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1、农业气象实验,环境科学实验教学示范中心,实验项目,日照时数的观测 温度的观测 空气湿度的观测 自记仪器的使用 气压和风的观测 云的观测 蒸发与降水的观测 气候资料的统计整理,实验一 日照时数的观测,实验目的 通过实验，了解暗筒式日照计的构造、安装及使用原理等。 实验器材、设备 暗筒式日照计、日照纸、感光显影药剂、指南针、直尺等,暗筒式（乔唐式）日照计,日照纸的涂药,1.药品及药液配制 药品：赤血盐、枸橼酸铁铵。 药液配制：赤血盐、枸橼酸铁铵分别与水的比例一般为1:10和3:10，实际操作时应根据药的质量与实际经验灵活掌握配制。 用两个容器分别配好药液。每次配量不可过多，以能涂刷10张日照纸的用
2、量为宜 ，以免涂了药的日照纸久存失效。 2.涂药的方法和要求 混合涂药法：将已配制好的两种药液，等量混在一起，搅匀，然后按要求进行涂刷。 两步涂药法：先将已配制好的枸橼酸铁铵药液，按要求涂在日照纸上，阴干后供逐日使用。每天换下日照纸后，再在感光迹线处用脱脂棉涂上赤血盐，便可显出蓝色的迹线。,涂药注意事项,涂刷日照纸应在暗处或夜间弱灯光(最好是红灯光)下进行。涂药前，必须先用脱脂棉把需涂药的日照纸表面逐张擦净(去掉表面油脂，使纸吸药均匀)。 另用脱脂棉蘸药液涂在日照纸上，涂药应薄而均匀。涂好药的日照纸，应在暗处阴干后暗藏备用，严防感光。涂药后，用具应洗净，用过的脱脂棉也不能再使用。 暗筒式日照计
3、日照纸所用药品质量好坏，以及涂药方法是否得当，是造成该仪器测量误差的主要原因。但只要严格按照操作规程，就能保证记录质量。,换纸与记录整理,每日在日落后换纸，即使是全日阴雨，无日照记录，也应照常换纸，以备日后查考。上纸时，注意使纸上10时线对准筒口的白线，14时线对准筒底的白线；纸上两个圆孔对准两个进光孔，压纸夹交叉处向上，将纸压紧，盖好筒盖。 换下的日照纸，应依照感光迹线的长短，在其下描划铅笔线。然后，将日照纸放入足量的清水中浸漂3-5分钟拿出(全天无日照的纸，也应浸漂)；待阴干后，再复验感光迹线与铅笔线是否一致。如感光迹线比铅笔线长则应补上这一段铅笔线，然后按铅笔线计算各时日照时数以及全天的
4、日照时数。如果全天无日照，日照时数记0.0。,实验步骤,室内配置药剂并涂抹在日照纸上 将涂好药剂的日照纸安装进日照计中 安装日照计 日落后，取出日照计中的日照纸并处理 计算日照时长,实验报告,填写实验报告，将处理好的日照纸附上。 回答思考题： 1.查找资料，回答日照计的感光阈值并讨论其对日照时数观测记录的影响。 2.分析两种不同的涂药方法对日照时数观测的差异。,实验二 温度的观测,实验目的 了解温度测量仪器的构造及原理及其使用范围；学会玻璃液体温度表的安装、调整、误差及其消除，温度表的检查及维修方法；能正确地测定空气及土壤温度。 仪器设备 玻璃液体温度表（干球温度表、湿球温度表、最高温度表、最
5、低温度表、曲管地温表），红外线温度计，半导体点温计，三角板一套和直尺一把，指南针一个。,温度测量原理,接触式测温接触式的特点是测温元件直接与被测对象相接触，两者之间进行充分的热交换，最后达到热平衡，这时感温元件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度值。优点：直观可靠。缺点：是感温元件影响被测温度场的分布，接触不良等都会带来测量误差，另外温度太高和腐蚀性介质对感温元件的性能和寿命会产生不利影响。 非接触式测温 非接触测温的特点是感温元件不与被测对象相接触，而是通过辐射进行热交换，故可避免接触测温法的缺点，具有较高的测温上限。此外，非接触测温法热惯性小，可达千分之一秒，故便于测量运动物体的温度
