大气探测学复习资料整理.doc

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中，而轻雾是由水滴组成。并且霾常出现在气团稳定较干燥时期，而轻雾不一定试述常用的测湿方法和其代表仪器热力学法（干湿表）；吸湿法（毛发表）；露点法（露点仪）光学法（红外温度计）称量法动槽式水银气压表和定槽式水银气压表的构造主要有什么不同？动槽式水银气压表的主要特点是有测定水银柱高度的固定“零点”，故每次测定都需调整水银面的高低，使其符合固定零点的位置。才能读取水银柱高度。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。不需调整水银面，而采用了补偿标尺刻度的方法，以解决零点位置的变动，它要求内管截面与槽部截面成不变的比例关系。所以，定槽式的内管示度部分直径均匀试述空盒气压表和气压计的构造原理，造成他们测量误差的主要原因是什么？空盒气压表的感应元件是一组具有弹性的、抽成真空的（或残留少量空气）空盒组成的。将空盒底部固定，顶部可自由移动，用以操作指示读数的机械系统。包括：感应部分、传动放大部分、显示部分。外界气压的变化引起空盒形变从而使读数变化空盒气压计是利用空盒感应元件制成的连续记录气压的仪器。其结构包括：感应部分；传动放大部分；自记部分。它与空盒气压表的区别在于它有自己部分，而空盒气压表需要靠人去读数。误差；由于温度变化，空盒弹性改变进而造成误差；仪器制造或装配不够精密而造成误差；空盒的残余形变会引起误差；气压计笔尖与自记纸间的摩擦是个重要的误差源定槽式水银气压表为什么要进行标尺补偿，原理如何？所谓补偿标尺，是由于槽部水银面不能像动槽式那样进行调整，随着气压变化，水银柱高度的变化也造成槽内水银面高度的变化，而标尺是固定刻在铜管上的，不能随水银面活动，因此就需要把这种由于基点变化而影响示度的量考虑进标尺的刻度大小上去，这样的标尺就称为补偿标尺简述云量和云高的观测方法云量的观测方法：总云量的观测，全天无云，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“10”；云占全天十分之一，记“1”；云占全天十分之二，记“2”；其余依次类推。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”。（2）低云量的观测 观测低云量的方法与总云量同。全天无低云或虽有少许低云但其量不到十分之零点五时，低云量记“0”；天空被低云遮住一半时，低云量记“5”；整个天空为低云遮蔽，低云量记“10”；但如有云隙能见到青天或看到上层云时，低云量记“10”云高的观测方法：云底距测站地面的垂直距离称为云高。记载时，云高以米为单位，并在云高数值前加记云状。云状只记十个云属和fc，fs，fn三个云类。实测云高在数值右上角记“”，估测云高不记任何符号。（1）实测云高：气球测定云高、云幕灯测定云高、激光测云仪测定云高。（2）估测云高：目测云高、用经验公式计算云高、利用已知目标物高度估测云高如何确定“能见”和“不能见”?能见度就是能够看到周围景物的程度，用目标物的最大能见距离来表示。所谓“能见”，在白天是指能够看到和辩认出目标物的轮廓和形体；在夜间是指能清楚地看见目标灯的发光点。凡是看不清目标物的轮廓，认不清其形体，或者所见目标灯的发光点模糊，灯光散乱，都不算“能见”何谓有效能见度？有效能见度：是指周围视野中二分之一以上的范围都能看到的最大水平距离。记录时以千米为单位取小数一位为什么在-10时，即停止使用干湿表测湿？温度表读数有误差，将导致相对误差的很大误差，这种误差是非线性的，特别在低温时误差是相当大的。因此，在我国规定，在-10，即停止使用干湿表测湿。试述毛发的特性及其对湿度测量的影响？随空气湿度大小而改变长度的特性：相对湿度增大时，毛发会增长，反之，毛发会缩短温度效应：毛发的热膨胀系数极不规则，爱勒斯实验指出：毛发在1.5时最长，从1.5到15时，随着温度的升高，其伸长量逐渐缩短，而在1.5以下时，随着温度的降低，其伸长量迅速缩短滞后效应：毛发只是得示度常常落后于实际的湿度变化。毛发的滞后系数与气温、湿度、风速成反比瘫痪效应：毛发在相对湿度低于30%的空气中放置过久时，当湿度再回升时，毛发示度总是低于空气的实际湿度，感湿速度也显著下降，消除的办法是将毛发放在饱和的空气中，使其逐渐复原双金属片测温原理是什么？