大气探测知识要点

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1、1第一章：总论大气探测：又称之为气象观测，是指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的过程和方法。大气探测的发展历史：世界地面气象探测网的建立是大气探测史上的第一次革命。 高空气象要素探测系统的发展是大气探测发展的第二次革命。1960 年美国发射第一颗气象卫星泰罗斯-1 号，是遥感技术发展的标志，是大气探测的第三次革命。随着科学与技术的发展，大气探测取得了显著的发展，主要表现在探测能力显著增强，自动化水平迅速提高，观测方法、观测网的设计和观测工具的配合得到重视，直接探测和遥感技术并存，各取所长，综合利用。 观测站的分类：（1 ）

2、国家基准气候站（基准站）：是国家气候站的骨干；一般 300-400 公里设一站，每天观测 24次。（2 ）国家基本气象站（基本站）：是国家天气气候网中的主体；一般不大于 150 公里设一站，每天观测 8 次。（3 ）国家一般气象站（一般站）：是国家天气气候站的补充；一般 50 公里左右设一站，每天观测3 次或 4 次。（4 ）无人值守气象站（无人站）：用于天气气候站网的空间加密；观测项目和发报时次可根据需要而定。（5 ）高空气象站：一般 300 公里设一站，每天探测 2 次或 3-4 次。 时制：人工器测日照采用真太阳时，日界：人工器测日照以日落为日界，对时：台站观测时钟采用北京时。未使用自动

3、气象站的台站，观测用钟表要每日 19 时对时，保证误差在 30 秒之内。地面气象观测场设置：观测场一般为 25m25m 的平整场地。仪器设施布置：要注意互不影响，便于观测操作。大气探测资料必须具有代表性、准确性、比较性。 “三性” 是大气探测工作的基本要求。“三性 ”的联系：互相联系、互相制约。观测资料质量的好坏，均以观测资料的“三性” 衡量。第二章云的观测云是由大气中水汽凝结（凝华）而形成的微小水滴、过冷水滴、冰晶、雪晶，由它们单一或混合组成的，形状各异飘浮在天空中可见的聚合体。其底部不接触地面 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，将云分为三族，十属，二十九类。2云状

4、特征：雨层云（Ns）： 厚而均匀的降水云层，常伴有碎雨云，有时两者融为一体，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）旛时，云底显得混乱，没有明确的界限。透光高层云（As tra）：薄而均匀的云层，呈灰白色。透过云层，日月轮廓模糊，像隔了一层毛玻璃，地物无影。（1 ）卷云与卷层云的区别卷云连成片，或者出现晕时，易误认为卷层云。卷云云片即使相连，仍然能辨别出个体，云丝方向很不一致，各部分厚度不均匀；出现晕时，晕圈不完整。卷层云水平分布范围广，云丝方向比较一致，各部分厚度较均匀，常见完整的晕圈。最显著的差别：是否有晕或晕是否完整 云形成的基本条件：混合冷却。

5、由于湍流交换，空气产生混合，使一定层次内的空气温度和水汽重新分布，暖空气与冷空气混合后，暖空气温度必然降低，当温度降低到一定程度以后，就凝结成云；辐射冷却。任何物理一方面不断吸收物体的辐射能量，同时又不断地向外辐射能量，当它向外辐射能量超过它吸收的辐射能量时，本身温度就下降。注：在任何一次因冷却而形成云的过程中，有时不只是一种冷却过程在起作用。几种云的形成机理：对流云垂直发展的厚度不同，取决于对流强度、水汽含量和凝结高度。絮状云形成机理与堡状云相似，只不过云中湍流和对流更强更普遍，致使原稳定云层因下沉气流或湍流而破裂，象棉絮团似的不规则地分布在天空。云的演变有两种含义：（1）云体自身的演变，如

6、云的增厚、变薄、衍生扩展或蒸发消失等。（2 ）云随天气系统的移动，不同种类的云依次经过测站上空，使得看3起来像是云在发展变化。注意事项：云的观测应尽量选择在能看到全部天空及地平线的开阔地点或平台进行，应注意它的连续演变。云状的判定：主要根据天空中云的外形特征、结构、色泽、排列、高度以及伴见的天气现象，结合“云图” 、天气形势进行综合分析。实测云高： 气球测定云高利用已知升速的氢气球或氦气球，观测其进入云底的时间（气球开始进入像雾一样的云层但未最终消失的点） ，乘以气球升速。 公式：H v t说明：（1）主要用于测低云云高（ 云高大于 900 米时，不采用此法） 。（2）降水时不宜用此法测云高，

7、除非降水轻微。 云幕灯测定云高是夜间实测云高的仪器。观测时，利用云幕灯灯光垂直照射云底，形成明显的光点，在距云幕灯已知水平距离的观测点，用仰角器瞄准光点，测得仰角值，算出云高。公式：H L*tan 说明： 云幕灯和观测点间最佳距离为 300m，若间距远小于此值，则光点不易识别，若测量高度超过 600m，其准确度将降低。 激光测云仪测定云高由发射望远镜、接收望远镜、电子门组成。发射望远镜发射激光，激光脉冲遇到云层被云滴散射，其中后向散射部分被接收望远镜接收，计数电路记下激光在测云仪和被测目标物之间往返一次所经过的时间。公式：H S*sin （ c* t/2） * sin 各云属常见云底高度范围

