測(cè)一般包括空氣的溫度(簡(jiǎn)稱氣溫)、地溫以及水面溫度。單位以攝氏度(C)表示,取一位小數(shù)氣溫的測(cè)定項(xiàng)目有:定時(shí)氣溫,日最高氣溫,日最低氣溫,配有溫度計(jì)的氣象站做氣溫的連續(xù)記錄。地溫是下墊面溫度和不同深度的土壤溫度的統(tǒng)稱。下墊面溫度包括裸露土壤表面的地面溫度、草面(或雪面)溫度及最高、最低溫度。淺層地溫包括離地面 5, 10, 15 , 20厘米深度的地中溫度。較深層地溫包括離地面
42、40, 80, 160, 320厘米深度的地中溫度。測(cè)量氣溫的儀器主要有干球溫度表、最高溫度表、最低溫度表、溫度計(jì)、鉑電阻溫度傳感器;測(cè)量地溫的儀器主要有玻璃液體地溫表和鉑電阻地溫傳感器玻璃液體溫度表測(cè)量誤差來源 :(1) 基點(diǎn)的永恒位移玻璃液體溫度表球部的容積隨時(shí)間增加而縮小,以致基點(diǎn)不斷提高,即所謂基點(diǎn)的永恒位移。這在制成溫度表的初期很明顯,以后位移逐漸減小。一般制造溫度表均需用特種玻璃。采用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫玻璃制造的溫度表,五年中基點(diǎn)的永恒位移僅為0.05C,以后提高甚微(2) 玻璃變形引起的誤差當(dāng)溫度由低溫升至高溫后,再令其急速冷卻到初始的溫度時(shí),溫度表的指示會(huì)偏低。爾后逐漸恢復(fù)正常,稱之暫時(shí)
43、跌落。升溫的范圍,升溫和降溫的速率, 以及玻璃的種類對(duì)跌落值的大小都有影響。反之,當(dāng)高溫降至低溫,再令急劇增溫時(shí),則溫度表的指示會(huì)偏高。這是由于玻璃升溫或降溫后其剩余膨脹不能立即消失的緣故。溫度表經(jīng)過重復(fù)處理后,可以人為地“老化”,可大大減小暫時(shí)跌落(研修)(3)刻度誤差劃分刻度是在一定范圍內(nèi)進(jìn)行等分。由于標(biāo)尺刻度不均勻, 標(biāo)尺零點(diǎn)位置不準(zhǔn)確,毛細(xì)管截面積不均勻, 液體和玻璃膨脹系數(shù)的非線性,都將使溫度表的刻度出現(xiàn)誤差(自動(dòng)化上述誤差可以通過對(duì)儀器的檢定,得出訂正值,并編制成檢定證,使用時(shí)對(duì)讀數(shù)加以訂正1) 干濕球溫度表干濕球溫度表由兩支型號(hào)完全一樣的溫度表組成。其中干球溫度表用于測(cè)定1.5米
44、高度處的氣溫(2)最高溫度表最高溫度表的構(gòu)造與一般溫度表不同,它的感應(yīng)部分內(nèi)有一玻璃針,伸入毛細(xì)管, 使感應(yīng)部分與毛細(xì)管之間形成一窄道。當(dāng)溫度升高時(shí),感應(yīng)部分水銀體積膨脹, 擠入毛細(xì)管;而溫度下降時(shí),毛細(xì)管內(nèi)的水銀,由于通道窄,卻不能縮回感應(yīng)部分,因而能指示出上次調(diào)整后這段時(shí)間內(nèi)的最高溫度(3)最低溫度表最低溫度表中的感應(yīng)液是酒精,它的毛細(xì)管內(nèi)有一啞鈴形游標(biāo)。當(dāng)溫度下降時(shí),酒精柱便相應(yīng)下降,由于酒精柱頂端張力作用,帶動(dòng)游標(biāo)下降;當(dāng)溫度上升時(shí),酒精膨脹,酒 精柱經(jīng)過游標(biāo)周圍慢慢上升,而游標(biāo)仍停在原來位置上,因此它能指示上次調(diào)整以來這段時(shí)間內(nèi)的最低溫度4)地面溫度表地面溫度表(又稱0厘米溫度表),