试从测温公式讨论如何提高双金属片的测温灵敏度？ 双金属片是将两种膨胀系数不同的金属片焊接在一起。如果膨胀系数大的金属片在下面，膨胀系数小的金属片在上面，当温度升高时，双金属片将成凹形，温度降低时成凸形，随着温度的变化，双金属片的曲率也就随之变化，这样就可利用双金属片曲率随温度变化的特性来测量温度最高和最低温度表的构造与测量原理？最高温度表：最高温度表的构造与一般温度表不同，它的感应部分内有一玻璃针，伸入毛细管，使感应部分与毛细管之间形成一窄道。当温度升高时，感应部分水银体积膨胀，挤入毛细管；而温度下降时，毛细管内的水银，由于通道窄，却不能缩回感应部分，因而能指示出上次调整后这段时间内的最高温度最低温度表：最低温度表中的感应液是酒精，它的毛细管内有一哑铃形游标。当温度下降时，酒精柱便相应下降，由于酒精柱顶端张力作用，带动游标下降；当温度上升时，酒精膨胀，酒精柱经过游标周围慢慢上升，而游标仍停在原来位置上，因此它能指示上次调整以来这段时间内的最低温度什么叫测温仪器的热滞现象？热滞系数值大小与哪些因素有关？怎样理解热滞系数的定义？由于测温元件与被测对象进行热交换需要一个过程，所以测温元件对被测对象温度变化的响应总是滞后的，这种现象称为热滞效应。热滞效应将引起测温误差，称为热滞误差。热滞系数值大小与测温元件的质量m，元件的比热容c，热交换系数h，元件的有效表面积s有关。热值系数=mc/hs，元件的热容mc越小，有效面积s越大，热交换系数h越大，则热滞系数越小，相应地，元件的响应越快温度表在介质温度保持不变、呈线性变化或周期性变化时，其热滞误差各有何特点？介质温度不变：(t-)/(t0-)=e-/，一定时，愈小，愈趋近于；一定时，愈长，愈趋近于；时， (t0)1呈线性变化：介质温度呈线性变化时：=0+式中 =d/d是介质温度的变化率，是一个常数,设初始条件0时，tt0 =0 ，则t-=-(1-e-/) 当/5 ，即感应时间远大于热滞系数时，上式简化为，说明为一常数，且的乘积越大，热滞误差越大；为正时，即仪器温度示度偏高。周期性变化：介质温度呈简单的周期为、振辐为的正弦变化形式时，=0+asin(2/t)设初始条件 0时，则（1）温度表示度也呈周期性变化，其周期也是（2）温度表示度的振辐小于介质温度的振辐，为介质振辐的（3）温度表示度有位相落后，其落后相角为 从以上分析可以看出，只有当时，示度的变化才能充分接近实际温度的变化。为什么地表温度的测量要比空气温度的测量复杂？地表面及贴地层的温度梯度往往很大，要使传感器只与土壤表面进行热交换，而不受地表面以下土壤或贴地层空气的影响是不可能的。防辐射问题不能用遮蔽阳光的方法，否则遮蔽处的热交换状况与周围地表将有所不同，而不加遮蔽则阳光直射造成辐射误差影响增大。即使同一块地面（裸地），由于地表不同部位的物理、化学性能的差别以及平整度和土壤颗粒大小不同，测出来的温度也会有较大的差别。 测量土壤表面温度理想的仪器是非接触式的红外辐射计。世界各国对地表温度测量仪器的安装方法不尽相同，有的将传感器直接放在地面；有的将传感器的一半埋在地中一半暴露在空气中；还有的则不进行土壤表面温度观测。测量地中温度相对较容易和准确。因为温度传感器埋入地中只与周围土壤进行热交换，不受其他条件影响，同时深度越深地中温度变化越缓慢大气探测仪器的性能包括哪几个？精确度，灵敏度，惯性（滞后性），分辨率，量程为什么毛发表的刻度不均匀，而湿度计自记纸的刻度却是均匀的?因为毛发随湿度的变化不是线性的。在湿度很小时，毛发延伸极快，到相对湿度为28%时，毛发可达到其延伸量的一半，以后逐渐减小毛发湿度计感应部分由一束毛发组成，以增大拉力，发束两端固定以提高测湿的灵敏度；传动机械采用杠杆曲臂，其具有传递放大和调整放大率两个作用，通过调整放大率，消除了毛发本身随相对湿度改变其伸长量的不均匀性，从而使自记笔尖对湿度的变化做均匀移动，所以，湿度自记纸的刻度线是等距的；自记部分与温度计相同对测风仪器的安装有什么要求？为什么？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用仪器测量太阳直接辐射时，会对测量带来什么影响？受太阳辐射的那块锰铜片热量由外向内传递，被电流加热的一片则是由内向外传递热量，两者温度梯度的方向相反，引起的误差约为0.5angstrom绝对日射表为什么是补偿式的绝对日射表？