氣象學(xué)實(shí)驗指導(dǎo)剖析

1、實(shí)驗一太陽輻射的觀測 一、實(shí)驗?zāi)康?了解測量太陽輻射常用儀器的構(gòu)造和原理，掌握太陽輻射的觀測方法。 二、實(shí)驗儀器設(shè)備及材料 總輻射表、散射裝置（遮光環(huán)）、輻射電流表等。 三、實(shí)驗原理及儀器構(gòu)造 測量輻射通量密度（輻照度）的儀器統(tǒng)稱為輻射表。輻射表根據(jù)熱電效應(yīng)原理制成，感 應(yīng)元件由感應(yīng)面和熱電堆組成，感應(yīng)面上涂有高吸收率的黑色涂層，繞線型電鍍式多接點(diǎn)熱 電堆采用康銅或錳銅鍍層，熱接點(diǎn)在感應(yīng)面上，冷接點(diǎn)通常位于機(jī)體內(nèi)。當(dāng)感應(yīng)面接收到輻 射能時，溫度升高，熱電堆冷熱接點(diǎn)間產(chǎn)生溫差，形成電動勢，電動勢的存在產(chǎn)生了電流， 電壓及電流的大小與接收到的輻射強(qiáng)度成正比，通過對電壓或電流進(jìn)行測量來得到輻射通量

2、密度。 1. TBQ-2總輻射表 由感應(yīng)元件、玻璃罩和附件組成。 感應(yīng)元件由感應(yīng)面和熱電堆組成， 感應(yīng)面為圓形，表面為高吸收率的黑色涂層， 熱電堆 為繞線型電鍍式多接點(diǎn)熱電堆， 并配有溫度補(bǔ)償電路。 玻璃罩為半球形雙層石英玻璃罩， 經(jīng) 精密的光學(xué)冷加工磨制而成，用于防止外界環(huán)境對感應(yīng)元件性能的影響，以減少測量誤差。 附件包括機(jī)體、干燥器、白色擋板、底座、水準(zhǔn)器、接線柱和保護(hù)罩等。 TBQ-2總輻射表的測量光譜范圍為0.3-3.0卩m的太陽短波輻射。 2. TBD-1散射輻射表 由總輻射表和散射裝置 （遮光環(huán)）兩部分組成。散射裝置的作用是保證從日出到日落能 連續(xù)遮住太陽直接輻射。它由遮光環(huán)圈、標(biāo)

3、尺、絲桿調(diào)整螺旋、支架、底盤等組成。遮光環(huán) 圈的寬度為65mm直徑為400mm固定在標(biāo)尺的絲桿調(diào)整螺旋上，標(biāo)尺上刻有緯度與赤緯刻 度。標(biāo)尺與支架固定在底盤上，底盤上有三個水平調(diào)整螺旋?？傒椛浔戆惭b在支架平臺上。 3. 反射輻射表 將總輻射表感應(yīng)面朝下，即可測定短波反射輻射，此時稱總輻射表為反射輻射表。 4. TBQ-DL輻射電流表 輻射電流表是與輻射表配套使用的二次儀表，將其測得數(shù)據(jù)經(jīng)過換算后即為太陽輻射的 瞬時值。 四、實(shí)驗內(nèi)容 1總輻射的觀測 安裝 該表應(yīng)安裝在四周空曠，感應(yīng)面以上沒有任何障礙物的臺架上，安裝的高度離地面 1.5m，將輻射表插頭朝北。然后，調(diào)整好水平位置，將其牢牢固定，再將

4、總輻射表輸出電纜 與輻射電流表相連接（注意正負(fù)極，紅線，正信號輸出，黑線，負(fù)信號輸出），即可觀測。 （2）觀測 旋下保護(hù)蓋，露出濾光罩 打開電流表開關(guān)，讀數(shù) 輻射瞬時值計算： 總輻射瞬時值（W/m）=輻射電流表讀數(shù)（mV X 1000/輻射表靈敏度 2. 散射輻射的觀測 散射輻射表安裝的地方條件與臺架安裝的要求與總輻射表相同。由于遮光環(huán)很重并且底 盤較大，因此，儀器臺架的安裝更應(yīng)牢固。 先將遮光環(huán)架安裝在觀測臺架上。安裝必須使底盤邊緣對準(zhǔn)南北向，使儀器標(biāo)尺指 向正南北（遮光環(huán)絲桿調(diào)整螺旋柄朝北） 。用水平尺和底板三個調(diào)節(jié)螺旋把底板調(diào)水平，然 后，用螺栓將遮光環(huán)底板固定在觀測臺架上。 根據(jù)當(dāng)?shù)氐?/p>

5、地理緯度，固定標(biāo)尺位置。 把總輻射表水平地安裝在遮光環(huán)中的平臺上，使接線柱朝北，其位置應(yīng)正好使輻射 表涂黑感應(yīng)面位于遮光環(huán)中心。調(diào)好總輻射表水平并固定。 將遮光環(huán)按當(dāng)日的太陽赤緯調(diào)到相當(dāng)?shù)奈恢蒙?，使遮光環(huán)恰好全部遮住總輻射表的 感應(yīng)面和玻璃罩。 將接線柱導(dǎo)線與電流表連接，即可進(jìn)行觀測。 散射輻射瞬時值（W/m）=輻射電流表顯示值（mV X 1000/輻射表靈敏度 3. 反射輻射的觀測 將總輻射表的感應(yīng)面朝下按要求安裝，即可觀測反射輻射。 反射輻射瞬時值（W/m）=輻射電流表顯示值（mV X 1000/輻射表靈敏度 五、實(shí)驗注意事項 總輻射表玻璃罩不可拆卸或松動， 以免影響測量精度； 玻璃罩應(yīng)保