45、地面最高和最低溫度表的構(gòu)造和原理,與測(cè) 定氣溫用的溫度表基本相同5)曲管地溫表5,10,15,20厘米曲管地溫表的構(gòu)造和原理亦基本同上,只是表身下部伸長(zhǎng)、長(zhǎng)度 不一,并且在感應(yīng)部分上端彎折,與表身成135。夾角6)直管地溫表40,80,160,320厘米直管地溫表是裝在帶有銅底帽的管形保護(hù)框內(nèi),保護(hù)框中部有一長(zhǎng)孔,使溫度表刻度部位顯露,便于讀數(shù)。保護(hù)框的頂端連接在一根木棒(或三節(jié)棒)上,木 棒長(zhǎng)度依深度而定。 整個(gè)木棒和地溫表(保護(hù)框)又放在一根硬橡膠套管內(nèi)。木棒頂端有一個(gè)金屬蓋,恰好蓋住硬橡膠套管。木棒上幾處纏有絨圈,金屬蓋內(nèi)裝有氈墊,以阻滯管內(nèi)空氣對(duì)流和管內(nèi)外空氣交換,也可防止降水等物落入
46、雙金屬片溫度計(jì)是自動(dòng)記錄氣溫連續(xù)變化的儀器。它由感應(yīng)部分、傳遞放大部分、自記部分組成1 感應(yīng)部分感應(yīng)部分是一個(gè)雙金屬片。雙金屬片具有受溫度變化而發(fā)生形狀和曲率變化的特 性,可利用這種特性測(cè)量溫度雙金屬片是將兩種膨脹系數(shù)不同的金屬片焊接在一起。如果膨脹系數(shù)大的金屬片在下面,膨脹系數(shù)小的金屬片在上面,當(dāng)溫度升高時(shí),雙金屬片將成凹形,溫度降低時(shí)成凸形,隨著溫度的變化,雙金屬片的曲率也就隨之變化,這樣就可利用雙金屬片曲率隨溫度變化的特性來測(cè)量溫度2 傳遞放大部分主要作用是把雙金屬片變形的位移量,進(jìn)行傳遞和放大。這是因?yàn)殡p金屬片的位移量是很小的,需要在本部分中利用杠桿原理加以放大;為了將感應(yīng)部分所得的溫
47、度信號(hào)記錄下來,也需要通過本部分傳遞到記錄部分3 自記部分包括自記鐘、自記紙和自記筆三部分溫度計(jì)應(yīng)穩(wěn)固地安裝在大百葉箱中下面架子上,底座保持水平,感應(yīng)部分中部離地 1.5m熱電偶溫度表利用熱電原理進(jìn)行溫度測(cè)量的儀器稱為熱電偶溫度表若將兩個(gè)不同的金屬導(dǎo)體,連接成一個(gè)閉合回路。由于不同導(dǎo)體的自由電子密度不同,在接觸處就會(huì)發(fā)生電子的擴(kuò)散,若兩端接觸點(diǎn)的溫度不同,就會(huì)產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì), 回路中就有電流產(chǎn)生。接觸點(diǎn)的溫差越大,回路中電動(dòng)勢(shì)也就越大,這種現(xiàn)象叫熱電現(xiàn)象熱電偶測(cè)溫的誤差來源主要是熱電偶焊接點(diǎn)清洗不干凈,元件和焊劑受潮氧化, 在焊接點(diǎn)附近產(chǎn)生電解物質(zhì)而產(chǎn)生的附加化學(xué)電動(dòng)勢(shì)引起的誤差以及導(dǎo)線導(dǎo)熱的