6、和快速变化的温度。,温度测量仪器种类,对应于两种测温方法，测温仪器亦分为接触式和非接触式两大类。 接触式仪器又可分为： 膨胀式温度计(包括液体和固体膨胀式温度计、压力式温度计)、 电阻式温度计(包括金属热电阻温度计和半导体热敏电阻温度计)、 热电式温度计(包括热电偶和P-N结温度计)以及其它原理的温度计。 非接触式温度计又可分为辐射温度计、亮度温度计和比色温度计，由于它们都是以光辐射为基础，故也统称为辐射温度计。,温度表、温度计,玻璃液体温度表,干球温度表 最高温度表 最低温度表 曲管地温表,空气温度的观测方法,用玻璃液体温度表测气温需要的环境条件 在百叶箱中测量空气温度的步骤,地温的观测,实
7、验步骤,1.在室内了解温度表的构造、特性、误差及其消除方法等，目的是熟悉温度表； 2.到观测场进行空气温度和土壤温度的观测记录，回到室内，进行器差订正，计算出正确值； 3.完成实习报告。,思考题,试述玻璃液体温度表的观测原理。 为什么最低温度表要用酒精作测温液体？其它温度表用水银作测温液体？ 普通温度表、最高、最低温度表、曲管地温表的构造有何不同？ 最高、最低温度表的测量原理是什么？观测后如何调整？ 用玻璃液体温度表测量空气温度需要满足哪些环境条件？为什么？对于土壤温度又怎样？,实验三 空气湿度的观测,实验目的 了解测定空气湿度的原理、测湿仪器的构造，掌握空气湿度的观测方法。 实验器材 干湿球
8、(球状)温度表，阿斯曼通风干湿表，百叶箱，计算器，纱布，纱线、蒸馏水。,空气湿度测量原理与方法,热平衡法：潮湿物体表面水分蒸发带着热量，使其温度下降，其温度下降值与蒸发速度正相关，测量其温度变化值可以推算空气的水汽压。 几何形变：某些物体的长度、形状等与空气相对湿度相关，测量其形变值，推算空气相对湿度。 露点法：当未饱和空气降低温度时，其相对湿度增加，温度降低到其露点时，空气达到饱和而结露，测量这时的空气温度值即为其露点温度。 电学特性：某些物体的介电系数等随空气湿度不同而改变，测量其电学性质而推算空气的相对湿度。 光谱吸收：水汽对特定波长的辐射有强烈的吸收，测定特定波长的电磁波在空气中衰减率
9、而计算空气湿度。 称重法：用吸湿性材料吸收流过其空气中的水汽，称重其增加量，除以空气流量可得到空气的绝对湿度值。,测湿仪器,测湿仪器,干湿球法测湿原理,e = Etw AP（t tw） E = 6.1078 * exp（17.269 * t /（237.3 + t） 干湿表系数,通风干湿表,型号 构造 使用方法 注意事项,实习步骤,1了解百叶箱于湿球温度表的安置方法和湿球温度表使用方法。 2了解阿斯曼通风干湿表的构造和使用方法。 3进行空气湿度的观测，记录于实习报告中，并用相应的湿度计算公式计算其水汽压、相对湿度、绝对湿度、饱和差和露点温度。,思 考 题,1干湿球温度表为何可用来测空气湿度？
10、2如何才能测得正确的空气湿度? 3比较百叶箱干湿球温度表与通风干湿表的优缺点。,实习四 温湿度自记仪器的使用,实验目的 了解温度计、湿度计等气象自记仪器的构造原理，掌握仪器的读数，换纸方法和记录的整理方法。 实验器材 温度计，湿度计，温度、湿度自记记录纸。,双金属片温度自记仪,感应部分 传递放大部分 记录部分,使用步骤,1安装 温度计、湿度计应稳固地安装在大百叶箱内，温度计安置下面的架子上，底座保持水平，感应部分中心离地1.5m。 2观测和记录 在每天定时观测时间02、08、14、20点进行观测。根据自记笔尖在自记纸上的位置观测读数。读数时，视线与笔尖保持同一高度，取一位小数，记录于观测薄相应
11、栏中，并作时间记号，方法是轻轻按动一下记时按钮，使纸上划出一条短垂线。无记时按钮的仪器须打开盒盖，轻抬自记笔杆，便作出时间记号。在换下的自记纸上，要把定时观测的实测值即经过器差订正后的干球温度和自记读数分别读记在相应的时间线上，自记记录以时间记号为正点。,使用步骤,3换纸步骤 自记钟在旋转一圈后就应该更换自记纸。步骤如下： (1)在准备换上新的自记纸上写明时间(起止的年月日)、地点和换上纸人的姓名。 (2)揭开盒盖，作一终止记录时间记号，拨开笔档，取下自己钟(也可以不取下)，在自记迹线终端上角记下记录终止时间。 (3)松开压纸条，取下自记纸，上好钟机发条(根据具体情况，不一定每天上)勿上过紧。
