气象学实习报告.doc

气象学实习报告一：实验目的 了解测量太阳辐射常用仪器的构造和原理，掌握辐射通量密度的观测方法和计算方法了解气象常用温度表，温度计的构造原理和安装使用方法，掌握空气温度和土壤温度的观测方法和记录整理整理方法。了解测定空气湿度的原理，掌握空气湿度的测量，计算和查算方法。二：实验内容1.大气候实习：观测内容：1）辐射的观测：包括净辐射、大气逆辐射、太阳总辐射、散射辐射、直接辐射。2） 气温、空气湿度（利用湿度查算表查出空气的相对湿度和实际水汽压）3）土温的观测：包括0cm、5cm、10cm、15cm、20cm的土壤温度观测时间：9:00点开始观测，每隔半小时观测一次，直至3：00点结束2. 大棚内外气温、湿度、光照度的测定观测内容：大棚内外气温、相对湿度、绝对湿度（水气压）、光照度的观测以及大棚透光率的计算观测方法：第一步：在大棚内任意选取三个点；第二步：利用通风干湿表和照度计分别测量这三个点干、湿球温度和光照度。（注意：利用通风干湿表测量这三个点干、湿球温度时要距离地面150cm，利用照度计测量三个点的光照度时应在地面测定，并使感应面保持水平）；第三步：在大棚外空旷地任选一点测定150cm的干、湿球温度和地面的光照度；第四步：利用湿度查算表查出空气的相对湿度和实际水汽压。第五步：计算大棚透光率，大棚透光率=（大棚内光照度均值/大棚外光照度）*100观测时间：9:00点整开始观测，每隔半小时观测一次，3：00最后一次观测结束注意：利用通风干湿表观测空气湿度时，要求湿球在每个时间点的观测之前湿润一次。例如：9：00观测完之后，9:30开始第二次观测，这时湿球要重新湿润一次。三：实验数据的处理1. 辐射表电流表读数值转换成相应的辐射瞬时值，（包括净辐射、大气逆辐射、太阳总辐射、散射辐射、直接辐射），然后按按时间顺序列表：2.将气温、绝对湿度、相对湿 度按时间顺序列表：3.将不同土壤深度（0cm 、5cm 、10cm、15cm、20cm ） 的地温按时间顺序列表：4.将大棚内外干球温度、湿球温度、光照度、大棚透光率按时间顺序列表。四：图表及分析1.净辐射 上午9点开始，一直到下午的3点净辐射量都为正值。9点开始，净辐射量不断增大，此时主要与太阳的高度角不断增大有关。午后，地面温度高，有效辐射大。净辐射的最大值出现于正午后。2.总辐射和大气逆辐射 总辐射是指水平地表所接收到的太阳直接辐射和天空辐射之和。大气逆辐射是指大气吸收地面长波辐射的同时，又以辐射的方式向外放射能量。上午9时开始至12时30分，总辐射和大气逆辐射量一直在增加；之后逐渐辐射量之和随着时间逐渐递减。此时主要与太阳的高度角先增大后减小的变化以及天空的云层和大气的成分有关。总辐射和大气逆辐射之和的最大值在正午后。正午时刻，总辐射收入达到最大值，可是地面温度高，地面有效辐射也显著增加，因而这时并不是一日中净辐射最大值；最大值出现在午后。3.太阳总辐射太阳总辐射是指水平地表所接收到的太阳直接辐射和天空辐射之和上午9时开始至12时30分，总辐射一直在增加；之后逐渐辐射量之和随着时间逐渐递减。此时主要与太阳的高度角先增大后减小的变化以及天空的云层和大气的成分有关。午后，地面温度高，有效辐射大，所以零值出现的时间比日落时间早得多。总辐射和大气逆辐射之和的最大值略偏于正午后。正午时刻，总辐射收入达到最大值，可是地面温度高，地面有效辐射也显著增加，因而这时并不是一日中净辐射最大值；最大值出现在略偏午后。4.散射辐射散射辐射是由于空气分子和气溶胶粒子的作用，或由于空气密度的涨落以及不均一，电磁辐射能量以一定规律在各方向重新分布的现象。散射辐射的影响因子主要有：h为太阳高度角；P为大气透明率；m为大气质量。9点到15点的最高散射量出现在10:30左右，此时空气还没有被加热到最高温度且空气密度最大，太阳高度角适当，空气分子和气溶胶粒子的散射能力最大，所以散射辐射最大；之后空气温度改变，太阳高度角及大气透明度也相应的改变，散射辐射减弱后趋于平稳；1:30后太阳高度角减小明显，温度降低，空气分子及气溶胶粒子的散射能力减弱，所以散射辐射逐渐降低。空气温度也就是气温，是表示空气冷热程度的物理量。空气中的热量主要来源于太阳辐射，太阳辐射到达地面后，一部分被反射，一部分被地面吸收，使地面增热；地面再通过辐射、传导和对流把热传给空气，这是空气中热量的主要来源。而太阳辐射直接被大气吸收的部分使空气增热的作用极小。在上午9点至下午3点的气温变化特征中有一个最高值14摄氏度和一个最低值7.5摄氏度。最高值出现在 13:30左右，最低值出现在上午9点。当有天气的影响时，可能提前或推后。