(完整版)《大气探测学》复习重点
Part1 绪论
1、大气探测学研究的定义、范围和特点
定义：大气探测主要针对地球大气对表征大气状况的要素（即气象要素）、天气现象及其变化过程进行系统的、连续的观察和测定，并对获得的记录进行整理。
范围：大气探测分为近地面层大气探测（0~3000m）和高空大气探测（3000m以上）。通常把1.5km以下高度的大气探测成为边界层大气探测。
特点：为天气预报、气象信息、气候分析、科学研究和气象服务提供重要的依据。
2、发展历程
1643年托里拆利于发明水银气压表－－标志性仪器（精度：0.1hPa；相对误差：1/10000）1902年欧洲建立了第一个气象台站网（7个气象站、35个降水站）实现了时间和地域的同步连续观测
1920s，出现了无线电探空仪，发展了高空风探测技术
1940s开始，利用火箭使探测高度从平流层底部，对流层顶部扩展到了100公里的高度
3、我国的地基探测系统（气象业务组织）
国家基准气候站：一般300-400公里设一站，每天观测24次。
国家基本气象站：一般不大于150公里设一站，每天观测8次。
国家一般气象站：一般50公里左右设一站，每天观测3次或4次。
高空气象站：一般300公里设一站，每天探测2次，探测高度25~30km。
4、探测原理
直接探测：感应元件与大气等被测对象直接接触，根据元件性质的变化，得到描述大气状况的气象参数。
遥感探测：根据波（电磁波、声波）在大气中传播过程中信号的变化，间接反演大气要素的变化。分为主动遥感（发射能量）和被动遥感（不发射）
5、大气探测仪器的性能指标
灵敏度：指单位待测量的变化所引起的指示仪表输出的变化，仪器的灵敏度与它的感应原理有关。
精确度：是指测量值与实际值（真值）接近的程度，可以通过仪器误差的数值进行衡量。惯性：指仪器的响应速率，它与电子仪器常用的时间常数的意义相同。
坚固性：平均无故障运行时间，对环境温、湿度的要求，电压波动允许范围，外装饰锈蚀的时间长短。
稳定性：主要指被测量与输出信号（读数）之间的检定关系的年变化率。
6、观测场地
25m×25m的平整场地，场内保持均匀草坪，草高不超过20cm，不准种植作物。观测场四周设1.2m的稀疏围栏，内设0.3~0.5m宽的小路。观测场外四周要空旷平坦。
高的仪器设施安置在北边，低的仪器设施安置在南边；各仪器设施东西排列成行，南北布设成列。辐射观测仪器一般安装在观测场南面，观测仪器感应面不能受任何障碍物影响。
7、大气探测的三性：代表性、准确性、比较性。
Part2 云的观测
1、云
云是悬浮在大气中的小水滴或冰晶微粒或两者混合组成的可见聚合体。
按云的底部距地面的高度将云分为低、中、高三族，然后按云的外形特征和结构特点，划分十属二十九类云状。
积云（Cu）：垂直向上发展的、顶部呈圆弧形或圆弧形重叠凸起而底部几乎是水平的云块。云体边界分明。积云是由气块上升、水汽凝结而成。云底高度为600~2000m
积雨云（Cb）：云体浓厚庞大，垂直发展极盛，远看很像耸立的高山。云顶由冰晶组成，有白色毛丝般光泽的丝缕结构，常呈铁砧状或马鬃状。云底阴暗混乱，起伏明显，有时呈悬球状结构。积雨云常产生雷暴、阵雨（雪），或有雨（雪）幡下垂。有时产生飑或降冰雹。云底偶有龙卷产生。云底高度为600~2000m
层积云（Sc）：团块、薄片或条形云组成的云群或云层，常成行、成群或波状排列。云块个体都相当大，云层有时布满全天，有时分布稀疏，常呈灰色、灰白色，常有若干部分比较阴暗。层积云除直接生成外，也可由高积云、层云、雨层云演变而来，或由积云、积雨云扩展或平衍而成。600~2500m
层云（St）：云底低而均匀的云层，像雾，但不接地，呈灰色或灰白色。层云除直接生成外，也可由雾层缓慢抬升或由层积云演变而来。50~800m
雨层云（Ns）：厚而均匀的降水云层，完全遮蔽日月，呈暗灰色，布满全天，常有连续性降水。如因降水不及地在云底形成雨（雪）幡时，云底显得混乱，没有明确的界限。雨层云多数由高层云变成，有时也可能直接由蔽光高积云、蔽光层积云演变而成。600~2000m
高层云（As）：带有条纹或纤缕结构的云幕，有时较均匀，颜色灰白或灰色，有时微带蓝色。云层较薄的部分，可以看到昏暗不清的日月轮廓，看去好像隔了一层毛玻璃。厚的高层云，则底部比较阴暗，看不到日月。由于云层厚度不一，各部分明暗程度也就不同，但是云底没有显著的起伏。2500~4500m
高积云（Ac）：高积云的云块较小，轮廓分明，常呈扁圆形、瓦块状、鱼鳞片，或是水波状的密集云条。成群、成行、成波状排列。大多数云块的视宽度角在1~5度。有时可出现在两个或几个高度上。薄的云块呈白色，厚的云块呈暗灰色。在薄的高积云上，常有环绕日月的虹彩，或颜色为外红内蓝的华环。高层云、层积云、卷积云都可与高积云相互演变。
卷云（Ci）：具有丝缕状结构，柔丝般光泽，分离散乱的云。云体通常白色无暗影，呈丝条状、羽毛状、马尾状、钩状、团簇状、片状、砧状等。卷云见晕的机会比较少，即使出现，晕也不完整。4500~10000m
卷层云（Cs）：白色透明的云幕，日、月透过云幕时轮廓分明，地物有影，常有晕环。有时云的组织薄得几乎看不出来，只使天空呈乳白色；有时丝缕结构隐约可辨，好像乱丝一般。厚的卷层云易与薄的高层云相混。如日月轮廓分明，地物有影或有晕，或有丝缕结构为卷层云；如只辨日、月位置，地物无影也无晕，为高层云。4500~8000m
卷积云（Cc）：似鳞片或球状细小云块组成的云片或云层，常排列成行或成群，很像轻风吹过水面所引起的小波纹。白色无暗影，有柔丝般光泽。卷积云可由卷云、卷层云蜕变而成。有时，高积云也可演变为卷积云。真正的卷积云不常见。整层高积云的边缘，有时有小的高积云块，形态和卷积云颇相似，但不要误认为卷积云。卷积云必须具有下列一个或一个以上的特征：①和卷云或卷层云之间，有明显的联系。②从卷云或卷层云蜕变而成。③确有冰晶云的特征。Cc云块小而明亮，若云块小但具有阴暗部分，则为Ac。4500~8000m
Ac与Sc：共同点：云块在厚薄，形状上都有很大差异，云块成群、成行、成波状排列；区分：如在地平线30°以上，天空中多数云块视宽度大于5°，为Sc。
卷层云与高层云、高层云与雨层云、雨层云与层云有何异同？
①卷层云与高层云
相同点：云体均匀成层；不同点：卷层云呈透明或乳白色，透过云层日月轮廓清楚，地物有影，常有晕的现象；高层云呈灰白色或灰色，运抵常有条文结构，常布满全天；
②高层云与雨层云
相同点：云体均匀成层，常布满全天；不同点：高层云呈灰白色或灰色，云底常有条纹结构；雨层云低而漫无定形，能完全遮蔽日月，呈暗灰色，云底常有碎雨云；
③雨层云与层云
相同点：云体均匀成层；不同点：云层云低而漫无定形，能完全遮蔽日月，呈暗灰色，云底常伴有碎雨云，层云呈灰色，很象雾；雨层云云层厚度常达到4000-5000米，层云云底很低但不接触地面。
2、云量观测
云量是指云遮蔽天空的成数，将天空分为10份。云量观测包括总云量（观测时天空被所有的云遮蔽的总成数）、低云量（观测时天空被低云族的云遮蔽的总成数）。
今天无云，总云量记0；天空完全为云所遮蔽，记10；天空完全为云所遮蔽，但只要从云隙中可见青天，则记10ˉ。天空有少许云，其量不到天空的十分之零点五时，总云量也记0。
3、云高观测
云高指云底距测站的垂直距离。记录取整数，并在云高前加记云状（十属）。
激光云高仪的工作原理：
激光器发射光束到云体,反射回来被接收所用的时间为t，光速为c，则仪器和被测物间斜距S=C×t/2，云高H=S×sinα