6、持清潔， 要經(jīng)常用 軟布或毛皮擦試；應(yīng)定期更換干燥劑，以防罩內(nèi)結(jié)水。 13 實(shí)驗二 空氣和土壤溫度的觀測 一、實(shí)驗?zāi)康?了解常用溫度表的構(gòu)造原理和安裝使用方法； 識別常用的各類溫度表； 掌握空氣和土壤 溫度的觀測方法。 二、實(shí)驗儀器設(shè)備及材料 干濕球溫度表、 最高溫度表、 最低溫度表、 地面溫度表、 曲管地溫表 （或插入式地溫表） 、 溫度表安裝支架、大百葉箱、小百葉箱。 三、實(shí)驗原理及儀器構(gòu)造 1. 玻璃液體溫度表的測溫原理 利用物質(zhì)的物理或幾何特性隨溫度變化的數(shù)量關(guān)系，可制成各類測溫儀器。其原理是： 當(dāng)溫度表與被測介質(zhì) （空氣、土壤等）的溫度不相同時， 感應(yīng)球和被測介質(zhì)間將發(fā)生熱量交 換，

7、被測介質(zhì)的溫度高于溫度表時， 溫度表要吸熱， 玻璃和水銀 （或酒精） 都因受熱而膨脹， 但玻璃的膨脹系數(shù)遠(yuǎn)小于水銀（或酒精） ，所以，一部分測溫液被擠入毛細(xì)管中，毛細(xì)管液 面因此升高， 當(dāng)熱量交換達(dá)到平衡時， 液柱頂端所指示的度數(shù)就是被測介質(zhì)當(dāng)時的溫度。 反 之，當(dāng)被測介質(zhì)的溫度低于溫度表時， 熱量交換的結(jié)果使液面下降， 溫度表示度降低。 因此， 毛細(xì)管內(nèi)液面的升降，能反應(yīng)出被測介質(zhì)溫度的變化。 水銀具有比熱小，導(dǎo)熱快，易提純，沸點(diǎn)高（356.9 C）,不浸潤玻璃等優(yōu)點(diǎn)，因此水銀 溫度表的精度較高。但水銀的冰點(diǎn)也高（一38.9 C）,低溫時不適用。酒精的冰點(diǎn)低（一 117.3C）,可用來測量低

8、溫。但酒精亦有不足之處：純度較差、容易蒸發(fā)、膨脹系數(shù)又不穩(wěn) 定，與玻璃起浸潤作用。 2. 玻璃液體溫度表的構(gòu)造 普通溫度表 普通溫度表都是普通的套管式溫度表，由球部（也稱感應(yīng)球）、毛細(xì)管、白瓷板（即刻 度板） 和外套管組成。 套管式溫度表的測定精度比棒式溫度表高，所以氣象上都用套管溫度 表，讀數(shù)精確到 0.1C。 氣象工作中用于測定空氣溫度和濕度的干濕球溫度表、地面溫度表以及淺層土壤溫度表 （曲管地溫表、直管地溫表和插入式地溫表）均屬此類。 曲管地溫表在球部的上部附近彎曲成135的折角，以便埋入土中時刻度板與地面呈 45的夾角， 便于讀數(shù)。 另外為防止曲管地溫表的套管內(nèi)空氣產(chǎn)生對流， 在套管內(nèi)

9、的自刻度 板以下填滿棉花。曲管地溫表有5 cm、10 cm、15 cm、20 cm四個深度。 普通溫度表的構(gòu)造特點(diǎn)是： 與球部相通的毛細(xì)管內(nèi)水銀柱的高度隨著被測物體溫度的變 化而變化，因而可測出任意時刻被測物體的溫度，即瞬時溫度。 最高溫度表 最高溫度表是用來測定一段時間內(nèi)最高溫度的一種儀器。 它的構(gòu)造與普通溫度表基本相 同，只是球部內(nèi)有一根玻璃針， 玻璃針尖插入毛細(xì)管內(nèi)， 使球部與毛細(xì)管向連接的部位形成 窄道，或者球部與毛細(xì)管向連接部位的毛細(xì)管特別狹窄。 當(dāng)溫度升高時， 球部受熱，迫使水銀擠過窄道進(jìn)入毛細(xì)管，則水銀柱升高。 當(dāng)溫度降低 時，球部內(nèi)水銀收縮， 由于窄道處摩擦阻力大于水銀內(nèi)聚力，

10、 因此毛細(xì)管內(nèi)的水銀不能通過 窄道縮回球部，毛細(xì)管內(nèi)的水銀柱在“窄道”處斷裂，使“窄道”以上的水銀停留在原處， 水銀柱頂端的示度就是過去一段時間出現(xiàn)過的最高溫度。因此最高溫度表安裝時， 先放球部 后放表身， 并且應(yīng)水平放置；為防止水銀柱上滑， 其球部也可以稍微較低。 最高溫度表安裝 前、或讀數(shù)后，還應(yīng)按規(guī)定方法進(jìn)行調(diào)整。 最高溫度表的調(diào)整方法是： 握住表身距球部 1/3 處，球部向下， 白磁板面與甩動方向平 行；手臂向外伸約 30的角度，用大臂將表在前后45范圍內(nèi)甩動，直至最高溫度表上的 讀數(shù)接近于當(dāng)時的干球溫度表讀數(shù)為止。 最低溫度表 最低溫度表是酒精溫度表，用來測定一段時間內(nèi)的最低溫度的一