angstrom补偿式绝对日射表感应器是两块并排放着的相同的长18mm，宽2mm，厚002mm的镀铂的锰铜片b 和c ，薄片固定在硬橡皮底座上。锰铜片朝向太阳的一面均匀覆盖着一层001mm厚的烛烟或无光泽黑漆涂黑，在锰铜片的背面焊有接电偶的接点，用来测定两块锰铜片的温差。当锰铜片接受太阳辐射时，单位时间内它所吸收的热量为：q=is其中是感应器的日射强度，s为锰铜片面积，是薄片黑色表面的吸收系数。请详细阐述当前我国气象台站高空业务探测的基本气象要素及其基本原理基本气象要素：高空大气的温度、气压、湿度、风向、风速。途径有无线电探空、飞机探测、火箭探测、卫星遥感探测雷达探测的手段。气球探测只要是借助于祈求在空气浮力的作用下上升来获得不同高度上的风向风速，同时借助于所携带的气象要素传感器和无线电遥测技术，来获得大气不同高度上的温度、气压、湿度。为了确定气球在空中的位置，可以采用gps、雷达测风、经纬仪等设备。gps导航测风是通过gps卫星的高精度定位来测定气球的空间位置，方法是在气球携带的探空仪上安装超小型的简易gps信号接收机。测风雷达用来确定气球的位置，即通过雷达天线系统来测定气球的方位角和仰角，测风雷达可以分为“一次雷达”和“二次雷达”。经纬仪主要用于通过人工观测气球来获得气球的方位角和仰角。气象上通常使用的经纬仪有光学测风经纬仪和无线电经纬仪。经纬仪测高空风有单点测风法和基线测风法。单点测风法又称单经纬仪测风，是通过一台经纬仪在一个固定地点观测气球的移动来确定高空的风向和风速。基线测风法又称双经纬仪测风法，是采用两台经纬仪在一直距离的两个测点上同时观测气球的位置，分别记录气球的方位角和仰角，然后利用三角法或矢量法计算气球高度、高空风向和风速气球的实际上升速度受到哪些因素的影响?其实际上升速度与理论计算速度有何差异,为什么?（1）充满氢气的气球受到大气向上的浮力作用，此外，还受到向下的重力作用，这包括球皮，球内氢气以及气球附加物（如探空仪等）的重力。气球刚刚升空时，大气阻力较小，在净举力作用下做加速运动。但大气阻力随升速增加而急剧增大，在几分钟之内即可与净举力达到平衡，气球匀速上升。空气密度的变化，空气阻力系数，大气中垂直气流，渗透和扩散的影响，畸形和上升中的翻滚，阻力增大，气球升速变小。请详细阐述干湿球温度表测量湿度的基本原理,及其误差影响因子干湿球温度表是由两支型号完全一样的温度表组成。一支温度表的球部包扎着纱布，用蒸馏水湿润，称湿球温度表，另一支相应称干球温度表，将两支温度表置于相同的环境中。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。误差来源：温度表的读数误差，风速造成的误差，湿球结冰造成的误差，湿球纱布及蒸馏水受到污染造成的误差试述膜盒式电容气压传感器、振筒式气压传感器、压阻式气压传感器的测压原理膜盒式电容气压传感器的感应元件为真空膜盒。当大气压力产生变化时，使真空膜盒（包括金属膜盒和单晶硅膜盒）的弹性膜片产生形变而引起其电容量的改变，通过测量电容量来测量气压。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。 压阻式气压传感器是利用气压作用在敏感元件所覆盖的抽成真空的小盒上，通过小盒使电阻受到压缩或拉伸应力的作用，由压电效应知道电阻值的变化与气压的变化成正比，通过测量电阻值来测量气压冷镜式露点湿度表的测湿原理?当一定体积的气体在恒定的压力下均匀降温时，气体和气体中水分的分压保持不变，直至气体中的水分达到饱和状态，该状态下的温度就是气体的露点。通常是在气体流经的测定室中安装镜面及其附件，通过测定在单位时间内离开和返回镜面的水分子数达到动态平衡时的镜面温度来确定气体的露点。一定的气体湿度对应一个露点温度；一个露点温度对应一定的气体湿度。因此测定气体的露点温度就可以测定气体的湿度。由露点可以得到绝对湿度，由露点和所测气体的温度可以得到气体的相对湿度。露点仪直接给出的量值是露点温度，确切地说应为“热力学露点温度”。世界气象组织采用的定义是压力为p，混合比为r 的湿空气的热力学露点温度td，是指在给定的压力下，湿空气被水饱和时的温度。在这个温度下，湿空气的饱和混合比rw 等于给定的混合比r。光电露点仪的工作原理可以简单地叙述为：被测气体在恒定的压力下，以一定的流速掠过光洁的用冷氮气致冷的金属镜面，随着温度逐渐降低，镜面达到某一个温度时开始结露（或霜），此时的镜面温度就是露点温度。