但是，一日中气温最高值的出现总是在空气积累热量最多时，气温最低值则出现在空气贮存的热量最少时。从上午9点到下午15点的时间段中，有上述图表可以看出，空气累计热量在13:30时最多，而在上午的9点最少；正午时刻，总辐射收入达到最大值，可是地面温度高，地面有效辐射也显著增加，因而这时并不是一日中温度最大值；最大值出现在略偏午后。所以，正午前3小时的温度明显低于正午后3小时的温度。大气相对湿度是指空气中的实际水汽压（e）与同一温度下的饱和水汽压（E）的百分比。上述图表中，上午9点至下午15点，出现的最高相对湿度为12:00，而最低相对湿度为9:00.由于已知相对湿度与温度成反比关系。相对湿度的日变化与气温的日变化相反，相对湿度日变化的特点是一天中有一个最高值，出现在日出前后气温最低时；一天中有一个最低值，出现在14h15h气温最高的时候。但是，图表反映的情况不符合上述总结。蒸发速度决定了进入空气中的水汽量的多少，而乱流交换能使低空水汽向上输送，使近地层水汽压减小，上层增大，两者虽都与温度有关，但对水汽压作用却是相反的。空气乱流交换不十分旺盛，蒸发的水汽多留在近地层附近，这时水汽压与气温成正相关，水汽压随气温升高而增大，随气温降低而减小，出现与气温日变化一致的单波形日变化。上午9点至下午15点，水汽压最高值是在9点，最低值是在下午1:30。总体的趋势是从上午9点至下午15点水汽压一直在减少；这跟大气温度有着密切的关系。由图可以看出地表即0cm处的温度是上午先不断增大，最高温度出现在午后13时左右，然后下午不断减小，这是由于从早上由于地面不断吸收太阳短波辐射，所以不断升温，下午太阳辐射减小，所以温度也不断减小，所以地表温度几乎与太阳直接辐射的变化相吻合。其次，地下的温度几乎随时间的变化不断增大，中午变化幅度最大，早上和傍晚的变化幅度很小，这可能是因为地下土壤的导热率较小，所以变化不大，到了傍晚，地面土壤温度主要受地表辐射，地表从表层开始辐射，随着深度增加，土壤温度受太阳辐射的影响逐渐减小，所以离地表近的温度先降低；土壤厚度越深，土温变化越小。土壤深度：随着深度增加，土温日较差减小，位相也逐渐落后。在正常天气情况下，一地的地面最低温度出现在日出前,最高温度出现在正午后，而不是在辐射最强的正午。这是因为在日出前，土壤表层出现热量差额Q，由负值转变为正值的平衡时刻，当土壤表层热量差额Q=0时，温度才停止下降，故在日出前地面出现一天的最低温度。因为正午过后，太阳短波虽然减弱了一些，但土壤吸收的太阳辐射仍大于由长波辐射、分子热传导、蒸发等方式所支出的热量，所以辐射差额仍为正值，土壤表层继续积累能量，土壤温度不断升高，直到13时，热量收支达到平衡，这时土壤表层热储存量达到一天中的最大值，于是就出现了一天中的最高温度。有上述图表可知大棚内光照的分布与变化如下：在图光照强度曲线出现较大波动情况是由于天空多云造成的；而上午9时至11时光照度成上升趋势，此后一直到下午15时应整体呈下降趋势（期间多云天气，太阳时隐时现）。大棚里里不但光照明显低于大棚外，而且在垂直分布和水平分布上也与大棚外有很大的差别。通过查阅相关资料可知大棚内光照的垂直分布：越靠近顶层越强，向下递减，递减速度比大棚外大，靠顶层处相对光最强，距地面适中，距地面接受的光照递减的最多。气温日变化空气温度也就是气温，是表示空气冷热程度的物理量。空气中的热量主要来源于太阳辐射，辐射到达地面后，一部分被反射，一部分被地面吸收，使地面增热；地面再通过辐射、传导和对流把热传给空气，这是空气中热量的主要来源。而太阳辐射直接被大气吸收的部分使空气增热的作用极小。上述折线呈现出不规则的形状，主要是从10:30开始天空中出现大量的云，影响了观测的最佳效果；如果观测时机适当，则气温日变化特征与土温相似，一日中有一个最高值和一个最低值。最高值出现在 14-15h，最低值出现在日出前后。当然由于季节和天气的影响，也可能提前或推后。但是，一日中气温最高值的出现总是在空气积累热量最多时，气温最低值则出现在空气贮存的热量最少时。蒸发速度决定了进入空气中的水汽量的多少，而乱流交换能使低空水汽向上输送，使近地层水汽压减小，上层增大，两者虽都与温度有关，但对水汽压作用却是相反的，所以也就出现两种不同的水汽压日变型。上述图表表现出大棚内外从上午9时30分至11时30分有上升趋势，之后略有起伏，但整体水汽压变化不大，并且大棚内一直比大棚外的水汽压高；体现出了温度对水汽压的影响。由此可见空气乱流交换不十分旺盛的地区和季节，蒸发的水汽多留在近地层附近，这时水汽压与气温成正相关，水汽压随气温升高而增大，随气温降低而减小，出现与气温日变化一致的单波形日变化，这种日变形多发生在温度变化