用经验公式计算积云、积雨云云高：H=124（t-td）温度与露点差
Part3 能见度的观察
1、能见度的定义
能见度用气象光学视程(MOR)表示——气象光学视程是指白炽灯发出色温为2700K的平行光柱，通过大气，光亮度减少到其初始的5%时的路途长度。MOR≈3/σ
白天能见度是指：视力正常(对比感阈为0.05)的人，在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨认的地面黑色目标物(大小适度)的最大水平距离。实际上也是气象光学视程。
夜间能见度是指：⑴假定总体照明增加到正常白天水平，适当大小的黑色目标物能被看到和辨认出的最大距离。⑵中等强度的发光体能被看到和识别的最大距离
有效能见度是指四周视野中二分之一以上的范围能看到的目标物的最大水平距离。
2、气象能见度目测法
白天能见度的观测：在气象站四周不同方向、不同距离上选择若干固定能见度目标物。根据能见的最远距离和不能见的最近距离估计能见度，测绘目标物的分布图。
能见度目标物的选择：颜色越暗越好，应尽量以天空为背景，视角在0.5°～5.0°之间，高度角应小于6 °
夜间能见度的观测：在各个方向选择一些固定的目标灯或专门设置目标灯作为观测能见度的
依据。测定目标灯至观测点的距离，查出其相当的白天能见距离，并绘制成灯光目标物图。灯光目标物的选择：应选择孤立的点光源作为目标灯，不宜选择成群、成带、重叠的灯光。目标灯的灯光强度应固定不变。应是不带颜色、没有灯罩的白色光源。应位于开阔地带，不受地方性烟雾的影响。
3、影响能见度的因子
⑴大气透明度
⑵目标和背景亮度对比K：K=0，表示二者无亮度差异，无法辨认目标物；
当B O=0时，K=1，目标物是绝对黑体，表示二者无亮度差异最大，目标物清晰可见。
⑶观测者的视觉性能—眼睛的对比视感阈ε：当K>ε时，目标物可见；当K<ε时，目标物不可见；ε的大小主要取决于观测者的视力，观测时的光照条件和目标物视角的大小。
4、能见度仪的工作原理
透射式能见度仪：设置一个人工光源，在一定距离外检测光源的强度，计算其大气衰减系数（即消光系数）即可换算出能见距离。优点：采样体积大，测量精度高，测量的结果与气象光学距离很一致。缺点：需要足够长基线，而且要保持准确的光源到探测器的光轴。在自然条件下，大风引起支架的颤动将会造成误差。
散射式能见度仪：散射能见度仪是测量散射系数从而估算出气象光学视程，在光源光路的侧面测量由于空气分子、各种气溶胶粒子微细的雾滴引起的侧向散射光通量。可分为前向（主流）、后向、侧向散射式。优点：基线长度短，容易对准。缺点：只测量很小体积的空气样本，不够精确。
Part4 天气现象的观测
1、降水量：某一时段内的未经蒸发、渗透、流失的降水，在水平面上积累的深度。以毫米（mm）为单位，取1位小数。
2、雨量筒
构造：金属外层护套上部为一接水器，直径20cm，上缘采用一个圆环硬铜箍，节水口下为一漏斗，雨水收集后由漏斗注入到取样玻璃瓶内。
放置：安装高度70cm
使用：每天人工读取四次时段内的降水总量，用口径远小于雨量筒接水面积的特制量杯读水，精确至±0.05mm
3、虹吸式雨量计：用来连续记录液体降水的自记仪器，它由承水器(通常口径为20cm)、浮子室、自记钟和虹吸管等组成。有降水时，降水从承水器经漏斗进水管引入浮子室。降水使浮子上升，带动自记笔在钟筒自记纸上划出记录曲线。由于虹吸过程中落入雨量计的降水也随之一起排出，因此要求虹吸排水时间尽量快，以减少测量误差。
4、翻斗式雨量计
单翻式雨量计主要由承水器(口径为159.6mm)、过滤漏斗、翻斗、干簧管和底座等组成。
降水通过承水器，再通过一个过滤斗流入翻斗里，当翻斗流入一定量的雨水后，翻斗翻转，倒空斗里的水，翻斗的另一个斗又开始接水，翻斗的每次翻转动作通过干簧管转成脉冲信号传输到采集系统。仪器测量范围0-4mm/min。
双翻斗雨量计装在室外，主要由承水器(常用口径为20cm)、上翻斗、汇集漏斗、计量翻斗、
计数翻斗和干簧管等组成。采集器或记录器在室内，二者用导线连接，用来遥测并连续采集液体降水量。
原理：利用翻斗每翻转一次的雨量是已知的，而翻斗翻转的次数是可以记录下来的。根据记录下来的翻斗翻转的次数，即可测出降水量的值以及得到降水量随时间的变化曲线。
5、光学雨量计工作原理
测量雨滴经过一束光线时，由于雨滴的衍射效应引起光的闪烁，闪烁光被接收后进行谱分析，其谱分布与单位时间通过光路的雨强有关。
6、激光云高仪的原理
发射低功率的激光束遇到云层将往下反射或者散射回波，检测发射激光与回波信号的时间差△t ,即可得到检测云层的高度h = c△t/2 (c为光速)
7、闪电定位系统
方位测定法：仪器利用南北向和东西向的两个正交环形天线把观测场地观测到的闪电分成两个方向上的分量，再由增益和相移都匹配的一对放大器把分量信号放大到适合处理的振幅。时间到达法：测定闪击的电磁波从落地点传播到探头所需的时间。
以上两种方法都需要三个以上的测站才能准确定位。
8、哪些天气现象与能见度有关：雾、轻雾、沙尘暴、扬沙、浮尘、烟幕、霾
9、如何区别雾和霾：霾出现时空气一般都比较干燥，而雾出现时空气湿度比较大。水平能见度大于1km、垂直能见度大于2km，可判定为霾。雾是指空气中含有水滴或冰晶，当能见度小于1km时都认为是雾。
10、浮尘、扬沙和沙尘暴之间的区别
浮尘：尘土、细沙均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10.0千米。浮尘多为远处尘沙经上层气流传播而来，或为沙尘暴、场沙出现后尚未下沉的细粒浮游空中而成。
扬沙：由于风大将地面尘沙吹起，使空气相当混浊，水平能见度在1.0千米至10.0千米以内。沙尘暴：由于强风将地面大量尘沙吹起，使空气很泥浊，水平能见度小于1.0千米。
11、霰和米雪、冰雹和冰粒
霰：白色不透明的圆锥形或球形的颗粒固态降水，直径约2～5毫米，下降时常呈阵性，着硬地常反跳，松脆易碎。米雪：白色不透明的比较扁的或比较长的小颗粒固态降水，直径常小于1毫米，着硬地不反跳。冰粒：透明的丸状或不规则状的固态降水，较硬，着硬地一般反跳。直径小于５毫米。有时内部还有未冻结的水，如被碰碎，则仅剩下破碎的冰壳。激起波纹和水花，落在干地上可留下湿斑。冰雹：坚硬的球状、锥状或形状不规则的固态降水，雹核一般不透明，外面包有透明的冰层，或由透明的冰层与不透明的冰层相间组成。大小差异大，大的直径可达数十毫米。常伴随雷暴出现。
Part5 温度的测量
1、液体玻璃、热电偶、金属电阻、热敏电阻温度表测温原理
液体玻璃温度表的感应部分是一个充满液体的玻璃球，示度部分为玻璃毛细管。由于玻璃球
内的液体的热膨胀系数远大于玻璃。温度变化时，引起测温液体体积膨胀或收缩，使进入毛细管的液柱高度随之变化。
热电偶温度计两种不同的金属导体A 和B 的两端，彼此焊接在一起，构成一个闭合回路时，若两个接触点的温度不同，回路中就有电流产生。两焊接点之间的温差越大，回路中的电动势也越大，这种现象叫做温差电现象，也称热电现象，这种电路称热电偶。
金属导体电阻会随温度变化而变化，在大气测温范围内，各种金属的电阻与温度的关系曲线接近直线关系，由电阻可求得温度。气象上常用铂做成标准温度表。
热敏电阻温度表测量温度热敏电阻的原材料多是金属氧化物的混合物：如氧化镍（NiO ）、氧化锰（Mn3O4）的混合物。用这一类半导体材料制成的电阻元件，温度系数大、灵敏度高。在气象测温范围内，热敏电阻电阻值与绝对温度之间有指数关系。