11、種儀器。它的構(gòu)造也與 普通溫度表基本相同，只是其毛細(xì)管內(nèi)有一個可移動的啞鈴形的深色游標(biāo)。 最低溫度表水平放置，當(dāng)溫度下降時，酒精柱收縮到與游標(biāo)頂端相接觸，酒精柱頂部的 表面張力大于游標(biāo)對管壁的摩擦力，酒精柱頂部的液面將游標(biāo)拖向低溫的一端；當(dāng)溫度上升 時，酒精體積膨脹，酒精沿游標(biāo)周圍慢慢通過，由于游標(biāo)對管壁的摩擦力大于酒精對游標(biāo)的 摩擦力，游標(biāo)仍留在原處不動。游標(biāo)遠(yuǎn)離球部的一端所示的溫度，即為過去一段時間內(nèi)的最 低溫度。最低溫度表安裝時，先放表身后放球部，水平放置。為防止游標(biāo)下滑，球部稍微抬 高。最低溫度表安裝前、或讀數(shù)后，也應(yīng)按規(guī)定方法進(jìn)行調(diào)整。 最低溫度表的調(diào)整是：抬高感應(yīng)球部，表身傾斜，使

12、游標(biāo)回到酒精柱的頂端即可。 四、實(shí)驗內(nèi)容 （一）氣溫的觀測 1. 百葉箱 測氣溫的儀器都是放置在百葉箱內(nèi)。百葉箱四壁由兩排薄木板條組成“人”字形， 并與 水平面成450角。箱底由高低錯開的三塊木板組成，中間一塊略高于旁邊的兩塊。箱頂由兩 塊木板組成，下層木板較窄且水平；上層木板較寬且略向后傾斜；兩塊木板間的空氣能自由 流通。百葉箱的內(nèi)、外壁都漆白色，以減少輻射影響。 目前，我國氣象臺站使用的百葉箱一套兩個，分大小兩種：小百葉箱的內(nèi)部高、寬、深 分別為537伽、460伽、290伽，用來安裝干濕球溫度表、最高溫度表、最低溫度表；大百 葉箱的內(nèi)部高、寬、深分別為612 mm、460 mm、460 m

13、m,用來安裝溫度、濕度自記儀器。百 葉箱固定在觀測場內(nèi)離地面 1.2m高的支架上，箱門朝正北。 在小百葉箱的底板中心，安裝一個溫度表支架， 干球溫度表掛在東面，濕球溫度表在西 面。溫度表支架下部橫梁上有一對弧鉤，其上下分別安置最高和最低溫度表，球部朝東，最 高溫度表的球部稍向下傾斜，最低溫度表則要求水平。 箱內(nèi)干、濕球溫度表球部中心離地面 1.5m該高度基本上避免了地面溫度劇烈變化對氣溫的影響，又是地面上生物活動的一般高 度。 溫度計安放在大百葉箱內(nèi)下面的架子上，底座保持水平，感應(yīng)部分的中部離地面1.5m= 大百葉箱內(nèi)除安置溫度計外，還安置濕度計。 2. 溫度表的觀測 氣溫是按北京時間 02:

14、00 , 08:00 , 14:00和20:00時進(jìn)行觀測。在讀數(shù)時，視線要與溫 度表的刻度板垂直， 先讀小數(shù)在讀整數(shù)。 讀數(shù)之后就要進(jìn)行器差訂正。 如果溫度在零下讀數(shù) 前必須加“一”號。 觀測程序是：先讀干球，后讀濕球，記錄后復(fù)讀一遍；再讀最高、最低溫度表，重復(fù)一 次作記錄，然后調(diào)整。其中最高、最低溫度每天只在20: 00時觀測并調(diào)整。 讀數(shù)時，溫度表不能離開原來安放的位置，不要對著溫度表呼吸， 手和照明用燈也不要 接近感應(yīng)球部。讀數(shù)力求敏捷，干、濕球溫度一次讀完，并復(fù)讀一次，以免誤讀或發(fā)生“零 上”“零下”的差錯。 （二）地溫的觀測 地溫的觀測包括地面和土壤中不同深度溫度的觀測。 1. 地

15、溫表的安裝 地面溫度表和曲管地溫表安裝在觀測場內(nèi)南面平整的裸地上。裸地面積為2mX 4m,地 表疏松、平整、無草，并于整個觀測場地面齊平。 地面三支溫度表須 水平地安放在地段中央偏東的地面，按0cm （地面）、最低、最高的 順序自北向南平行排列， 感應(yīng)部分向東，并使其位于南北向的一條直線上，表間相隔約5cm; 感應(yīng)部分及表身，一半埋入土中，一半露出地面（見圖2.1 ）。埋入土中部分的感應(yīng)部分與 土壤必須密貼，不可留有空隙；露出地面部分的感應(yīng)部分和表身，要保持干凈。 圖2.1地面溫度表安裝示意圖 20cm 處，按 5、10、 曲管地溫表（或插入式地溫表）安裝在地面最低溫度表的西邊約 15、20c

16、m深度順序由東向西排列，表間相隔約10cm。曲管地溫表安裝時，感應(yīng)部分向北, 表身與地面成 45夾角，各表表身應(yīng)沿東西向排齊，露出地面的表身須用叉形木（竹）架 支住（見圖2.2 ）。 圖2.2曲管地溫表安裝示意圖 安裝時，須按上述要求，先在地面劃出安裝位置，然后挖溝。表身露出地面的溝壁（稱 南壁）呈東西向，長約 40cm,溝壁往下向北傾斜，與溝沿成45坡；溝的北壁呈垂直面， 北沿距南沿寬約20cm；溝底為階梯形，由東至西逐漸加深，每階距地面垂直深度分別約為5、 10、15、20cm,長約10cmo溝坡與溝底的土層要壓緊。然后安放地溫表，使表身背部和感 應(yīng)部分的底部與土層緊貼，各表的深度、角度和