仪器通过光学系统，测温电路，逻辑控制电路、数字显示电路等，测量露点温度td，并显示出来影响降水量测定的因素有哪些？雨水溅失，蒸发损失，风造成的误差何谓电线积冰,气象站电线积冰的观测项目有哪些?电线积冰是指雨淞、雾淞凝附在导线上或湿雪冻结在导线上的现象。附着在导线上的霜、干雪花和沾附的雨滴，因气温下降至零下而冻结少量的冰，都不作为电线积冰。从积冰架上的导线开始形成积冰起，至积冰消失止，称为一次积冰过程。观测须测定每一次积冰过程的最大直径和厚度，以毫米（mm）为单位，取整数。（积冰直径指垂直于导线的切面上冰层积结的最大数值，导线直径包括在内；积冰厚度方向与积冰直径方向垂直，厚度小于等于直径）当所测单纯的雾淞直径达到15mm或雨淞、湿雪冻结物或包括雾淞在内的混合积冰直径达到8mm时，尚须测定一次积冰最大质量，以克/米（g/m）为单位，取整数。电线积冰观测，应在电线积冰架上进行何谓自动气象站,如何分类？自动气象站是利用仪器自动进行气象观测、记录、编码和发送数据的自动化设备。主要有无人自动气象站，有线遥测自动气象站，长期自动气候观测站按数据接收方式分为：有线遥测自动气象站、无线遥测气象站、长期自动气象站按使用用途分为：天气气象工作站、农业气象观测站、小气候自动气象站、机场气候气象站按设备规模分为单要素自动气象站、四要素自动气象站、多要素自动气象站等试述自动气象站的基本构成和工作原理主要有传感器、采集器、外围设备和软件自动气象站各传感器的感应元件根据气象要素值的变化，输出的电量产生变化，这种变化量被cpu实时控制的数据采集器所采集，经过线性化和定量化处理，实现工程量到要素量的转换，再对数据进行筛选，得出各个气象要素值，并按一定的格式存储在采集器中在配有计算机的自动气象站，实时将气象要素值显示在计算机屏幕上，并按照规定的格式存储在计算机的硬盘上。在定时观测时刻，还将气象要素值存入规定格式的定时数据文件中，根据业务需要各种气象报告的编发，形成各种气象记录报表和气象数据文件对于无人值守自动气象站，通过远程通讯手段（如：gprs/cdma1x，卫星等）对自动站进行组网，定时手机观测资料。并利用自动气象站运行状态数据的分析，实现自动站的远程监控自动气象站的主要功能是什么？数据采集，数据处理，数据存储，数据传输，数据质量控制，运行监控功能，气象业务处理功能自动气象站常用的传感器有哪些？温湿度传感器，雨量传感器，风向风速传感器，气压传感器，土壤温度传感器，其他传感器自动气象站数据采集器的主要功能是什么？数据采样、数据处理、数据存储及数据传输简述二次雷达测风中测距和测角的基本原理用二次雷达测风时，气球下方携带有“应答器”，通过测定雷达发出“询问”信号和收到“回答”信号之间的时间差，可以确定气球与雷达之间的距离。二次雷达在电子探空仪的协同下，不仅可以将探测高度和距离提高到30km高空、200km距离，同时用于高空大气各层的气压、温度、适度、风向、风速等天气要素的测量通过气球定位来测定高空风有哪几种方法？这些方法有什么特点？单点测风法（单经纬仪测风），是通过一台经纬仪在一个固定地点观测气球的移动来确定高空的风向和风速。我们在观测点施放一个具有标准升速的气球，某一瞬间，气球在空间的位置对地面有一个垂直的投影点，测得在某一个时段内气球投影点的唯一，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风速。基线测风法（双经纬仪测风法），是采用两台经纬仪在一直距离的两个测点上同时观测气球的位置，分别记录气球的方位角和仰角，然后利用三角法或矢量法计算气球高度、高空风向和风速。两观测点之间的连线称为基线。由于气球的高度是实测的，因而准确度较高。这种方法也可以用来测定云高或云中个体。雷达测风，即通过雷达天线系统来测定气球的方位角和仰角。“一次雷达”，测风时，气球下方一般携带金属箔片作为反射器，反射雷达发射的电磁波某雷达系统根据电磁波的晚饭时间确定气球玉雷达之间的距离。要求雷达发射机有较大的发射功率，电力消耗大，不经济。探测高度低，平均约10km，斜距最大约60km。当高度较高，距离较远时，回波讯号太弱。不能同时进行高空气压、温度、湿度等气象要素的探测。“二次雷达”所跟踪的目标物是有源的。用二次雷达测风时，气球下方携带有“应答器”，通过测定雷达发出“询问”信号和收到“回答”信号之间的时间差，可以确定气球与雷达之间的距离。精度高，测高度和距离提高到30km高空、2