2、酒精和水银温度计的优缺点
（1）水银玻璃温度表
优点：比热小；导热系数高；饱和蒸汽压较小；性能稳定，对玻璃无湿润作用；纯水银易得。 缺点：凝固点高（-38.862℃) ；膨胀系数小。
（2）有机液体（酒精、甲苯）温度表
优点：凝固点低，可用于低温；热胀系数大
缺点:湿润玻璃，易发生断柱现象；导热系数小，球内温度分布不均匀；饱和蒸汽压高，温度降低时会有液体小滴凝结在毛细管上部中空部分。
3、最高、最低温度表测温原理
最高温度表（水银）：升温时，球部水银膨胀，水银热膨胀系数大于玻璃热膨胀系数，水银被挤进毛细管内；但在降温时，毛细管内的水银不能通过狭缝退回到球部，水银柱在此中断。因此，水银柱顶可指示出一段时间内的最高温度。（观测完需要人工将毛细管中的水银复位） 最低温度表（酒精）：观测时将游标调整到酒精柱的顶端，然后将温度表平放。升温时，酒精从游标和毛细管之间的狭缝通过，游标不动；温度下降时，液柱顶端表面张力使游标向球部方向移动。因此游标指示的温度只降不升，远离球部的一端将指示出一定时段的最低温度。
4、温度热滞系数的物理意义及特性
当测温元件从一个环境迅速地转移到另一个温度不同的环境时，温度测量仪表的示度不能立即指示新的环境温度，而是逐渐趋近于新的环境温度，这种现象称为温度表的热滞（或滞后）现象。
c 为比热容，M 为元件的质量，S 为有效散热面积，h 为热交换系数
λ=cM/hs 为热滞系数,单位为秒（s ）。
热滞系数特性：元件的热容量越小，散热面积越大，则λ越小；热交换系数h 的大小取决于环境介质性质和通风量。
★5、热滞误差计算
一支热滞系数为100s 的温度表，温度30℃时，观测环境20℃的空气温度，精度要求为0.1℃，需要多少时间才能观测？
环境温度恒定时的滞差：T 为元件温度，θ为环境温度；T-θ=0.1，T 0-θ=10，解出t 。
0ln T T θτθλ-=--0T e T τλθθ--=-
气温每小时升3℃，λ=300s，β=3/3600℃/s，求T-θ？
环境温度呈线性变化引起的滞差：T-θ= -βλβ=t/3600热滞系数越小，滞差越小
6、气温测量中一般采用哪些方法预防辐射误差
（1）屏蔽：使太阳辐射和地面辐射不能直接照射到测温元件上
（2）增加元件的反射率：使到达元件表面的短波辐射绝大部分被反射掉
（3）人工通风：促进元件与空气之间的热交换，减小两者之间的温差
（4）采用极细金属丝元件：细丝具有较大散热系数，较小的热容量，有利于热交换
Part6 湿度的测量
1、湿度参数的定义
（1）混合比γ：湿空气中水汽质量Mv与干空气质量Ma之比
（2）比湿q：湿空气中水汽质量Mv与湿空气总质量（Mv+Ma）之比
（3）水汽压e：e= γp/0.62198+γ大气压强为P
（4）饱和水汽压：
水面饱和水汽压еsw：固定气压、温度下，纯水面达到气液平衡时的水汽压
冰面饱和水汽压еsi：固定气压、温度下，纯冰面达到气固平衡时的水汽压
（5）相对湿度：压力为P、温度为T的湿空气，其水汽压e与饱和水汽压的比值的百分数（6）绝对湿度ρw：单位体积的湿空气中所含的水汽Mv/V，即:水汽密度、水汽浓度
（7）露点温度(Td)和霜点温度(Tf)：空气在水汽含量和气压不变的条件下，通过冷却达到饱和时的温度。
2、干湿球温度表的测湿原理
干湿球温度表是由两支型号完全一样的温度表组成。一支测气温，称干球温度表；另一支的球部包着包有保持浸透蒸馏水的纱布，称湿球温度表。湿球周围空气未达到饱和时，表面的水份蒸发，不断地消耗蒸发潜热，使湿球温度下降；同时，由于气温与湿球的温差使四周空气与湿球产生热交换。在稳定平衡的条件下，湿球温度表蒸发支出的热量将等于由于与四周空气热交换得到的热量。这样在得到干球温度和湿球温度后，根据道尔顿蒸发定律和牛顿换热公式就可求得空气湿度。
利用干湿表方程计算湿度的主要问题是确定干湿表系数A值。从定义可知，A值由热扩散系数hc和水汽扩散系数C决定，这两者都是通风速度的函数，所以，A值必然与风速有关。低温时，湿球纱布结冰时间长，会增加温度表滞后效应造成干湿球温度表的读数误差，导致测量产生较大的误差。因此在-10℃以下停止使用干湿球温度表。
3、毛发湿度表
利用脱脂人发具有空气潮湿时伸长，干燥时缩短的特性，制成毛发湿度表或湿度自记仪器。湿度从0~100% 时，毛发伸长2.5%，伸长量与湿度变化成正比。但毛发随相对湿度膨胀是非线性的，测湿精度较差，毛发湿度表通常在气温低于-10℃时使用。
4、露点仪
原理：若使空气通过一个光洁的金属镜面时等压降温，直到镜面上出现露（或霜），读取这瞬间的镜面温度，就是露点（或霜点）温度。此露点对应的饱和水汽压就是实际水汽压。露点温度的测量：一般5次取平均。先降温，镜面出现露点，记为Td—；再升温，最后一个
露珠消失，记为Td +；这是一次完整记录。Td=( Td —+ Td +)/2
影响露点仪测湿精度的因子：
（1）凯尔文效应
露滴的饱和水汽压高于平面饱和水汽压。因此，镜面的结露温度低于真实露点温度，误差约为-0.1℃。
（2）拉乌尔特(Rault)效应：
由于空气和镜面有杂质，特别是有一定量的可溶性物质时，使饱和水汽压低于同温度下的洁净空气和镜面的饱和水汽压。降低的数值与溶液的克分子浓度有关。这种效应将使测量的露点温度值偏高。
（3）部分压力效应：
仪器的空气循环系统可使测试空间内外存在一定的气压差。根据道尔顿分压定律，进入测试空间空气样本的水汽压，将按压差以同样的比例降低。如果要求水汽压测量的精度为0.5%，则在大气压力为1000 hpa 时，系统内外压差应小于5 hpa 。
（4）正确判断镜面凝结相态：
当露点温度低于0 ℃时，注意判断镜面的凝结相态。将水滴判断为冰晶，或将冰晶判断为水滴，都将造成测量误差。温度越低，误差越大。
（5）正确的操作：
操作不当将给测量结果带来较大误差。如降温太快，镜面将生成大露珠，导致测量偏低；将露珠蒸发完时，往往加热过量，导致测量过高。
5、高分子薄膜湿敏电容：是以高分子聚合物为介质的电容器，因吸收（或释放）水汽而改变电容值。它制作精巧，性能优良，常用在探空仪和遥测中。
6、碳膜湿敏电阻：利用吸湿膜片随湿度变化改变其电阻值的原理。用高分子聚合物和导电材料碳黑，加上粘合剂配成一定比例的胶状液体，涂覆到基片上组成的电阻片。这类元件测湿精度较干湿表低，主要用在无线电探空仪和遥测设备中。
Part7 气压的测量
1、气压
气压是大气压力的简称，数值等于单位面积上从所在地点往上直至大气上界整个空气柱的重量。气象部门采用百帕作为气压单位。1百帕 = 1毫巴 = 3/4毫米水银柱
2、本站气压和海平面气压
气象站气压表高度处测到的大气压强，称为本站气压，属于地方气候资料之一。
由于各测站海拔高度不同，本站气压不便于比较，为了绘制地面天气图，需要将本站气压换算到相当于海平面高度上的气压值，我们称之为海平面气压。 海平面气压的计算： 3、水银气压表的测压原理
应用托里拆里实验的原理。当外界气压升高时，大气压力会自动把水银槽中的水银压进管腔中使水银柱长高。反之，气压下降时，水银柱会自动降低，水银自动流回槽里。
4、压高公式及测压的标准条件p = ρ gH
标准条件是：（1）以0℃的水银密度为准，取 1.35951×104 kg ·m -3，符号为ρ（0） ,0,1222h h m t t h t γ-+=+: 18400(1)273m h m t =+设010m h P P ?=?