17、距離均符合安裝要求，再用土將溝填平。填 土?xí)r，土層也須適度培緊，使表身與土壤間不留空隙。整個安裝過程，運(yùn)作應(yīng)輕巧，以免損 壞儀器。 2. 地溫表的觀測 觀測時間 每日02:00、08:00、14:00、20:00定時觀測。地面最高、最低溫度表只在每日20:00 觀測一次并調(diào)整。 觀測次序 0cm （地面）溫度表，地面最高溫度表，地面最低溫度表，曲管（插入式）地溫表（由 淺至深）， 讀數(shù)時視線要與刻度板垂直。 不得將地面的三支溫度表取離地面讀數(shù)。 冬季，地面的三支溫度表被雪覆蓋時，巡視時將地面的三支溫度表放在雪面上，改測 雪面溫度。 冬季，當(dāng)?shù)孛鏈囟冉档揭?6C以下時，地面溫度和地面最高溫度都停

18、止觀測，將經(jīng)過 器差訂正后的最低溫度表酒精柱示度（就是當(dāng)時最低溫度表的酒精柱頂端液面指示的瞬時溫 度）作為地面溫度。 高溫季節(jié)里，08:00觀測地面最低溫度表， 然后收回，放置于陰涼處或室內(nèi)以防爆裂。 20:00觀測前一刻鐘將其放回原處。 五、實(shí)驗注意事項 熟悉儀器的刻度。初次使用應(yīng)先了解儀器的最小刻度。 避免視差。視線應(yīng)與液柱頂端在同一平面內(nèi)。 讀數(shù)要迅速，先讀小數(shù)，后讀整數(shù)。不要對著溫度表球部呼吸或用手、燈等接觸球部； 除觀測直管地溫表外，任何溫度表都不可以拿起來讀數(shù)。 讀數(shù)后要進(jìn)行器差訂正。每支溫度表都附一張儀器檢定證，經(jīng)過器差訂正后的溫度讀 數(shù)，方可作正式觀測記錄。 記錄時，用鉛筆填寫

19、記錄紙，記錄數(shù)據(jù)保留一位小數(shù)。 實(shí)驗三空氣濕度、氣壓和風(fēng)的觀測 一、實(shí)驗?zāi)康?了解測量空氣濕度、氣壓和風(fēng)常用儀器的構(gòu)造和原理，學(xué)會用干濕法測定空氣濕度，掌 握氣壓和風(fēng)的觀測方法。 二、實(shí)驗儀器設(shè)備及材料 干濕球溫度表、小百葉箱、通風(fēng)干濕表、空盒氣壓表、輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速表、卷尺。 三、實(shí)驗原理及儀器構(gòu)造 （一）干濕法測濕原理 利用兩支一樣的溫度表，放在同一環(huán)境中（如百葉箱），其中一只用來測空氣溫度，稱 為干球溫度表，簡稱干球；另一只球部包上紗布，紗布浸在蒸餾水中，保持濕潤狀態(tài)，稱為 濕球溫度表，簡稱濕球。當(dāng)空氣中的水汽含量未達(dá)到飽和時，濕球紗布上的水分會不斷蒸發(fā)， 消耗濕球的熱量，濕球降溫；同時

20、濕球又從流經(jīng)其周圍的空氣中獲得熱量。當(dāng)濕球因蒸發(fā)消 耗的熱量和其從周圍空氣中獲得的熱量相平衡時，濕球溫度就不再繼續(xù)下降，從而維持相對 穩(wěn)定的干濕球溫度差。 干濕球溫度差的大小， 主要與當(dāng)時的空氣濕度有關(guān)?？諝鉂穸仍叫?，濕球表面的水分蒸 發(fā)越快，濕球溫度降得越多，干濕球溫度差就越大；反之，干濕球溫度差就越小。干濕法測 濕就是利用這種關(guān)系測量空氣濕度的。 此外，干濕球溫度差還與氣壓、風(fēng)速、濕球大小、濕潤方式等有關(guān)。 如果其它環(huán)境條件不變， 即可找出溫度差與空氣濕度之間的函數(shù)關(guān)系，從而得出干濕法 的測濕公式，如下： e = Etw - AP （t - tw） 式中：e為空氣的水汽壓（hPa）; t為

21、干球溫度（C），即氣溫；tw為濕球溫度（C） ； P 為本站氣壓（hPa）; A是與通風(fēng)速度和溫度表球部的形狀有關(guān)的測濕系數(shù)（C -1 ）； Etw為濕 球溫度下的飽和水汽壓（hPa）。 只要測得t、tw和P,根據(jù)tw值在飽和水汽壓表中查得 Etw，選好A值，代入上式就可 算出e值。有了 e值和氣溫（t）所對應(yīng)的飽和水汽壓可算出相對濕度（ U）、飽和差（d）, 再由e在飽和水汽壓表中反查露點(diǎn)（td）。 ，亠-3 A 值（X10/ C） 不同型號溫度表在一定風(fēng)速下的A值 球狀干濕表 自然通風(fēng)0.4 0.857 0.756 柱狀干濕表 自然通風(fēng)0.4 0.815 0.719 球狀干濕表 自然通風(fēng)0

