湿度查算与气压订正.doc

湿度查算与气压订正 一、湿度表查算 （一）编制原理 用干湿球温度表测定湿度时，是按公式 及 r e/E 100 来计算的。但每次公式计算，过于繁杂且易出错误，因而可以事先制作湿度查算表 考察公式 中，有 A 、 P 、 t 、 t 四个变量，为制表需要，设 A 、 P 为固定常数（ A 0.0007947 、 P 1000hPa ），根据不同的干湿球温度数值计算编制成湿度查算表。 1. 湿球温度订正 实际上 A 和 P 都不是固定常数，它随时都在变动着。因此，用查表法得出的 e 值与空气中的实际水汽压 e 1 不同。为了仍能使用查算表，又要使查出的湿度值与实际值一致，在查表时应进行湿球温度订正。 在同一温湿条件下，由于气压不同，会使湿球的示度不一样。气压高时，蒸发能力减弱，所得的湿球示度就相应高些；气压低时，蒸发能力较强，所得的湿球示度低些。这样，如以气压 1000 百帕（ hPa ）为准，则可根据实际本站气压值在湿球读数上加减一个 t 订正值，使订正后的湿球温度相当于在同一温湿条件下，气压为 1000 百帕时相应的湿球温度值。然后以 t 及订正后的 t 查表，即可得出实际的湿度。 2. 冰面订正 由于制表时没有考虑 t 0 o C 而湿球结冰的情况，在遇到这种情况时，必须先把湿球从冰面状态订正到水面状态，然后再在湿球未结冰部分查取湿度。 查算订正 1. 百叶箱干湿表（自然通风）： 湿度值从现用表中查取。表中 A 值定 0.0007947 （不论结冰与否），假定箱内风速恒为 0.8 米 每秒，即不进行风速订正。查算中仅考虑气压不为 1000 百帕时所引起的误差。 湿球订正： 步骤如下： 根根湿球结冰与否，决定查结冰或未结冰的表； 由 t 及 t 查出 n 值； 由 n 及本站气压 P 查出 t 值（见气象常用表 I a ）（ P 精确到十位数）； 求出 t 十 t 值 以 t 与（ t 十 t ）查出 e 、 r ； 以 e 查 t d （查规范附表 -3 ）。 例 1 ：用百叶箱干湿表观测，测得： t -2.0 o C ， t -5.6 o C ， P 1030.0hpa, 求 e 、 r 、 t d 。 （ 1 ）查湿球结冰表； （ 2 ）由 t -2 0 、 t -5.6 ，查得 n 13 ； （ 3 ）由 n 13 及 P 1030 ，查得 t -0.1 ； （ 4 ） t -5.6-0.1=-5.7 ； （ 5 ）由 t=-2.0,t=-5.7 ，查得 e 1.1 ， r 20 ； （ 6 ）由 e 1.1 查得 t d -22.0 。 例 2 ：用百叶箱干湿表观测，测得： t 31.8 o C 、 t 28.6 o C 、 P 867.5 百帕，求 e 、 r 、 t d 。 （ l ）查干湿球都在零上的表； （ 2 ）由 t 31.8 、 t 28.6 ，查得 n 4 ； （ 3 ）由 n 4 及 P 870 （ 867.5 ），查得 t =+0.1 ； （ 4 ） t =28.6+0.1=28.7 ； （ 5 ）由 t 31.8 、 t=28.7, 查得 e 37.0 ， r 79 ； （ 6 ）由 e 37.0 ，查得 t d 27.6 。 ? 冰面订正： 由于 t 推算中，均以 A 、 P 、 B 为常数，故此项订正须在 t 值订正后进行，查表时按原步骤进行，待求出（ t t ）后，再以（ t t ）值查 t 表，然后以 t 及（ t 十 t ） t 值查 e 、 r 、 t d 。 例 3 ： 用百叶箱观测，用 t 1.5 o C ， t -2.5 o C ， P 1015.2hpa ，求 e 、 r 、 t d 。 （ l ）查湿球未结冰表； （ 2 ）由 t 1.5 o C ， t -2.5 o C ，查得 n 13 ； （ 3 ）由 n 13 及 P 1020 ，查得 t -0.1 （ 4 ）由 t 1 -2.5-0.1 -2.6 ，查出冰面订正值 t -0.1 ； （ 5 ）以 t 1.5 ， t 2 -2.6-1.0 -2.7 ，查表得 e 1.7 、 r 25 、 t d -16.7 。 3 ） 由于干湿球温度相差过大，以致在表 1 上查不到 n 值。应先用 t 及 t 在“现用表的附加表”中查出 n 值，然后照样以 n 、 P 查 t ，订正后查算湿度。 2. 通风干湿表 查算步骤与百叶箱干湿表的查算步骤完全相同，只是用 n 与 P 查 t 时，应查现用表 Ia 的“通风干湿表”一栏它包括了风速与气压两种订正在内。 二、水银气压表读数的订正 在相同的大气压力条件下，用不同的水银气压表观测的数值往往是不同的。即使用同一水银气压表观测，由于温度、地理位置的不同，观测的数值也会各不相同，这说明水银气压表的示度不仅随气压的变化而变化，而且还随仪器而改变，随温度、重力的变化而变化。 为了使各地的气压观测结果能相互比较进行分析，气象工作中规定必须把气压表读数换到温度 0 o C 、纬度 45 处的重力加速度和海平面高度的数值。所以从气压表上读出的气压数值，一定要经过器差、温度差、重力差和高度差订正。 1. 器差订正 水银气压表制成后必须经过精密的校正，将它与标准的气区表进行比较，得出差值称为器差。这种差值往往是由于水银气压表本身物理特性的变化和制作技术条件的限制产生的。例如真空不良、永银不纯、标尺刻度不匀，以及定槽式气压表水银量不准、槽部与内管的直径比例不合等等。水银气压表经校正后的检定证随同气压表交给使用者。对于气压表上观测的读数，首先应进行器差订正，即气压读数与订正值相加，共代数和即为经器差订正后的气压值。 2. 温度差订正 由于气压表的水银和刻度标尺的膨胀系数不同，在相同的温度条件下两者膨胀量不等，于是两者的相对位置就会发生变化，这种由温度影响而引起的误差，叫做气压表的温度差。 3. 查表方法 从横行查取气压值，表上气压值是每隔 2 毫米 一行。查时采用靠近法（订正值相差很小）。若气压恰在两个气压中间应取偏大的一行。再从纵行找出附温的整数，由纵横行相交处查出之值，即为温度差订正值。若附温有小数，则从表的下部查出相应的订正值，加上整数查出的订正值。 例如，经器差订正后的气压为 757.3 毫米 ，附温为 13.2 。气压取 758 的一行，附温取 13 一行，相交得 1.61 ，再查小数 0.2 得订正值 0.03 ，则温度差订正值为 1.61+0.03=1.64 ，由于附温大于零，订正值为负值，即 C t = 1.64 ，于是经温度差订正后的气压值为 757.3 1.64= 755.66 毫米 。 又如经器差订正后的气压为 1013.5 百帕，附温为 13.3 ，查表气压取 1010 百帕一行，附温取 13 一行在相交处查得 2.14 ，再查小数表 0.3 得 0.5 ，则温度差订正值 C t =2.14+0.05=2.19 ，因 t 0 ，订正值应为负 C t = 2.19 。于是经温度差订正后的气压值为 1013.5 2.19=1011.31 百帕。 4. 重力差订正 前面已经提到，利用水银气压表水银柱高度表示大气压强的前提条件是： 水银的密度 与重力 g 是以 t= 0 ， =45 的海平面为标准，若在不同纬度、不同海拔高度的台站上，即使气压 P 一样。亦会因重力而使气压读数 h 不同。凡纬度不在 45 ，海拔不在海平面处的台站，均必须将重力订正至标准情况下。这种因重力不同而造成与标准情况间的差值，叫做重力差。通常并不直接求取重力 g 的差值，而是求出因重力不同气压表读数与标准情况下水银柱长度的差值，加以订正。重力差订正分两种：种是纬度重力差订正；一种是高度重力差订正。 1 ）纬度重力差 是由于不在纬度 45 的地方与纬度 45 处所受重力不同，而引起的水银柱示度差值。 