12、 (4)换上已准备好的新纸。上纸时，要求自记纸紧贴钟筒；底边靠近钟筒突出的下缘两端的刻度线要对齐，并注意勿使压纸条挡住有效记录的起止时间线。 (5)在自记迹线开始记录一端的上角，写上记录开始时间。 (6)把自记钟装上后，按反时针方向旋转自记钟，以消除大小齿轮间的空隙，使笔尖对准记录的开始时间，拨回笔挡，作一时间记号； (7)最后盖好仪器盒盖，并重新检查一遍。注意添加笔尖墨水。 (8)把换下来的自记纸，写上换下时间和换下纸人的姓名。,自记记录处理,时间订正 自记记录纸上的时间订正是以02、08、14、20点四次定时观测时所作的时间记号为订正的基础。这些记号常常与自记纸上时间线并不符合。有的超过正
13、点线，时间差为正，有的不到正点线，时间差为负。时间订正时假定两个记号之间的自记钟运转速度呈相等的。因此，如果两个记号与时间线相差的时间不同，则每小时时间的相差数应按平均相差的速度来计算，即采用总变差的平均分配法来订正。 数值订正 1.选择正点百叶箱中观测数据作为订正标准； 2.将各正点自记仪器读数与标准比较，计算误差； 3.采用内插法计算各时间点的误差值； 4.计算各时间点正确数值,实习步骤,在室内了解自记仪器的构造原理及熟练地掌握实际操作技能。 完整地处理一张温度自记记录纸。,思考题,用自记仪器进行环境因子的观测有哪些优缺点？ 用双金属片温度计测量空气温度需要满足哪些环境条件。为什么？ 未加
14、订正的自记记录能否使用？为什么？,实习五 气压与风的观测,实验目的 通过实习，使学生了解气压表、空盒气压计的构造原理，掌握气压观测方法和数据订正方法以及风向、风速的观测方法。 实验器材 动槽式水银气压表、空盒气压表、自计气压计、电接风向风速计、轻便风向风速计,一、气压,气压的观测，通常包括测定本站气压，以及根据本站气压计算出海平面气压。本站气压是指气象台站所安置的气压表的海拔高度上的大气压力。测定本站气压通常用水银气压表和气压计，野外观测时常用空盒气压表。,动漕式水银气压表,动槽式水银气压表其构造可分为内管、套管和水银槽三部分。,内管：是一根直径为8毫米，长约1米左右的玻璃管。玻璃管经洗净并抽
15、成真空后，用纯净和干燥的水银灌满，就成为水银气压表的内管。内管装在气压表外部的套管中，用数个软木圈支柱，开口的一端插在盛满水银的槽里。,套管：是用黄铜制成，管的上半部前后都开有长方形窗孔，用来观测内管中水银柱的高低。窗孔边上有刻度尺和游尺是用来测定气压整数和小数的。套管下部装有一支附属温度表，其球部在内管与套管之间，用来测定水银及铜管的温度。套管的下端与水银槽连接。,水银槽：分为上下两部分，中间有一玻璃圈可以看见槽内水银面。槽的上部为一由很软的羊皮制成的皮囊，其特性是能通空气而不漏水银。皮囊的一头牢固紧扎在玻璃内管上，木杯中央凸出成圆筒形，内管即通此木杯而伸入槽内。用来指示刻度零点的象牙针固定
16、在木杯的平面上，尖端向下。槽的下部有一皮囊，呈圆袋状，袋口扎在一硬木制的木杯下部，此木杯分成上下二截，以螺旋紧连着，上下木杯的外面有一用以调节水银面的调整螺旋，螺旋的顶部有一小木托顶住下皮囊以免皮囊摩损。,动槽式气压表观测步骤和方法,1.首先观测附属温度表，精确到0.1。 2.调整水银槽内的水银面与象牙针尖恰好相接，直到象牙针尖相接完全无空隙为止。 3.调整游尺，使其底边与水银柱顶相切，调整过程中视线和游尺的底边必须始终保持在同一平面上，从上往下调，在水银柱顶与游尺底边相切两旁还应露出三角形空隙时为止。 4.读数并记录。先在标尺上读整数，从游尺上读取小数， 精确到0.1hPa。读整数时，应以稍低于游尺零线 或与 游尺零线相齐的标尺刻度为准；读小数时，应以标尺上 某一刻度线相齐的标尺刻度为准。 5.降低水银面。读数后旋底部螺旋使水银面离开象牙针尖 约23毫米，目的是使象牙针尖不致被水银磨秃，使刻 度零点位置升高。,水银气压表读数订正,水银气压表读数只是表示测得的水银柱高度。由于各气压表精确度不同，所测出的数值往往是不同的，即使用同一支气压表进行测量，由于温度不同、地理位置不同