22、.8 0.7947 0.7947 通風(fēng)干濕表 機(jī)械或電動通風(fēng)2.5 0.662 0.584 干濕表型號 通風(fēng)速度（m / s） 濕球未結(jié)冰濕球結(jié)冰 （二）干濕法測濕儀器構(gòu)造 1. 干濕球溫度表（百葉箱，自然通風(fēng)） 干濕球溫度表由兩只型號完全一樣的溫度表組成。兩支溫度表垂直掛在小百葉箱內(nèi)，干 球在東，濕球在西。讀數(shù)方法同普通溫度表。用訂正后的干、濕球溫度值查濕度查算表 得到當(dāng)時的空氣濕度。 濕球示度的準(zhǔn)確性與紗布的包纏、紗布的清潔以及水杯內(nèi)蒸餾水的純凈度等有關(guān)。濕球 紗布包扎要用統(tǒng)一規(guī)定的吸水性良好的脫脂紗布包扎球部，包扎時，把濕球溫度表從百葉箱 中取出，洗凈手后，再用清潔的水將球部洗凈， 然后

23、用長約10 cm的新紗布在蒸餾水中浸濕， 平貼無皺折地包卷在水銀球上（紗布的絕大部分留在下邊） ，紗布的重疊部分不要超過球部 周圍的 1/4 ；包好后，用紗線把高出球部上面的紗布扎緊，再將紗布弄平，用紗線把球部下 面的紗布緊靠著球部扎好，不宜過緊，最后剪掉多余的紗線。 2阿斯曼通風(fēng)干濕表（DHM型機(jī)械通風(fēng)干濕表） 阿斯曼通風(fēng)干濕表是兩支型號完全一樣的溫度表固定在金屬架上， 感應(yīng)球部裝在有雙層 防輻射套管的雙重護(hù)管內(nèi)，雙重護(hù)管借助三通管與中心管、風(fēng)扇相連通。此外，阿斯曼通風(fēng) 干濕表還配有， 濕潤紗布的玻璃滴管， 滴管被插在附有銅夾的橡皮囊內(nèi)； 防風(fēng)罩用來保護(hù)風(fēng) 扇不受強(qiáng)風(fēng)影響； 鐵掛鉤用來吊掛通

24、風(fēng)干濕表。 由于套管表面鍍有反射力強(qiáng)的鎳或鉻， 且球 部安裝在能防止熱輻射和熱傳導(dǎo)的雙重護(hù)管中； 儀器靠機(jī)械通風(fēng)， 所以特別適用于野外觀測， 是野外觀測空氣溫度、空氣濕度的常用儀器。 （三）氣壓的觀測原理及儀器構(gòu)造 在氣象臺站通常用水銀氣壓表測定本站氣壓。 但在野外工作中常用空盒氣壓表測定考察 點(diǎn)的氣壓，而且便于攜帶。 空盒氣壓表它的形式很多， 但它們構(gòu)造大同小異， 其工作原理是利用密閉圓形金屬盒 （感 應(yīng)器）在氣壓變化時發(fā)生彈性形變， 通過杠桿放大而指示出當(dāng)時的氣壓。 空盒氣壓表由感應(yīng)、 傳動放大、指示三部分組成。 感應(yīng)和傳動放大部分： 是一組有彈性的密閉的金屬空盒， 盒內(nèi)近似真空， 其兩面

25、都有圓 形波紋，以增大空盒的彈性。當(dāng)大氣壓力與空盒彈性相平衡時，空盒就保持一定的形狀，由 指針指出相應(yīng)的氣壓值。 為提高儀器的靈敏度，采用空盒組， 其一端與放大部分連接， 另一 端固定在金屬板上。傳遞放大部分由連接桿、中間軸、拉桿、鏈條、滾子、游絲、指針軸、 指針和一套杠桿傳動裝置組成。 游絲用以消除傳動間隙。 感應(yīng)部分的微弱變化， 經(jīng)過這一裝 置兩次放大后，可放大 100 倍以上。 指示部分：由指針、刻度盤和附屬溫度表組成。氣壓增大時，空盒被壓縮，經(jīng)傳遞放大 部分帶動指針，向右偏轉(zhuǎn)，示度升高；反之，氣壓降低時，向左偏轉(zhuǎn)，示度降低。 此外， 空盒氣壓表上裝有弧形溫度表， 以便讀取儀器溫度。 在

26、空盒底部有一指針調(diào)整螺 絲，以調(diào)整指針位置。平時不許隨便觸動，否則將改變整個儀器訂正值。 （四）風(fēng)的觀測原理及儀器構(gòu)造 風(fēng)的測定包括風(fēng)向和風(fēng)速兩方面。由于風(fēng)有陣性（脈動） ，瞬時的風(fēng)向、風(fēng)速缺乏代表 性，一般取 2min 的風(fēng)速平均值和最多風(fēng)向作為觀測時的風(fēng)速和風(fēng)向。風(fēng)向是指風(fēng)的吹來的 方向，常用十六個方立表示。風(fēng)速是空氣質(zhì)點(diǎn)在單位時間內(nèi)移動的水平距離，單位是m / s， 精確到 0.1m / s。 輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速表是測量風(fēng)向和 1min 平均風(fēng)速的儀器。 它由風(fēng)向部分 （包括風(fēng)向標(biāo)、 方位盤、制動小套管） ，風(fēng)速部分（包括十字護(hù)架、風(fēng)杯）以及手柄等三部分組成。 當(dāng)按下風(fēng)速按鈕， 啟動風(fēng)速表