48、誤差 金屬電阻測(cè)量原理:金屬導(dǎo)體電阻的阻值隨溫度的升高而增大金屬材料的要求:(1)電阻元件具有較大的電阻溫度系數(shù)(2) 電阻元件與溫度有很好的線性關(guān)系(3) 電阻元件的電阻率大(4) 電阻元件的物理和化學(xué)性能穩(wěn)定氣象上,常用于測(cè)溫的金屬電阻材料,有鉑、鎳、銅幾種測(cè)量靈敏度與哪些量有關(guān):oL /SP :金屬在0C時(shí)的電阻率(表征物質(zhì)電阻特性的物理量)L:電阻絲長(zhǎng)度a:金屬電阻的溫度系數(shù)S:電阻絲橫截面積熱敏電阻溫度表測(cè)量原理:半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小,因此它具有負(fù)溫度系數(shù)。這是因?yàn)楫?dāng)溫度升高時(shí), 半導(dǎo)體內(nèi)載流子受熱激發(fā),使載流子濃度大大增加,從而使 半導(dǎo)體電阻值急劇下降儀器特點(diǎn):優(yōu)
49、點(diǎn):半導(dǎo)體熱敏電阻可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量,而且測(cè)量的靈敏度也高。半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值很大,比金屬電阻高。因此,在進(jìn)行測(cè)量時(shí),導(dǎo)線電阻的變化對(duì)測(cè)量精確度不會(huì)有很大影響實(shí)驗(yàn)指出,熱敏電阻與溫度的關(guān)系是非線性的,必須通過轉(zhuǎn)換電路來實(shí)現(xiàn)線性化。線性化方法,可以在一定的測(cè)溫范圍內(nèi),選用適當(dāng)?shù)碾娐放c熱敏元件串聯(lián),利用“拐點(diǎn)法”原理,將 電流一溫度曲線進(jìn)行線性化處理;也可以用平衡電橋、不平衡電橋的線性化輸出線路來實(shí)現(xiàn)線性化常見的熱敏電阻有桿狀、片狀和球狀等不同種類熱敏電阻元件的缺點(diǎn)主要是:熱敏電阻與溫度的關(guān)系是非線性的,穩(wěn)定性較差,互換性不好。因此,測(cè)溫用的熱敏電阻要經(jīng)過嚴(yán)格挑選和多次驗(yàn)證,在使用中若發(fā)現(xiàn)其
50、特性有變化時(shí),要及時(shí)進(jìn)行比較檢定地溫是地表溫度和不同深度的土壤溫度的統(tǒng)稱,測(cè)量地溫的儀器主要有玻璃液體地溫表和 鉑電阻地溫傳感器地表溫度測(cè)量的復(fù)雜性:1地表面及貼地層的溫度梯度往往很大,要使傳感器只與土壤表面進(jìn)行熱交換,而不受地表面以下土壤或貼地層空氣的影響是不可能的2防輻射問題不能用遮蔽陽光的方法,否則遮蔽處的熱交換狀況與周圍地表將有所不同, 而不加遮蔽則陽光直射造成輻射誤差影響增大3即使同一塊地面(裸地),由于地表不同部位的物理、化學(xué)性能的差別以及平整度和土 壤顆粒大小不同,測(cè)出來的溫度也會(huì)有較大的差別測(cè)量土壤表面溫度理想的儀器是非接觸式的紅外輻射計(jì)世界各國(guó)對(duì)地表溫度測(cè)量?jī)x器的安裝方法不盡
51、相同,有的將傳感器直接放在地面;有的將傳感器的一半埋在地中一半暴露在空氣中;還有的則不進(jìn)行土壤表面溫度觀測(cè)測(cè)量地中溫度相對(duì)較容易和準(zhǔn)確。 因?yàn)闇囟葌鞲衅髀袢氲刂兄慌c周圍土壤進(jìn)行熱交換,不受其他條件影響,同時(shí)深度越深地中溫度變化越緩慢溫度表在與被測(cè)介質(zhì)接觸后, 如果兩者溫度不同, 就要產(chǎn)生熱量交換, 以逐漸趨于熱平衡狀 態(tài)。但是進(jìn)行熱量交換, 建立熱平衡需要一定的時(shí)間,這就是說, 溫度表不是瞬間即可取得 被測(cè)介質(zhì)的溫度,它需要有一段感應(yīng)時(shí)間。溫度表反映出介質(zhì)的溫度變化,總是落后于實(shí)際變化的, 溫度表的這種性質(zhì)稱為 熱慣性或熱滯現(xiàn)象,由此引起的誤差稱為 熱慣性誤差或熱滯誤差dQ=-hs(t- 0