（2）取9.80665 m / s2为标准重力加速度（纬度45度的海平面上）
5、动槽式、定槽式水银气压表的特点
动槽式水银气压表的主要特点是标尺上有一个固定的零点。每次读数时，须将水银槽的表面调到这个零点处，然后读出水银柱顶的刻度。制作较容易，因有固定零点，观测手续比较麻烦，使用时间较长后，水银面有氧化物，调零点就不容易准确，常造成观测上的误差。
读数顺序：先读温度表；然后调水银面与象牙针相切；再调游标尺与水银柱顶相切；读数并记录，准确至0.1hPa。读数结束后，将象牙针与水银面断开。
定槽式水银气压表的最大特点是槽部没有调整水银面的装置，即没有固定零点。采用补偿标尺刻度的方法，解决零点位置的变动。在制造上要求较严格，但使用上，较为方便而精确。读数顺序：观测附温表；轻击管壁；调整游尺与水银柱相切；读数、记录并复读。
水银气压表读数须顺序经过仪器差、温度差、重力差三步订正才是本站气压。
6、空盒式气压表
感应部分：是一个圆形密闭的弹性金属空盒。感应元件是一组具有弹性的薄片。
机械部分和指示部分。
为了读取仪器的温度，空盒气压表还装有弧形的附属温度表。
原理：用金属或非金属材料制成扁圆形的空盒，或串接成空盒组。盒内常留有少量气体。在大气压力作用下，空盒变形，其中心位移量可表示气压的变化。
观测步骤：打开盒盖后，先读取附温准确至0.1℃。然后轻敲盒面（克服摩擦），待指针静止后再读数。读数时眼睛视线与指针重合，且垂直于刻度盘，准确至0.1 hPa。
空盒弹性后效：空盒测压元件的测压精度低于水银气压表。它具有弹性元件的缺点——弹性后效。有两个主要特点：（1）当气压变化停止后，空盒形变还继续一段时间（2）升降压曲线不重合（滞差环）。
空盒弹性温度效应：温度升高时，弹性力减弱。如果大气压力维持不变，在升温时空盒的厚度将变薄。补偿的办法有两种：双金属片补偿法和残余气体补偿法（结合使用）
7、振筒式压力传感器
振筒式气压传感器是利用弹性金属圆筒在外力作用下发生振动，当筒壁两边存在压力差时，其振动频率随压力差而变化。因为筒的谐振频率与压力之间有唯一的关系，所以测出频率就可计算出气压。但是，在校准时确定的这种关系还会受到温度和气体密度的影响，所以需要进行温度补偿和采用干空气。
Part8 蒸发的测量
1、蒸发量是指水面蒸发量：指一定口径的蒸发器中，在一定时间间隔内因蒸发而失去的水层深度，以毫米(mm)为单位，取一位小数。测定蒸发量的主要仪器（1）小型蒸发器（2）E-601B型蒸发器（3）超声蒸发传感器
2、一般情况下蒸发器安装在口缘距地面70cm高处。每天20时进行观测，测量前一天20时注入20mm清水（即今日原量）经24小时蒸发剩余的水量，蒸发量＝原量＋降水量－余量。结冰时用称量法测量，其它季节用杯量法或称量法均可。有降水时，应取下金属丝网圈；有强烈降水时，应随时注意从器内取出一定的水量，以防止溢出。
Part9 风的测量
1、风向是指风的来向。风速：2min的平均风速。风向：10°为一个单位
当风速低于0.25 m/s 时称为静风。地面风指离地平面10-12米高的风。
2、传递和指示风向的方法
风向标感应的风向必须传递到地面的指示仪表上，以触点式最为简单，风向标带动触点，接通代表风向的灯泡或记录笔电磁铁，作出风向的指示或记录，但它的分辨只能做到一个方位22.5°
精确的方法有自整角机和光电码盘。实际风向角——二进制码——格雷码
用光电转换方法把风向角度转换成二进制的角度编码。
使用格雷码，其最大的优点是每一个角度状态的变化只有一位二进数发生0/1的变化。
3、散热式风速计的原理
基本原理：一个被加热物体的散热速率与周围空气的流速有关。
热线风速仪是被电流加热的细金属丝或微型球体电阻，放置在气流中，其散热率与风速的平方根成线性关系。
4、声学风速计的原理
利用声波在大气中的传播速度与空气的温度和风速关系，测定风速。在一定距离内，声波顺风传播和逆风传播锁需要的时间有一定差别，测得这个时间差即可得到气流的速度。
5、激光风速仪
激光通过大气层时，大气层中的气溶胶粒子对入射光有散射效应，而运行的气溶胶粒子将使散射光的频率产生多普勒频移效应。在接收器内比较发射的参考光和散射光的频差，就可确定运载气溶胶粒子的气流速度。
6、测风仪器的安装、如何保证观测资料的代表性
测风仪器必须垂直安装；安装测风仪器的杆不能太粗，否则会改变气流的自然状况；仪器应安装在杆的顶端，如果需要安装在杆的中间，则应使用一定长度的横臂，以使风速仪器远离杆柱。由于风比起其它要素来说，更容易受到地形特征的影响。因此，对测风仪器的安装，要尽可能地减小地形地物的影响，以提高记录的准确性和代表性。
Part10 高空温压湿风的探测
1、高空风的探测方法
气球测风、单经纬仪定点测风、双经纬仪基线测风、雷达测风(一次雷达、二次雷达)、GPS 卫星导航测风
2、气球测风的基本原理
把与气球同体积的空气重量与氢气重量之差，称为总举力E。
把总举力与气球的球皮和附加物产生的重力之差称为净举力A。
气球在上升过程中，净举力保持恒定（满足：球内部的气体压力接近于周围的空气压力、气球内外的温度相等、球内氢气的质量在放球观测的时段基本不变的条件）
3、测风气球的理论升速与实际升速
在2公里高度以内，实际升速要比计算升速大20%~30%，而且越靠近地面，误差越大，起作用的主要因子是空气的乱流运动的影响。
在2~12公里内，实际升速和计算升速比较接近，其原因主要是空气密度随高度减小使升速加大的影响基本上和球内氢气向外渗透使升速减小的影响基本上互相抵消
在12公里以上，实际升速比计算升速小，且越向上越小，这主要是由于随着施放时间的增加，球内氢气渗透量增加从而使升速减小的影响超过了空气的密度的减小而使升速增大的影响。
4、影响气球升速的因素 气球的升速公式：
（1）A 与B 影响：升速与净举力A ，球皮及附加物重量B 重量有关，要使升速增大，必须要增大A 或减小B 。
（2）空气密度ρ的变化：气球的升速是随空气密度的减小而缓慢增大的，也就是说升速随高度的增高而缓慢增大
（3）空气阻力系数c ：理论计算中，阻力系数取为常量0.4。实际上，在乱流很强时，空气阻力系数减小，使实际升速比计算值偏高，在低空，尤其在白天，这一因素影响很大。
（4）大气中垂直气流对升速的影响很大，尤其是在山区，在山的迎风坡，气流上升运动强，背风坡下降运动强，都直接影响升速。
（5）渗透和扩散的影响：随着高度的增加，渗透会越来越大，使升速逐渐减小。
（6）畸形和上升中的翻滚，阻力增大，气球升速变小。
5、单经纬仪定点测风
原理：是指通过一台经纬仪在一个固定点观测气球的移动来确定高空的风向和风速。
在观测点施放一个具有标准升速的气球，某一瞬时，气球在空间的位置对地面有一个垂直投影点，测得在某一个时段内气球投影点的位移，就是气球在这段时间里的水平位移，据此就可以测定这一时段所对应的高度上的风向和风速。单经纬仪测风简便易行，但由于实际升速偏离所假定的升速，因而误差较大。
各风层的风向，可通过量正北与各线之间的夹角加减180°求得。
各分钟内气球在各层中所移动的距离，并分别用所经过的时间（60秒）去除，就得到每一层高度上单位时间的平均风速（米/秒）。
6、双经纬仪定点测风
双经纬仪基线测风，就是用两架经纬仪架设在已知距离的两个测点上，同时观测气球的运动，读出仰角和方位角并通过计算求出气球的高度。
两观测点之间的连线称为基线。由于气球高度是实测的，因而准确度较高。
7、高空风向的计算
用角度表示风向，是把圆周分成360度，北风(N)是0度(即360度)，东风(E)是90度，南风(S)是180度，西风(W)是270度。横向为x 轴，纵向为y 轴。<0，>0反向。
8、雷达测风
利用雷达测定飞升的气球位置。不仅测定气球的角座标，而且能测定气球与雷达的距离，即36101B
A A )(b +=ρρω
斜距。由仰角、方位角、斜距计算高空风。
雷达测风法又可分为一次雷达测风法和二次雷达测风法。
前者是利用气球上悬挂的金属反射体反射雷达发射的脉冲信号，测定气球角座标和斜距。后者利用气球悬挂的发射回答器，当发射回答器受雷达发射的脉冲激励后产生回答信号，由回答信号测定气球角座标和斜距。
9、雷达探测——主动遥感技术
包括：天气雷达、测云雷达、风廓线雷达和探空雷达
Part11 辐射和日照时数的观测
1、常用的辐射量
辐照度（E）：又称辐射通量密度，是指单位时间内投射到单位面积上的辐射能，即观测到的瞬时值。单位为W/m2
曝辐量（H）：又称辐射通量，指一段时间内的辐照度总量。单位MJ/m2，1MJ=106W·s
2、辐射观测主要是太阳短波辐射（0.29~3.0um）和长波辐射（3~100 um）
太阳直接辐射（S）：包括来自太阳面的直接辐射和太阳周围一个狭窄的环形天空辐射。
散射辐射（Ed↓）：太阳辐射经过大气、气溶胶以及云的散射和反射后，从天空2π立体角以短波形式向下传输，到达地面的那部分短波辐射，又称天空辐射。
总散射（Eg↓）：到达地面的太阳散射辐射和太阳直接辐射之和。Eg↓=S L+ Ed↓