27、后， 風(fēng)杯隨風(fēng)轉(zhuǎn)動即帶動風(fēng)速表主機(jī)體內(nèi)的齒輪組， 使指 針在刻度盤上指示出風(fēng)速。同時，控制系統(tǒng)也開始工作，待1min 后自動停止計時，風(fēng)速指 針也停止轉(zhuǎn)動。 指示風(fēng)向的方位盤是一磁羅盤。 當(dāng)制動小套管打開后， 羅盤即按地磁子午線方向穩(wěn)定下 來，風(fēng)向隨風(fēng)擺動、其指針?biāo)阜较?，即?dāng)時的風(fēng)向。 四、實(shí)驗內(nèi)容 （一）空氣濕度的觀測 1. 干濕球溫度表（百葉箱）的觀測 百葉箱內(nèi)干濕球溫度表的觀測、 讀數(shù)方法與氣溫觀測相同。 但應(yīng)注意給濕球下面的水杯 添加蒸餾水，保持紗布清潔。一般每周更換一次紗布，因其它原因染臟了，應(yīng)及時更換。 只要?dú)鉁夭坏陀?10.0C，仍用干濕法測量空氣濕度。當(dāng)濕球結(jié)冰時，觀測前進(jìn)行

28、濕球 融冰。濕球融冰方法是：當(dāng)濕球結(jié)冰時，應(yīng)將紗布在球部下23 mm處剪斷，將水杯拿回室 內(nèi)。將濕球球部浸入水杯中（杯中的水是從室內(nèi)帶來的，且水溫與室溫相當(dāng)）。當(dāng)濕球的冰 完全融化后，移開水杯并除去紗布上的水滴。待濕球溫度穩(wěn)定后，進(jìn)行干、濕球讀數(shù)，然后 檢查濕球是否結(jié)冰（用鉛筆試試紗布軟硬） 。如已結(jié)冰，在濕球溫度讀數(shù)右上角記上“B” 字。 根據(jù)觀測到的干濕球溫度讀數(shù)， 可以計算相應(yīng)的濕度值， 也可以使用濕度查算表查出空 氣濕度值。 2. 阿斯曼通風(fēng)干濕表的觀測 觀測前， 先把儀器掛在特制的金屬掛鉤上， 將溫度表球部放置在觀測高度上。 這樣球 部與周圍空氣進(jìn)行熱量交換并達(dá)到平衡，一般夏季提前1

29、5min，冬季提前30min。儀器懸掛 高度（高度是以溫度表球部至地面的距離為準(zhǔn)） 根據(jù)實(shí)驗要求而定， 測定高度在 0.5m 以下， 應(yīng)水平懸掛，溫度表的球部向著迎風(fēng)面，并避免陽光直射。測定高度在0.5m以上時，應(yīng)垂 直懸掛。 在進(jìn)行讀數(shù)前45min,用滴管濕潤濕球紗布。然后上好發(fā)條。上發(fā)條時應(yīng)手握儀器 頸部，發(fā)條不要上的太緊。 待濕球溫度表示度穩(wěn)定時（一般在通風(fēng)24min后）開始讀數(shù)。先干球，后濕球。 觀測時， 要從下風(fēng)方向去接近儀器并讀數(shù)， 不要用手觸摸雙層保護(hù)管， 身體盡量不接 觸儀器。 當(dāng)風(fēng)速大于 4m / s 時，應(yīng)將擋風(fēng)罩套在風(fēng)扇的迎風(fēng)面的縫隙上。 在一次觀測中，一臺通風(fēng)干濕表可測

30、定幾個高度的空氣溫濕度。一個高度觀測完后， 應(yīng)加上 34轉(zhuǎn)發(fā)條，移掛到另一高度上，待濕球溫度示度穩(wěn)定后讀數(shù)。 根據(jù)觀測到的干濕球溫度讀數(shù)，可以計算出空氣濕度值，也可以使用濕度查算表查出 空氣濕度值。 （二）空盒氣壓表的觀測 1. 觀測步驟 打開盒蓋，先讀附屬溫度表的示度，精確到0.1 C。 用手指輕擊盒面（克服機(jī)械摩擦），待指針靜止后，再讀數(shù)。 讀數(shù)時視線應(yīng)垂直于刻度面，讀取指針尖端所指刻度示數(shù)，精確到小數(shù)一位。 讀數(shù)后立即復(fù)讀，并關(guān)好盒蓋。 2. 讀數(shù)訂正 從表上讀取的氣壓值， 需經(jīng)刻度訂正、 溫度訂正和補(bǔ)充訂正后才是本站氣壓。 這些訂正 值在儀器檢定證上可以查得。 刻度訂正： 刻度訂正是為

31、了消除空盒氣壓表制造或裝配不夠精確造成的誤差。對照氣 壓讀數(shù)值在空盒氣壓表檢定證中查出刻度訂正值。 溫度訂正： 溫度訂正是為了消除溫度的變化對金屬空盒彈性的影響。溫度訂正值計算 公式為： P=a t 式中a為溫度系數(shù)，即溫度變化 1C時氣壓表的示度改變值，可在空盒氣壓表檢定證中 查得； t 為附屬溫度表讀數(shù)。 補(bǔ)充訂正： 補(bǔ)充訂正是為了消除空盒氣壓表的殘余變形引起的誤差。在空盒氣壓表檢 定證中查出補(bǔ)充訂正值。 本站氣壓 =氣壓表讀數(shù) +刻度訂正 +溫度訂正 +補(bǔ)充訂正 （三）輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速表的觀測 觀測時， 將儀器帶至空曠處， 觀測者站在儀器下風(fēng)方手持儀器， 高出頭部并保持垂直， 風(fēng)速表刻度