52、)d t式中:dQ是溫度表在時(shí)間dT內(nèi)吸收(或損失)的熱量h是溫度表與介質(zhì)的熱交換系數(shù)S是實(shí)現(xiàn)熱量交換作用的溫度表的表面積t是溫度表的溫度0是介質(zhì)溫度,負(fù)號(hào)表示熱量從高溫流向低溫計(jì)算:防止輻射誤差的途徑: 1屏蔽,使太陽輻射和地面輻射不能直接照射到測(cè)溫元件上2、增加元件的反射率,使到達(dá)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(jìn)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(xì)的金屬絲元件,減小元件的熱容量,有利于加強(qiáng)熱交換 三種常用的防輻射設(shè)備:百葉箱、通風(fēng)干濕表、防輻射罩通風(fēng)干濕表有阿斯曼通風(fēng)干濕表、 百葉箱通風(fēng)干濕表以及遙測(cè)通風(fēng)干濕表等, 均是采用人 工通風(fēng)的方法防止輻射。
53、用來測(cè)量空氣的溫度和濕度。 下面以阿斯曼通風(fēng)干濕表為例, 對(duì)其 結(jié)構(gòu)原理作一介紹3. 試述玻璃液體溫度表的測(cè)溫原理,并比較水銀與酒精溫度表的優(yōu)缺點(diǎn)。4. 最高和最低溫度表的構(gòu)造與性能有何不同?5雙金屬片測(cè)溫原理是什么?試從測(cè)溫公式討論如何提高雙金屬片的測(cè)溫靈敏度?6熱電偶測(cè)溫原理是什么?測(cè)溫方法主要有哪兩種?7金屬電阻溫度表與熱敏電阻溫度表的測(cè)溫特性有何不同&常用的金屬電阻溫度表使用的金屬是哪一種,為什么?9試述用平衡電橋法和不平衡電橋法測(cè)量溫度有什么不同?各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?10什么叫測(cè)溫儀器的熱滯現(xiàn)象?熱滯系數(shù)值大小與哪些因素有關(guān)?怎樣理解熱滯系數(shù)的定 義?18. 一個(gè)測(cè)溫元件的熱慣性系數(shù)入=
54、50秒,當(dāng)時(shí)它與介質(zhì)的溫度差為10C,若要求讀數(shù)精確到0.1 C(即測(cè)溫儀器的示度與介質(zhì)的溫度之差小于0.1C),則需要的感應(yīng)時(shí)間為多長(zhǎng)?19一個(gè)測(cè)溫元件,當(dāng)時(shí)它與介質(zhì)的溫度差為10 C,若要求讀數(shù)精確到 0.1 C,它需要的感應(yīng)時(shí)間為460秒,問這個(gè)測(cè)溫元件的熱慣性系數(shù)是多少?20.在高空大氣探測(cè)中,設(shè)溫度的鉛直遞減率為de /dz=0.0065 C /米,探空儀的上升速度為dz/dt=6米/秒(相當(dāng)于氣球升速 400米/分),若測(cè)溫元件的熱慣性系數(shù)為 入=50秒,試求出 測(cè)溫儀器的熱慣性誤差。第五章、濕度的觀測(cè)空氣的濕度(簡(jiǎn)稱濕度)是表示空氣中的水汽含量和潮濕程度的物理量地面觀測(cè)中測(cè)定的是離地面1.50米高度處的濕度一、表示空氣濕度的參量水汽壓:
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