反射辐射（Er）：总辐射到达地面后被下垫面向上反射的那部分短波辐射。
全辐射（E）：短波辐射与长波辐射之和。
向上全辐射E↑= Er↑+E L↑，向下全辐射E↓= Eg↓+ E L↓，E L为长波辐射
净全辐射（E*）：向下全辐射（短波辐射与长波辐射之和）与向上全辐射之差。
3、总辐射表（辐射传感器）的外玻璃罩为半球形双层石英玻璃，既能防风，又能透过短波辐射，双层罩的作用防止了外层罩红外辐射的影响，减少测量误差。白色挡板挡住太阳辐射对机体下部的加热，又防止仪器水平面以下的辐射对感应面的影响。
总辐射表感应面朝下，即可测定短波反射辐射。
长波辐射表构造与外观与总辐射表基本相似，不同的是玻璃罩内镀上硅单晶，使短波辐射不能到达感应面。
4、暗筒式日照计和聚焦式日照计
太阳照射时间的长短称为日照时数，简称日照。
暗筒式日照计利用阳光透过仪器上的小孔射入筒内，使涂有感光药剂的日照纸上留下感光痕迹线，来计算日照时数的。
聚焦式日照计是利用太阳光经玻璃球聚焦后烧灼日照纸留下的焦痕来记录日照时数的。
暗筒试日照计能全年比较能准确的观测日照的准确性，但缺点需要准确的仪器安装。
聚焦式日照计较方便的观测出日照，但在雨天，雪天不宜使用。
Part11 自动气象站
1、何谓自动气象站，如何分类？
自动气象站是一种能自动地观测和存储气象观测数据的设备。如果需要，可直接或在中心站
编发气象报告，也可以按业务需求编制各类气象报表。
按提供数据的时效性：实时自动气象站、非实时自动气象站
根据对自动气象站人工干预情况：有人自动站、无人自动站
2、自动气象站的基本构成和工作原理
自动气象站由硬件和系统软件组成，硬件包括：传感器、采集器、电源和计算机；软件包括：信息采集软件和业务应用软件。①通过传感器和数据采集器采集数据②工程量→物理量③可视化显示③分类存储④分发系统
3、自动气象站的主要功能
数据采集、处理、存储、传输、质量控制，运行监控功能，气象业务处理功能
4、自动气象站常用的传感器
变形元件：双金属片（温度计）、毛发（湿度表）和碳膜湿敏电阻、空盒式（气压表）
电子元件：热敏电阻和铂电阻（温度表）、高分子薄膜湿敏电容和碳膜湿敏电阻
气压——振筒式、膜盒式气压传感器
气温——铂电阻温度传感器
湿度——湿敏电容湿度传感器
风向——单翼风向传感器
风速——风杯风速传感器
雨量——翻斗式雨量传感器
蒸发——超声测距蒸发量传感器
辐射——热电堆式辐射传感器
地温——铂电阻地温传感器
日照——直接辐射表、双金属片日照传感器
5、自动气象站的数据采样顺序如何？
采样顺序：气温、湿度、降水量、风向、风速、气压、地温、辐射、日照、蒸发
Part12气象卫星遥感与应用
1、气象卫星的观测优势
1)遥感技术:传感器“远离”被观测对象
2)大范围、全球均匀一体的观测
3)多要素、多圈层综合观测
4)具有高时空分辨率特点，及全天候、三维观测手段
2、卫星轨道周期
（1）椭圆轨道T2 = 4π2a3 / μ卫星轨道周期的平方与轨道半长轴的立方成正比。
（2）圆轨道T2 = 4π2(R+H)3 / μ
3、升交点:卫星由南半球飞往北半球那一段轨道称为轨道的升段, 轨道的升段与赤道的交点称升交点。
截距(L)：连续两次升交点之间的经度间隔。L=T*15度/小时。
轨道倾角(i)：指赤道平面与轨道平面间的（升段）夹角。
最新大气探测学复习题
大气探测学复习题 1、大气探测按照探测方法分：目测（云、能、天）、直接探测（探测仪 器与被测大气直接接触，如玻璃液体温度表测量气温的方法。目前直接探测正向遥测方向发展，如自动站的温度传感器）和遥感（又称间接探测，指仪器与被测大气不直接接触进行的探测，分为主动遥感和被动遥感）三种。 2、大气探测按照探测范围分：地面气象观测和高空气象探测两种。按 照探测平台分：地基探测、空基探测和天基探测。按照探测时间分：定时观测和不定时观测。WMO又把定时观测分为基本天气观测和辅助天气观测，两者均参与全球气象资料的交换。 3、一个比较完整的现代化大气探测系统，包括探测平台（基础）、探测 仪器（核心）、通讯系统（纽带）、资料处理系统（不可或缺）。 4、大气探测学主要研究内容：研究大气探测系统的建立原则和方法， 以便获得有代表性的全球三维空间分布的气象资料；制定大气探测技术规范来统一各种观测技术和方法，使其标准化，确保气象资料具有可比较性；研制探测仪器标准计量设备，制定计量校准方法，确保测量结果的准确性。 5、传感器或测量系统的校准是确定测量数据有效性的第一步。校准是 一组操作，是指在特定条件下，建立测量仪器或测量系统的指示值雨相应的被测量（即需要测量的量）的已知值之间的关系。主要确定传感器或测量系统的偏差或平均偏差、随机误差、是否存在任何阈值或非线性响应区域、分辨率和滞差。 6、校准结果有时可以用一个校准系数或一序列校准系数表示，也可以 采用校准表或校准曲线表示。 7、随机误差是不可重复的，也是不可消除的，但是它能够通过在校准 时采用足够次数的重复测量和统计方法加以确定。 8、根据国际标准化组织（ISO）的定义，标准器可分基准、二级标准、 国际标准、国家标准、工作标准、传递标准、移运式标准等。基准设置在重要的国际机构或国家机构中。二级标准通常设置在主要的校准实验室中。工作标准通常是经过用二级标准校准的实验室仪器。工作标准可以再野外场地作为传递标准使用。传递标准既可用于实验室也可在野外场地使用。
(完整版)大气探测学习题整理
大气探测从原理上区分有哪几种方法？ 大气探测从原理上一般分为直接测量和遥感测量 直接测量：探测器（感应）直接放入大气介质中，测量大气要素。直接测量包括现场测量和遥测两种方式。遥感探测：通过大气中传播的要素信息反演出大气要素的时空分布。遥感测量课一份为主动遥感和被动遥感 大气探测的”三性”要求是哪些?如何保证大气探测资料的代表性和可比性？ 三性：准确性、代表性、比较性。准确性反映测量值与真实状况的差别，我们希望准确性要适当的高（即误差要小到慢速使用目的的要求）。代表性是指所测得的某一要素值，在所规定的精度范围内，不仅能够反映观测站该要素的局地情况，而且能够代表观测站周围一定范围内该要素的平均情况。代表性分为空间代表性和时间代表性，指观测资料所能代表的空间范围是时间间隔。我们对观测资料的代表性要求，与分析和应用的各种现象的时间和空间尺度两者均有关 代表性分为空间代表性和时间代表性。要保证大气探测资料的空间代表性，原则上要确定台站地形具有典型性。站址的选择、观测站的建立要防止局地地形地物造成大气要素不规则变化。一般说来，平原地区的台站资料代表性较好，山区、城市台站资料代表性较差。要保证时间代表性，则要保证大气要素观测的同时性 要保证大气探测资料的可比性，则要求观测时间、观测方法、仪器类型、观测规范、站台地理纬度、地形地貌条件等的一致性 淡积云、浓积云、秃积雨云、鬃积雨云，它们之间的区别界限是什么？ 由淡积云-浓积云-秃积雨云-鬃积雨云的对流增强时依次发展形成的为低空积状云的四个阶段。当对流减弱，云内下沉气流占主导作用时，云体将逐渐瓦解消散，演变成其它的云。（1）淡积云；云的个体不大，轮廓清晰，底部较平，顶部呈圆弧形凸起，垂直发展不旺盛，云底较扁平，薄的云块呈白色，厚的云块中部有淡影。分散在空中，晴天常见。浓积云：云的个体高大，轮廓清晰，底部较平、阴暗，垂直发展旺盛，垂直高度一般大于水平宽度，顶部呈圆弧形重叠凸起，很象花椰菜。秃积雨云：这种云是浓积云向鬃积雨云发展的过渡阶段。云顶已开始冻结，云顶花椰菜形的轮廓渐渐模糊，丝絮状结构还不太明显，云体其余部分仍具有浓积云特征。这是积雨云的初始阶段，存在时间较短促。鬃积雨云：这种云是积雨云发展的成熟阶段。由秃积雨云发展而成。云顶白色，丝絮状结构明显，常呈马鬃状和铁砧状，底部阴暗，气流混乱 云的观测的主要内容是什么？ 主要内容是判定云状、估计运量、测定云高、选定云码 简述云形成的基本过程 云的形成过程是空气中的水汽由各种原因达到过饱和而发生凝结或凝华的过程 水汽要凝结成水滴或凝华成冰晶而形成云，必须具备两个基本条件：一是要有水汽凝结核，二是要有水汽过饱和，二者缺一不可。大气中一般不缺乏凝结核，因此，形成云的最关键问题，还在于应有水汽的过饱和 气象能见距离为10千米，问在10千米处有一以天空为背景视角大于30′的白色建筑物是否能见？为什么？ 不能。能见度是指视力正常（对比视感阈为0.05）的人，在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨认出目标物（黑色，大小适度）的最大水平距离；所以在10千米处有一以天空未背景视角大于30°的白色建筑物不能看见 浮尘与霾、霾与轻雾的区别 形成浮尘的沙尘是由远处传播而来，而霾不是。一般浮尘的能见度更小，并且垂直能见度也不大。霾常出现在干燥时期，浮尘不一定。霾和轻雾的组成不同，霾是大量沙尘漂浮在空气
《大气探测学》课后答案