32、盤與當(dāng)時風(fēng)向平行； 然后， 將方位盤制動小套輕輕下拉向右轉(zhuǎn)一小角度， 此時方 位盤即按子午線方向穩(wěn)定下來，注視風(fēng)向約2min，記錄風(fēng)向指針擺動的中間位置，即得2min 內(nèi)的平均風(fēng)向。 風(fēng)速測定時，待風(fēng)杯轉(zhuǎn)動約0.5min后，按下風(fēng)速按鈕，此時紅色小指針和風(fēng)速指針 都開始走動， 隨后時間指針回到零位， 風(fēng)速指針?biāo)緮?shù)值稱為指示風(fēng)速。 再將此值從儀器所 附的風(fēng)速訂正曲線上查得實(shí)際風(fēng)速，取一位小數(shù)，即為1min 內(nèi)的平均風(fēng)速。 觀測完畢，將方向盤制動套向左轉(zhuǎn)一小角度，恢復(fù)原位，固定方向盤，放入盒內(nèi)。 五、實(shí)驗注意事項 干濕球溫度表濕球紗布應(yīng)經(jīng)常保持清潔、 柔軟和濕潤， 一般每周換一次。 有沙塵暴等

33、特殊天氣時，應(yīng)立即更換。水杯中的蒸餾水時常加滿，保持潔凈。 通風(fēng)干濕表儀器的金屬部分， 特別是保護(hù)管的鍍鎳面應(yīng)細(xì)心保護(hù)， 觀測后將通風(fēng)干濕 表置于匣內(nèi)。取時， 應(yīng)手拿風(fēng)扇帽蓋下的頸部。定期檢查風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)是否正常。濕球紗布應(yīng)保 持清潔。 空盒氣壓表工作時必須水平放置。 儀器要保持清潔干燥，避免震動，非觀測期間應(yīng)放在盒內(nèi)。 不能用嘴吹輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速表的風(fēng)杯， 更不能用手摸， 這是儀器的感應(yīng)部位不能與 任何物體接觸。 平時不要隨便按儀器的按鈕或開關(guān)， 特別是輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速表的風(fēng)速按鈕，計時 部分開始工作后不能再次按該按鈕 。 輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速表的組裝要求， 裝卸手柄時只能握風(fēng)速表， 裝卸風(fēng)向部分時

34、只能握 十字護(hù)架。 實(shí)驗四 氣候資料的統(tǒng)計與分析 界限溫度起止日期、持續(xù)日數(shù)及積溫的求算（直方圖法） 一、實(shí)驗?zāi)康?掌握用直方圖法確定穩(wěn)定通過界限溫度的初終日期， 并且學(xué)會界限溫度的持續(xù)天數(shù)及其 間的積溫的計算。 二、實(shí)驗儀器設(shè)備及材料 直角坐標(biāo)紙（計算紙） ；計算器（自備） ；直尺（自備），鉛筆（自備），橡皮（自備）等。 三、實(shí)驗原理及實(shí)驗內(nèi)容 日平均溫度在春季第一次通過某一界限溫度的日期， 稱為該界限溫度的起始日期 （亦稱 初日）；秋季最后一次通過同一界限溫度的日期，稱為該界限溫度的終止日期（亦稱終日） ； 初日到終日間的日數(shù)，稱為該界限溫度的持續(xù)天數(shù)（或持續(xù)期） 。 由于春秋季溫度的波動

35、， 實(shí)際的溫度可能在某一界限附近升降幾次。 在實(shí)際工作中， 需 要確定穩(wěn)定通過某一界限溫度的起止日期、 持續(xù)日數(shù)和積溫。 而要確定這些項目， 就必須對 溫度資料進(jìn)行統(tǒng)計分析， 目前常用“穩(wěn)定通過”的方法來確定界限溫度的初日和終日， 其方 法包括直方圖法和五日滑動平均法，本次實(shí)驗介紹直方圖法。 1. 繪制溫度直方圖 繪制溫度直方圖和年變化曲線， 首先要掌握該地的多年各月平均溫度資料。 由于氣溫存 在著周期性的年際冷暖變化， 為了使溫度資料具有較好的代表性， 能夠比較確切地反映當(dāng)?shù)?的常年氣溫變化特征， 因此所用溫度資料的年代越長越好。 一般說來， 繪制溫度直方圖和年 變化曲線應(yīng)采用至少 20 年

36、或 30 年以上的多年各月平均溫度資料。 在直角坐標(biāo)紙上定坐標(biāo)， 以月份為橫軸， 以月平均氣溫為縱軸。 橫坐標(biāo)的原點(diǎn)位置確定 在縱坐標(biāo)的0C上。坐標(biāo)軸上刻度的間隔劃分依資料而定，以繪圖既簡便又準(zhǔn)確為標(biāo)準(zhǔn)。通 常橫坐標(biāo)以1mm（即1小格）代表1天，縱坐標(biāo)以1mm（即1小格）代表0.1 C 注意， 每個月份應(yīng)標(biāo)在該月寬度的中間位置上。 為了能夠在溫度直方圖顯示出最低溫度 的變化情況，繪制時應(yīng)從最冷月 （月平均溫度最低的月份）的前一個月份開始，至最冷月的 前一個月份結(jié)束， 繪制出的溫度直方圖中的直方塊不是 12塊，而是 13 塊，最冷月重復(fù)繪制。 如最冷月是1月，則橫坐標(biāo)應(yīng)從12月開始，即12月、1

37、月、2月直到11月、12月。 以月平均氣溫為高，以該月份的天數(shù)為底寬，繪制各月的直方塊，就構(gòu)成直方圖。 溫度直方圖繪制完成后， 就能夠由各月直方塊的高低大致看出當(dāng)?shù)厝隃囟茸兓目傮w 趨勢。同時，根據(jù)直方塊的面積可以知道全月的溫度之和，即月積溫值。 某月的全月溫度總和 =該月月平均溫度X該月天數(shù) =該月直方塊的面積 2. 繪制年變化曲線 在溫度直方圖中，各月的溫度直方塊只能反映出該月溫度的平均狀況和全月溫度總和， 而不能反映出溫度的逐日變化情況。 并且在溫度直方圖中相鄰月份之間溫度的變化是跳躍性 的升降， 而實(shí)際上一年中溫度的變化是有規(guī)律的連續(xù)變化， 由冷季到暖季是逐漸增溫的， 由 暖季到冷季