设台站所在纬度为 ，经过器差、温度差订正后的水银柱高度位置为 B ，在纬度为 45 处同一气压情况下相应的水银柱高度为 B 45 ，则其纬度重力差 C 。为 C = B 45 B 因 P= gh ，在气压相同和水银密度相同的情况下， 式中 g j 、 g 4 5 分别是纬度为 j 和 45 处的重力加速度。 这一结论的物理意义是由于各地绕地轴自转的半径不等，所受之地转惯性离心力不同。同时地球的椭圆形状，使各纬度距地心的远近不同，地心引力亦不同。因而各地重力加速度不同。 纬度小于 45 地区，因距地心远，引力小而惯性离心力又大，结果重力加速度小于纬度 45 处的，因而即使实际气压相同，由于水银轻，需有较长的一段水银柱与外界大气压力平衡。以纬度 45 为标准时，读数偏高，故应减去一段因重力小而多出之水银柱，所以纬度重力订正值为负。反之，纬度大于 45 地区，其重力比 45 处大，气压相同，水银柱就偏短一些。读数就偏低，故订正值应为正。 为了使用方便，根据上式编制出气压读数的纬度重力订正表（气象常用表第三号第一表）。 查表方法：用经过器差温度差订正后的气压值和台站纬度进行查表。表上气压每隔 5 毫米 一行，查表时可采用靠近法；纬度每隔 30 一行，查表时需进行内插。例如，经器差温度差订正后的气压值为 755.66 毫米 ， 为 36 20 ，求 C ， （ 1 ）气压查 755 这一行。 （ 2 ）纬度进行内插： 36 00 为 0.62 ， 36 30 为 0.59 。 30 ： 20 = 0.03 ： x x =( 0.03*20 )/30 = 0.02 故 36 20 处，纬度重力差为 0.62 0.02=0.60 。 因为 45 ，故 0.60 为负值，即 C =-0.60 。 高度重力差 因为地心引力与物体离地心的距离平方成反比，所以物体的高度升高，地心引力就减小。当气压相同时，则高处的水银柱长度比海平面处长，这种误差即为高度重力差。 高度重力订正方法是：查取高度重力订正值。用经过器差、温度差订正后的气压值，与气压表的海拔高度，从常用表第三号第二表中直接查取 C h 。表上气压每隔 50 米 一行。因订正值变化很小，故均采用靠近法。 例如，经过器差、温度差订正后的气压为 755.66 mm 。 h= 125.0 m ，求 C h 时查气压 760 这一行。 h 查 150 米 ，两行相交得 0.02 ，因 h 大于零，则 C h = 0.02 。 重力差包括纬度重力差与高度重力差两者的代数和，即 C g C 十 C h 某站气压查算举例：某站（ =39 42 ， h= 152.6 m ）气压读数 756.8 mm ，器差 0.lmm ，附温 21.3 ，求本站气压。 756.8 mm 气压读数； 0.lmm 器差（从仪器检定证查得）； 756.7mm 2.62mm 温度差（附温 21.3 与 756.7 查常用表第二号第一表）； 754.08mm -0.39mm 重力差（ C j =-0.37, j =39 42 与 754.08 ，查常用表第三号 1 表； C h = 0.02 ， h=152.6 与 754.08 查常用表第三号第二表） 753.69mm 本站气压 气压计算过程，一律取二位小数，最后本站气压要求精确到一位小数，并把毫米换算成百帕（查常用表第二号第三表）。此例本站气压为 1004.8 百帕。 三、海平面气压订正 本站气压只表示台站海拔高度上的大气柱的压强。在不同的海拔高度上，由于大气柱长度不同，所以各站间的本站气压是无法比较的。为了比较各地气压的大小，便于分析气压场，必须把各地的本站气压统一订正到海平面上。这种订正称为海平面气压订正。求海平面气压时，通常先求出台站至海平面这段高度所引起的气压差。故海平面气压订正又称高度差订正。 求取气压海平面订正值的步骤是： 由 t 0 、 t 12 与海拔高度 h 代入公式 中，求 t m 。