《大气探测学》习题参考答案 第1章绪论 1．大气探测学研究的对象、范围和特点是什么？ 大气探测是对表征大气状况的气象要素、天气现象及其变化过程进行个别或系统的连续的观察和测定，并对获得的记录进行整理。研究范围是近地层大气、高空大气以及一些特殊区域的大气（如大气边界层，城市热岛环流，峡谷风场，海陆风场等）。大气探测的特点：随着科学技术的发展，大气探测的要素量和空间范围越来越大。分为近地面层大气探测、高空大气层探测和专业性大气探测。近几十年来，作为主动遥感的各种气象雷达探测和作为被动遥感的气象卫星探测，以及地面微波辐射探测等获得较多信息的大气探测方法，正在逐步进入常规大气探测领域。这些现代大气探测技术应用于大气科学的研究领域，极大的丰富了大气探测的内容。 2．大气探测的发展主要有那几个时期？ ①创始时期。这是在16世纪末发明第一批大气探测仪器以前的漫长时期，这期间发明了相风鸟、雨量器和风压板等，不能对大气现象进行连续记录。 ②地面气象观测开始发展时期。16世纪末，随着气象仪器的发明，开始了气象要素定量测量阶段。 ③高空大气探测的开始发展时期。这时期陆续有人采用系留气球、飞机及火箭携带仪器升空，进行高空大气探测。 ④高空大气探测迅速发展时期。这时期，前苏联、德国、法国、芬兰等国家都开始研制无线电探空仪，以及其他高空探测技术，为高空大气探测事业开辟了新的途径。 ⑤大气探测的遥感时期。1945年美国首次将雷达应用于气象观测，后来发射了气象火箭和探空火箭，把探测高度延伸到了500千米。 ⑥大气探测的卫星遥感时期。这个时期，大气探测不仅从根本上扩大了探测范围，也提高了对大气探测的连续性。 3．简述大气探测原理有那几种方法？ ①直接探测。将探测元件直接放入大气介质中，测量大气要素。应用元件的物理、化学性质受大气作用而产生反应作用的原理。 ②遥感探测。根据电磁波在大气中传播过程中信号的变化，反演出大气中气象要素的变化，分为主动遥感和被动遥感。 ③施放示踪物质。向大气施放具有光学或金属性质的示踪物质，利用光学方法或雷达观测其随气流传播和演变规律，由此计算大气的流动状况。 ④模拟实验。有风洞模拟和水槽模拟。风洞模拟大气层边界层风、温及区域流场状况。水槽模拟大气层环流、洋流、建筑物周围环境流场特征。可调控温度场，模拟大气边界层的温度层结。 4．大气探测仪器的性能包括那几个？ ①精确度。即测量值与实际值的接近程度。又包括仪器的精密度和准确度。精密度考察的是连续测量值彼此相互间的接近程度。准确度考察的是测量值与实际值的接近程度。探测仪器的精确度取决于感应元件的灵敏度和惯性。 ②灵敏度。即单位待测量的变化所引起的指示仪表输出的变化。 ③惯性（滞后性）。即仪器的动态响应速度。具有两重性，大小由观测任务所决定。 ④分辨率。即最小环境改变量在测量仪器上的显示单位。 ⑤量程。即仪器对要素测量的最大范围。取决于所测要素的变化范围。 5．如何保证大气探测资料的代表性和可比性？ 代表性分为空间代表性和时间代表性。要保证大气探测资料的空间代表性，原则上要确定台站地形具有典型性。站址的选择、观测站的建立要防止局地地形地物造成大气要素不规则变化。一般说来，平原地区的台站资料代表性较好，山区、城市台站资料代表性较差。要保证时间代表性，则要保证大气要素观测的同时性。 要保证大气探测资料的可比性，则要求观测时间、观测方法、仪器类型、观测规范、站台地理纬度、地形地貌条件等的一致性。 第2章云的观测
大类招生共用《大气探测学》知识点总结
《大气探测学》知识点总结 说明： 1、不要求记住公式，试卷上会给出公式，但需明白公式中各项意义 2、考题题型有判断题、填空题、单选题、简答题与计算题 复习提纲： 一.绪论 大气探测的定义 大气探测是对表征大气状况的气象要素、天气现象及其变化过程(以及化学成分)进行个别或系统的、连续的观察和测定，并对获得的记录进行整理。 大气探测的发展历史 始创时期（16世纪之前） 相风乌、雨量器、风压板等 地面气象观测发展阶段（ 16世纪末开始） 1593年，意大利人伽里略发明了气体温度表 1643年，托里拆利发明了水银气压表 1783年，瑞士德索修尔发明了毛发湿度表 高空气象探测发展阶段（ 18世纪末开始） 二十世纪初，无线电探空仪 四十年代中期，气象火箭 大气遥感发展阶段（ 20世纪40年代开始） 二十世纪四十年代初，天气雷达 1960年4月，气象卫星 我国气象探测的组织 基准气候站：一般300-400公里设一站 基本气象站：一般不大于150公里设一站 一般气象站：一般50公里左右设一站 高空气象站：一般300公里设一站，每天探测2次或3-4次。(8:00,20:00北京时) 大气探测原理 直接测量：感应元件置于待测介质之中，根据元件性质的变化，得到描述大气状况的气象参数。如：温度表 遥感探测：根据大气中声、光、电磁波等信号传播过程中性质的变化，反演出大气要素的时空变化。可以分为主动遥感和被动遥感两种方式。如：雷达卫星 大气探测仪器的性能指标和误差 准确度：仪器的测量值（已做各种订正后）与真值的符合程度。准确度考察的是测量值与实际值的接近程度。反映的是系统误差和随机误差的合成大小，常用相对误差来表示，其值越小，准确度越高。 灵敏度：仪器的灵敏度就是它的示度在被测要素改变单位物理量时所移动的距离、旋转的角度或显示输出量的大小。 惯性（滞后性）：具有两重性，一般要求惯性的大小由观测任务所决定 自动平均能力：探空仪惯性小；湍流探测惯性很小；地面气象台站观测惯性适当大点 分辨率：仪器的分辨率——导致一个测量系统响应值变化的最小的环境改变量，它和量程及
大气探测学复习思考题(2019版)-11页文档资料
大气探测学复习思考题（2011版）一、写出下列云状的国际简写或由国际简写写出云状学名 浓积云 Cu cong 碎积云 Fc 淡积云 Cu hum 秃积雨云 Cb calv 鬃积雨云 Cb cap 荚状层积云 Sc lent 堡状层积云 Sc cast 透光层积云 Sc tra 积云性层积云 Sc cug 蔽光层积云 Sc op 层云 St 碎层云 Fs 雨层云 Ns 碎雨云 Fn 透光高层云 As tra 蔽光高层云 As op 透光高积云 Ac tra 蔽光高积云 Ac op 堡状高积云 Ac cast 第 1 页
荚状高积云 Ac lent 积云性高积云 Ac cug 絮状高积云 Ac flo 毛卷云 Ci fil 密卷云 Ci dens 伪卷云 Ci not 钩卷云 Ci unc 匀卷层云 Cs nebu 毛卷层云 Cs fil 卷积云 Cc 二、解释名词 大气科学、大气探测、气象资料的代表性、气象资料的准确性、气象资料的比较性、云、、云量、天气现象、气象能见度、气象光学距离、气温、摄氏温标、华氏温标、热电现象、热滞系数、百叶箱、湿度、露点温度、盖﹒吕萨克尺度、气压、本站气压订正、海平面气压订正、风、阵风、降水量、蒸发量、积雪、太阳常数、直接辐射、雾、环日辐射、散射辐射、全辐射、净辐射、日照时数、高空测风、单经纬仪定点测风、双经纬仪基线测风、一次雷达、二次雷达、测风雷达的测角原理、等信号强度法、自动气象站、遥感、主动式大气遥感探测、被动式大气遥感探测、激光雷达、声雷达、可见光探测、红外辐射探测、微波探测、大气边界层探测、气象塔、对比视感阈 第 2 页
大气探测学能见度知识点
大气探测学 第3章能见度的观测 1、能见度主要受悬浮在大气中的固体和液体微粒引起的大气消光的影响。其估计值依赖于个人的视觉和对“可见”的理解水平，同时受光源特征和透射率的影响。 2、能见度概念得到广泛应用，一是因为它是表征气团特性的要素之一，二是因为它是与特定判据或特殊应用相对应的一中业务性参量。 3、一般意义上的能见度，是指目标物的能见距离，即观测目标物时，能从背景上分辨出目标物轮廓和形体的最大距离。当能从背景上分辨出目标物轮廓和形体时，通常称目标物“能见”。 4、目标物的最大能见距离有两种定义法。一种是消失距离，它是指当观测者逐渐退离目标物，直至目标物从背景上可以辨别时的最大能见距离。另一种是发现距离，它是指当观测者从远处逐渐走近目标物，直至将目标物从背景上辨认出来时的最大能见距离。 5、目标物的消失距离要比发现距离大。 6、按照观测者与目标物的相对位置，能见度分为水平能见度、垂直能见度和倾斜能见度。 7、垂直能见度和倾斜能见度对地面向上观测云或其他空中目标物以及从空中向下观测目标物有影响。 8、能见度影响因子：目标物的背景的亮度对比、观测者的视力—对比视感阈（白天）、大气透明度。 9、目标物和背景的色彩不同也影响到能见与否，但色彩的感觉只有在足够的光亮度条件下才能产生。亮度对比相对于色彩对比在目标物识别中显得更重要，是起决定作用的因素。 10、最小亮度的对比值叫做人眼的对比视感阈，取决于两个因素：视场内照明情况，即场光亮度；目标物视张角。场光亮度越低，目标物视张角越小。白天，对比视感阈变化不大，黄昏时，对比视感阈迅速增大。 11、柯什密得提出将0.02作为正常视力的人，在白昼野外，观测比较大的物体（如视张角大于0.5°）时的对比视感阈值，此值对应于消失距离值。而对应于发现距离，对比视感阈可取为0.05。 12、在白天光照条件下眼睛的感光效率在波长为550nm时达到最大值。在夜间暗光条件下，最大感光效率与507nm波长相对应。 13、大气透明程度是影响能见度的主要因子。 14、大气中气体分子及悬浮微粒通过散射、吸收及反射等机制对光起衰减作用，导致目标物固有亮度减弱，这一现象称之为物光减弱。 15、空气元对场入射光的散射，使空气层本身有了亮度，从而使空气层像一层亮纱附加在目标物上，使目标物亮度增强，这一现象称之为气幕光增强。 16、纯大气分子影响时，最大能见度可达277km，而在雾和沙尘暴天气中的能见度可低达几十米，甚至只有几米。 17、目标物的能见与否与目标物和背景的亮度对比有关。由于大气中分子和悬浮微粒的影响，人眼见到的目标物亮度（称之为视亮度）与目标物固有亮度是不一样的，同样，背景的视亮度与其固有亮度也不同。 18、气幕光的强度随着水平空气柱长度的增加而增加，当空气柱为无穷长时，此