38、是逐漸降溫的。 為了能正確地反映出溫度在一年中的實(shí)際變化狀況， 需要在溫度 直方圖的基礎(chǔ)上進(jìn)一步繪制出溫度年變化曲線，才能比較客觀的反映氣溫的年變化規(guī)律。 溫度年變化曲線要能反映出溫度年變化的實(shí)際情況，同時又不能減少各月的溫度總和。 因此，在用年變化曲線切割直方塊時， 必須使每個直方塊被曲線割去的面積與補(bǔ)進(jìn)的面積相 等，同時要求曲線必須平滑。 在滿足上述條件的前提下，所畫曲線不必通過每個直方塊的中點(diǎn)。但是為了便于落筆， 可以先將各直方塊的中點(diǎn)輕輕地連接成曲線， 然后根據(jù)割補(bǔ)面積相等和曲線平滑的原則進(jìn)行 修補(bǔ)， 通常先畫年變化曲線的兩個腰，再畫波峰和波谷。 此外，如果溫度直方圖的首尾月份 相同，

39、則曲線的落點(diǎn)必須要一致。 繪制溫度年變化曲線時， 還必須注意年變化曲線最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的位置。 如果最熱月直 方塊兩邊月份的直方塊等高， 則曲線的最高點(diǎn)應(yīng)位于最熱月的中間位置； 如果最熱月直方塊 兩邊月份的直方塊不是等高， 貝恤線的最高點(diǎn)應(yīng)向較高的月份偏移。 如果最冷月直方塊兩邊 月份的直方塊等高，則曲線的最低點(diǎn)應(yīng)位于最冷月的中間位置； 如果最冷月直方塊兩邊月份 的直方塊不是等高，則曲線的最低點(diǎn)應(yīng)向較低的月份偏移。 3. 確定界限溫度的起止日期 首先在縱坐標(biāo)上找出該界限溫度對應(yīng)的點(diǎn)， 并由此點(diǎn)作橫坐標(biāo)的平行線， 平行線必然與 年變化曲線相交于兩點(diǎn)， 然后由這兩個交點(diǎn)分別作縱坐標(biāo)的平行線， 這兩條

40、平行線與橫坐標(biāo) 的兩個交點(diǎn)所對應(yīng)的日期即為穩(wěn)定通過該界限溫度的起始日期和終止日期。 4. 求算持續(xù)日數(shù) 即計算從穩(wěn)定通過界限溫度的起始日期到終止日期的總天數(shù)，包括起始日和終止日。 5. 求算活動積溫 活動積溫為活動溫度的總和，活動溫度是指高于某界限溫度的日平均溫度。活動積溫通 常被用來描述一個地區(qū)的熱量條件。 即求穩(wěn)定通過界限溫度的起止日期之內(nèi)的活動積溫，由年變化曲線所圍成的起止日期之 內(nèi)的面積就是活動積溫。 界限溫度起止日期所在月的活動積溫按梯形面積計算，經(jīng)過月活動 積溫分別為各月直方塊的面積，即各月平均氣溫乘該月天數(shù)。 活動積溫=起始月活動積溫 +經(jīng)過月活動積溫 +終止月活動積溫 6. 求

41、算有效積溫 有效積溫為有效溫度的總和，有效溫度是指活動溫度與界限溫度的差值。有效積溫通常 用來描述某一地區(qū)的熱量條件和某種生物的熱量需求。 有效積溫=活動積溫-界限溫度x持續(xù)天數(shù) 必須指出，由于直方圖法所采用的是多年資料的平均值，所以，它只能反映該地常年狀 況，而不能反映某一年的情況，也不適合于求某一年的某界限溫度的起止日期、持續(xù)日數(shù)、 活動積溫和有效積溫。 舉例：北京的常年各月平均溫度資料見表1，用直方圖法求算穩(wěn)定通過 15C（即15C） 的起止日期、持續(xù)天數(shù)、活動積溫和有效積溫。 表1北京常年各月平均溫度（C） 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 天數(shù) 31 28

42、31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 溫度 -4.7 -1.9 4.8 13.7 20.1 24.7 26.1 24.9 19.9 12.3 3.8 -2.7 首先繪制北京地區(qū)的溫度直方圖：（見圖1） 然后繪制北京地區(qū)的溫度年變化曲線：（見圖2） 確定北京地區(qū)穩(wěn)定通過 15C（即15C）的起止日期，首先在縱坐標(biāo)上找出15C對應(yīng) 的點(diǎn)，并由此點(diǎn)作橫坐標(biāo)的平行線，平行線與年變化曲線相交于A與B兩點(diǎn)，見圖2。由A 點(diǎn)作一條垂直線與橫坐標(biāo)交于D點(diǎn)，D點(diǎn)所對應(yīng)的日期就是起始日期，為4月21日。由B 點(diǎn)作一條垂直線與橫坐標(biāo)交于E點(diǎn)，E點(diǎn)所對應(yīng)的日期就是終止日期，為10月7日。 確定北京地區(qū)穩(wěn)定通過 15C（即15C）的持續(xù)天數(shù)，由起始日期4月21日到終止日 期10月7日，則持續(xù)天數(shù)（含起止日）為 170天。 計算活動積溫，由圖2可知，北京地區(qū)15C的常年活動積溫就是圖中DAA OB BEFCD 所圍的面積，而DAA OB BEFCD所圍面積等于經(jīng)過月 CA OB F