2011-2012大气探测学试卷
南京信息工程大学试卷 2011 － 2012 学年第二学期大气探测学课程试卷( A 卷) 本试卷共 1 页；考试时间 120 分钟；任课教师；出卷时间 2012 年 06 月 系专业班 学号姓名得分 一、单项选择（每个1.5分，共30分） 1.我国地面气象观测规范中，按云的外形特征、结构特点和云底高度，将云分为________。 A：三族，九属，二十类 B ：三族，十属，二十九类 C：四族，十属，二十九类 D ：四族，十属，二十类 2、使用最低温度表测量最低温度时，读数时读。 A. 游标远离球部的一端 B. 游标靠近球部的一端 C. 液柱的长度 3.下列哪种视程障碍现象出现的能见度范围与其它不同_____。 A：雾B：雪暴 C：沙尘暴D：霾 4.云空云量为Ac tra 4成、Cu cong 2成、Fc 1成。则云量记为________。 A：10/3 B：7/2 C：7/3 D： 7/1 5.低而均匀的云层，云底很低，象雾，但不接地，常笼罩山顶或较高的建筑，昼间呈灰色或灰白色，夜间地面有灯光照映或有积雪反光时，多呈白色或淡红色，无灯光照映，呈黑色。具有这样特征的云指的是________。 A：层云B：层积云 C：高层云D：卷层云 6.气象上常用的液体气压表是水银气压表，下列有关水银的特点，哪个选项是错误的________。 A：水银的密度比较大B：水银蒸气压很大 C：水银不沾湿玻璃D：水银的性能很稳定 7.定槽式水银气压表表身刻度要比动槽式短一些，在我国1mmHg的实际长度只有。 A：0.96mm B：0.97mm C：0.98mm D：0.99mm 8.风定时观测时，记录的风速是________分钟的平均风速，取整数。 A ：10 B：5 C：3 D：2 9．（）是测量高空温压湿的最主要的方法 A：探空气球携带无线电探空仪升空B：气象卫星装载的各种遥感仪器反演温湿风C：由地基遥感设备进行高空间和时间密度的探测D：机载仪器测量
(完整版)大气探测学-复习题及答案(2)
第1章绪论 1．大气探测学研究的对象、范围和特点是什么？ 大气探测是对表征大气状况的气象要素、天气现象及其变化过程进行个别或系统的连续的观察和测定，并对获得的记录进行整理。研究范围是近地层大气、高空大气以及一些特殊区域的大气（如大气边界层，城市热岛环流，峡谷风场，海陆风场等）。大气探测的特点：随着科学技术的发展，大气探测的要素量和空间范围越来越大。分为近地面层大气探测、高空大气层探测和专业性大气探测。近几十年来，作为主动遥感的各种气象雷达探测和作为被动遥感的气象卫星探测，以及地面微波辐射探测等获得较多信息的大气探测方法，正在逐步进入常规大气探测领域。这些现代大气探测技术应用于大气科学的研究领域，极大的丰富了大气探测的内容。 2．大气探测的发展主要有那几个时期？ ①创始时期。这是在16世纪末发明第一批大气探测仪器以前的漫长时期，这期间发明了相风鸟、雨量器和风压板等，不能对大气现象进行连续记录。 ②地面气象观测开始发展时期。16世纪末，随着气象仪器的发明，开始了气象要素定量测量阶段。 ③高空大气探测的开始发展时期。这时期陆续有人采用系留气球、飞机及火箭携带仪器升空，进行高空大气探测。 ④高空大气探测迅速发展时期。这时期，前苏联、德国、法国、芬兰等国家都开始研制无线电探空仪，以及其他高空探测技术，为高空大气探测事业开辟了新的途径。 ⑤大气探测的遥感时期。1945年美国首次将雷达应用于气象观测，后来发射了气象火箭和探空火箭，把探测高度延伸到了500千米。 ⑥大气探测的卫星遥感时期。这个时期，大气探测不仅从根本上扩大了探测范围，也提高了对大气探测的连续性。 3．简述大气探测原理有那几种方法？ ①直接探测。将探测元件直接放入大气介质中，测量大气要素。应用元件的物理、化学性质受大气作用而产生反应作用的原理。 ②遥感探测。根据电磁波在大气中传播过程中信号的变化，反演出大气中气象要素的变化，分为主动遥感和被动遥感。 ③施放示踪物质。向大气施放具有光学或金属性质的示踪物质，利用光学方法或雷达观测其随气流传播和演变规律，由此计算大气的流动状况。 ④模拟实验。有风洞模拟和水槽模拟。风洞模拟大气层边界层风、温及区域流场状况。水槽模拟大气层环流、洋流、建筑物周围环境流场特征。可调控温度场，模拟大气边界层的温度层结。 4．大气探测仪器的性能包括那几个？ ①精确度。即测量值与实际值的接近程度。又包括仪器的精密度和准确度。精密度考察的是连续测量值彼此相互间的接近程度。准确度考察的是测量值与实际值的接近程度。探测仪器的精确度取决于感应元
《大气探测学》课程教学大纲
《大气探测学》课程教学大纲 （32学时） 一、课程基本情况 二、课程性质与作用 该课程是了解天气及气候变化及其发展规律的基础，同时也是进行天气预报和气候预测之根本。当今社会科技水平的发展日新月异，其在本课程中的体现尤为明显，气象观测与传感技术、电子技术、计算机技术以及通信技术的关系十分密切，气象观测的发展有赖于后者技术水平的更新，因此本课程可以所说是发展相对较快的学科。该课程涉及面广、实践性强。其任务在于学习地面、高空常规观测的仪器结构、原理，观测项目、观测方法以及最新技术的发展方向，其可为后续专业课程提供必要的专业基础，也将为学生毕业后从事气象部门各轨道业务的工作、气象科学研究和相应的业务管理工作提供必要的知识与技术的储备。 三、课程培养标准 通过《大气探测学》课程，应使学生了解大气探测的发展历史，基本的探测原理和方法；掌握温度、湿度、气流、辐射能及天气现象等观测仪器的结构、原理及观测方法；使学生对现代气象观测的项目、观测仪器及原理、观测规范和观测方法有一个基本认识和了解，为后期的专业课程学习及工作中的天气分析预报、气象科学研究、业务管理工作和各轨道建设提供一定的适应能力与基础。 本课程具体完成培养方案中以下指标，重点完成指标1.2、2.1、2.2。
四、课程教学内容与学时分配
注：★表示重点内容，△表示难点内容 五、实验教学内容与安排 无 六、课程考核 表1 课程培养标准三级指标对应的考核环节
表2 考核细则 七、教材与参考资料 推荐教材： 大气探测原理与方法，张文煜，袁九毅，北京：气象出版社，2007 参考教材： [1] 现代气象观测，张蔼琛，北京：北京大学出版社,2007 [2] 《地面气象观测规范》，中国气象局，北京：气象出版社，2006 [3]《气象仪器和观测方法指南》（第六版），中国气象局，北京：气象出版社 撰写人：王磊审核人： 2015年5月
大气探测学-习题及答案-单元复习要点
单元复习要点 《大气探测学》第1单元复习要点 1、名词解释：大气探测的精确度、灵敏度、惯性、分辨率、量程、代表性、比较性。 2、简述大气探测的对象、任务和特点。 3、熟记三族、十属、二十类云的中文名和国际简写。 4、解释积状云、层状云、波状云的形成机理和基本特征。 5、解释卷积云与高积云、高积云与层积云各有何异同？ 6、解释卷层云与高层云、高层云与雨层云、雨层云与层云有何异同？ 7、解释荚状、堡状、絮状云、钩状云的形成机理，各代表什么气层状况？ 8、解释碎积云、碎层云、碎雨云的外形与成因有何不同？ 9、简述对流云从淡积云Cu hum发展到鬃积雨云Cb cap的物理过程。 10、熟记CH、CM、CL云码所代表的云属、云状及其天气意义和演变规律。 11、能见度的器测法主要有哪几种，说明它们的优缺点和探测原理。 12、请写出水平均一大气的目标物亮度方程，并说明方程各项的意义。 13、请写出人眼所见目标物的总视亮度方程，并说明方程各项的意义。 14、请写出目标物一水平天空背景亮度对比度衰减规律方程，并说明各项意义。 15、说明浮尘与霾；霾与轻雾；浮尘、扬沙、沙尘暴及尘卷风天气现象的形成机理，并写出其符号。 16、简述形成连续性、间歇性和阵性降水的物理机理及判断特征。 17、译出下列电码：10025，11308，29060，39665，40026， 52146，54000，60032。 《大气探测学》第2单元复习要点 1.什么叫温标？常用温标有哪几种？如何换标？ 2.试述玻璃温度表测温原理。 3.试述最高最低温度表测温原理。 4.试述双金属片测温原理。 5.试述平衡和不平衡电桥测温原理。 6.推导线性化输出平衡电桥电阻r1,r2,r3的计算式。 7.说明温度热滞系数的物理意义及特性。 8.如何测定温度表的热滞系数? 9.一支热滞系数为100S的温度表，温度30℃时，观测环境20℃的空气温度，精度要求为0.1 ℃，需要多少时间才能观测？
(完整版)《大气探测学》复习重点
Part1 绪论 1、大气探测学研究的定义、范围和特点 定义：大气探测主要针对地球大气对表征大气状况的要素（即气象要素）、天气现象及其变化过程进行系统的、连续的观察和测定，并对获得的记录进行整理。 范围：大气探测分为近地面层大气探测（0~3000m）和高空大气探测（3000m以上）。通常把1.5km以下高度的大气探测成为边界层大气探测。 特点：为天气预报、气象信息、气候分析、科学研究和气象服务提供重要的依据。 2、发展历程 1643年托里拆利于发明水银气压表－－标志性仪器（精度：0.1hPa；相对误差：1/10000）1902年欧洲建立了第一个气象台站网（7个气象站、35个降水站）实现了时间和地域的同步连续观测 1920s，出现了无线电探空仪，发展了高空风探测技术 1940s开始，利用火箭使探测高度从平流层底部，对流层顶部扩展到了100公里的高度 3、我国的地基探测系统（气象业务组织） 国家基准气候站：一般300-400公里设一站，每天观测24次。 国家基本气象站：一般不大于150公里设一站，每天观测8次。 国家一般气象站：一般50公里左右设一站，每天观测3次或4次。 高空气象站：一般300公里设一站，每天探测2次，探测高度25~30km。 4、探测原理 直接探测：感应元件与大气等被测对象直接接触，根据元件性质的变化，得到描述大气状况的气象参数。 遥感探测：根据波（电磁波、声波）在大气中传播过程中信号的变化，间接反演大气要素的变化。分为主动遥感（发射能量）和被动遥感（不发射） 5、大气探测仪器的性能指标 灵敏度：指单位待测量的变化所引起的指示仪表输出的变化，仪器的灵敏度与它的感应原理有关。 精确度：是指测量值与实际值（真值）接近的程度，可以通过仪器误差的数值进行衡量。惯性：指仪器的响应速率，它与电子仪器常用的时间常数的意义相同。 坚固性：平均无故障运行时间，对环境温、湿度的要求，电压波动允许范围，外装饰锈蚀的时间长短。 稳定性：主要指被测量与输出信号（读数）之间的检定关系的年变化率。 6、观测场地 25m×25m的平整场地，场内保持均匀草坪，草高不超过20cm，不准种植作物。观测场四周设1.2m的稀疏围栏，内设0.3~0.5m宽的小路。观测场外四周要空旷平坦。 高的仪器设施安置在北边，低的仪器设施安置在南边；各仪器设施东西排列成行，南北布设成列。辐射观测仪器一般安装在观测场南面，观测仪器感应面不能受任何障碍物影响。 7、大气探测的三性：代表性、准确性、比较性。
大气探测学
滨江学院 大气探测学 题目雨量的测量方法 学生姓名 学号 院系电子工程系 专业通信工程 指导教师吕晶晶 二Ｏ一三年十二月二十二日
一、雷达定量测量降水 摘要根据天气雷达实际定义混合扫描面, 采用降水回波强度分级, 用最优化方法统计Z-I 关系中的A、b系数, 定量测量降水能力得到了明显的提高, 比用天气系统分类确立的Z-I关系准确率提高20%, 比直接应用美国提供的Z-I关系准确率提高近40%。利用回波强度分级确定降水定量关系操作方便, 容易自动变更定量估测降水的关系及实现降水监测业务自动化。 关键词天气雷达定量降水测量 Z-I关系 引言 雷达定量测量降水是雷达气象学研究的重要内容。用多普勒天气雷达定量估测降水, 相对于用雨量筒测量, 具有测量范围广、时空分辨率高、可及时取得大面积定量降水资料的优点, 对流域面雨量预报具有重要参考价值。通过对降水强度的估测,对于降水云的识别[ 2] 和强对流天气的判别也有很好的指示意义。目前雷达测量降水主要依据是Z-I关系式, 即Z= A Ib 。降水定量估测准确度在很大程度上取决于Z-I关系式中A、b系数的确定, 因为不同季节、不同地点的降水性质不同, 其Z-I关系式也不同。长期以来世界国气象工作者都采用雨滴谱方法求Z-I关系, 由于雨滴谱的取样困难, 基层台无法进行, 很多台站只能沿用雷达厂家配给的Z-I关系来估测地面降水。随着自动气象站的建设, 降水观测的空间和时间密度大大增加, 直接利用地面加密降水量观测资料与雷达回波强度进行统计分析, 研究雷达定量测量降水的Z-I关系, 这种方法已被越来越多的研究采用。从Z= AIb 可知, 雷达反射度Z与降水强度I 成指数关系, 其中A 和b 为统计系数, 一直以来各地都是根据降水天气形势或降水类型来确定,即分别统计不同降水天气形势下的A 和b 系数。 张家国等利用At las 一阶矩概率匹配法分别在每一个区域建立了对流型、雷雨混合型、阵雨混合型3种雨型随测距变化的气候Z-I关系。有的研究是根据季节来统计A 和b 系数,迟竹萍等利用最优化方法, 选择层状云降水天气, 按雷达探测距离分组,对春秋季节层状云降水Z-I关系进行研究。还有专家开发雨量计校准雷达定量测量降水的实时业务系统, 对Z-I关系反算出的雨量与实测雨量进行校对,选择不同降水系统最优Z-I关系。 雷达定量测量降水的主要误差来自几个方面: 降水对雷达电磁波的衰减, 雷达有效照射体积和地面雨量计附近雨滴谱分布的空间差异, 雷达波束的平均作用, 地物杂波干扰。在利用ZI 关系定量估测降水的时候, 不少专家作了不同的订正,梁岱云利用地面降水实况, 考虑测点与雷达站的距离、地物干扰等, 对定量估测降水
大气探测学复习 第一章 云
云： 是悬浮在大气中的小水滴或冰晶微粒或二者混合的可见聚合体。有时也包含一些较大的雨滴及冰、雪粒。底部不接触地面。 云的观测 1、判定云状 2、估计云量 3、测定云高 测云高仪器 云幕球，云幕灯，激光仪 云的识别 1.云高（低中高） 2.云状（点线面） 3.云体厚度 4.色泽 5.透明度 6.其他佐证信息 7.伴随的天气现象 8.范围大小 9.近地层气象要素与其关系10.地方性、季节性特点 积云淡积云（Cu hum）透光高层云（As tra）碎。。（Fc）高层云蔽光高层云（As op） 浓。。（Cu cong） 积雨云秃积雨云（Cb calv） 低云鬃。。。。（Cu cap）中云透光高积云（Ac tea） ＜2500 层积云透光层积（Sc tra） 2500-5000 蔽光高积云（Ac op）蔽光层级（Sc op）荚状高积云（Ac lent） 积云性积云（Sc cug）高积云积云性高积云（Ac cug） 堡状层积云（Sc cast）絮状高积云（Ac flo） 荚状层积云（Sc lent）堡状高积云（Ac cast）层云层云（St） 碎层云（Fs） 雨层云雨层云 (Ns) 碎雨云 (Fn) 卷云毛卷云（Ci fil） 密卷云（Ci dens） 高云伪卷云（Ci not） 钩卷云（Ci unc） 卷层云毛卷层云（Cs fil） 薄幕卷层云（Cs nebu） 卷积云卷积云（Cc） 点线面 积云的主要特征 成因：在不稳定层结的空气中，由于热力和动力产生对流作用，使水汽凝结而成的云。 解答：积云（Cu）：垂直向上发展的、顶部呈圆弧形或圆弧形重叠凸起而底部几乎是水平的云块。云体边界分明。如果积云和太阳处在相反的位置上，云的中部比隆起的边缘要明亮；
大气探测学总结
大气探测学 第一章绪论 1、大气探测资料的“三性”要求： (1)代表性 所谓代表性，就是指气象测量值应能代表测站周围较大范围内的或一段时间内的平均状况。严格的讲，代表性是指某空（时）间范围内的一组测量值，反应相同的或不同的空（时）间范围里实际状况的程度。这种时空范围。是按照具体应用情况所定出的尺度。 按照这个定义，代表性包括了两层含义，即空间代表性和时间代表性。 所谓空间代表性，是指点对点，点对平面以至点对空间的代表性程度。 所谓时间代表性，是指一个点在给定时间段内的测量值对该点不同时间段或另一时段被测量值的代表性程度。 (2)准确性 所谓准确性，是指测量值与真值一致的程度。 (3)比较性 所谓比较性，是指所获取的大气探测资料，必须具有良好的时间和空间上的比较性，这对天气分析预报和大气科学研究都是极其重要的。 第二章云的观测 1、十属二十九类的名称、英文、云高、云量（总云量和低云量） 云量是指云遮蔽天空的成数，将天空分为10成。 记录要素：总云量、低云量，记整数不计小数。 总云量：天空被所有云遮蔽的成数。 低云量：天空被低云遮蔽的成数， 记录方法： 云量布满天空时记为10； 占十分之一时记为1，以此类推； 布满天空但是又有缝隙时记为10-； 天空云量小于二十分之一时记为无云； 记录时总云量为分子，低云量为分母。 例1：天空有两层云，下层为层积云Sc，从云隙中判断上层为卷积云Cc，布满全天。云量记为：10/10- 例2：天空有微量的毛卷云Ci fil，不到1/20。 云量记为：0/0 例3：云布满天空，有空隙，毛卷云Cs fil 6成、淡积云Cu hum 2成、层积云Sc cug 2成。云量记为：10-/4