8、4第三章 能见度、天气现象、地面状态的观测人工观测能见度，一般指有效水平能见度。有效水平能见度：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。如某一目标物轮廓清晰，但没有更远的或看不到更远的目标物时，可参考下述几点酌情判定： 目标物的颜色、细微部分（如村庄的单个树木、远处房屋的门窗等）清晰可辨时，能见度通常可定为该目标物距离的五倍以上； 目标物的颜色、细微部分隐约可辨时，能见度可定为该目标物距离的二倍半到五倍； 目标物的颜色、细微部分很难分辨时，能见度可定为大于该目标物的距离，但不应超过二倍半。应考虑目标物的大小，背景颜色，以及当时的光照等情况。 人工观测夜间观测能见度时，观测

9、员应先在黑暗处停留 515 分钟，待眼睛适应环境后进行观测。根据最远目标灯能见与否确定能见距离。 用于测量气象光学视程的仪器可分为以下两类：（1 ） 用于测量水平空气柱的消光系数或透射因数。光的衰减是由沿光束路径上的微粒散射和吸收造成的。（2 ） 用于测量小体积空气对光的散射系数。在自然雾中，吸收通常可忽略，散射系数可视作与消光系数相同。 降水现象：雨，滴状的液态降水，下降时清楚可见，强度变化较缓慢，落在水面上会激起波纹和水花，落在干地上可留下湿斑。雨滴直径：0.5-6.0mm。降水性质：间歇性和连续性。阵雨：开始和停止都较突然、强度变化大的液态降水，有时伴有雷暴。毛毛雨：稠密、细小而十分均匀

10、的液态降水，下降情况不易分辨，看上去似乎随空气微弱的运动飘浮在空中，徐徐落下。迎面有潮湿感，落在水面无波纹，落在干地上只是均匀地润湿地面而无5湿斑。雨滴直径:小于 0.5mm。雪：固态降水，大多是白色不透明的六出分枝的星状、六角形片状结晶，常缓缓飘落，强度变化较缓慢。温度较高时多成团降落。阵雪:开始和停止都较突然、强度变化大的降雪。雨夹雪：半融化的雪（湿雪）;或雨和雪同时下降。霾：白色不透明的圆锥形或球形的颗粒固态降水，直径约 2-5mm，下降时常呈阵性，着硬地常反跳，松脆易碎。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mm。有时内部还有未冻结的水，如被碰碎，则仅剩下

11、破碎的冰壳。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，外面包有透明冰层，或由透明与不透明的冰层相间组成；小雹以霰为核心。大小差异大，大的直径可达数十毫米，小的仅几毫米。常伴随雷暴出现。 地面凝结现象：露：水汽在地面以及近地面物体上凝结而成的水珠常出现在微风、晴朗、湿度大的夜晚，出现时地表温度在 0 以上 。霜融化成的水珠，不记露霜：水汽在地面和近地面物体上凝华而成的白色松脆的冰晶；或由露冻结而成的冰珠。易在晴朗微风的夜间生成。出现时地表温度在 0 以下。以草、屋顶、露天的木板等表面最多。雨凇：过冷却液态降水碰到地面物体后直接冻结而成的坚硬冰层，呈透明或毛玻璃状，外表光滑或略

12、有隆起。雾凇：空气中水汽直接凝华，或过冷却雾滴直接冻结在物体上的乳白色冰晶物，常呈毛茸茸的针状或表面起伏不平的粒状，多附在细长的物体或物体的迎风面上，有时结构较松脆，起伏不平，受震易塌落。一般出现在寒冷的雾天。 视程障碍现象：雾：大量微小水滴浮游空中，常呈乳白色，工业区常呈黄、灰色；水平能见度小于 1.0 千米。出现时，相对湿度常达到或接近 100%，高纬度地方出现冰晶雾也记为雾，并加记冰针。轻雾：微小水滴或已湿的吸湿性质粒所构成的灰白色的稀薄雾幕，水平能见度为 1.0-10.0 千米以内。出现时，相对湿度较大。吹雪：由于强风将地面积雪卷起，使水平能见度小于 10.0 千米的现象。雪暴：为大量

13、的雪被强风卷着随风运行，并且不能判定当时天空是否有降雪。水平能见度小于1.0 千米。烟幕：大量的由燃烧而生成的小微粒悬浮在空中，使水平能见度小于 10.0 千米。霾：大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于 10.0 千米的空气普遍混浊现象。霾使远处光亮物体微带黄、红色，而使黑暗物体微带蓝色。沙尘暴：由于强风或强烈的扰动气流将地面大量沙粒、尘土猛烈地卷入空中，使空气很混浊，出现时，黄沙滚滚、遮天蔽日，天空呈土黄色，水平能见度小于 1.0 千米。扬沙：由于较大风速或扰动气流将大量本地或附近的沙尘从地面吹起飞扬在空中，使空气相当混浊，出现时阳光减弱，天空呈黄色，水平能见度在 1.0-

14、10.0 千米以内。浮尘：尘土、细粒均匀地浮游在空中，使水平能见度小于 10.0 千米。 雷电现象：雷暴：为积雨云云中、云间或云地之间产生的放电现象。表现为闪电兼有雷声，有时亦可只闻6雷声而不见闪电。闪电：为积雨云云中、云间或云地之间产生放电时伴随的电光。但不闻雷声。 风暴现象：大风：瞬间风速达到或超过 17.0 米秒（或目测估计风力达到或超过 8 级）的风。 飑：突然发作的强风，持续时间短促。出现时瞬间风速突增，风向突变，气象要素随之亦有剧烈变化，常伴随雷雨出现。 龙卷：一种小范围的强烈旋风，从外观看，是从积雨云底盘旋下垂的一个漏斗状云体。有时稍伸即隐或悬挂空中；有时触及地面或水面，旋风过境

15、，对树木、建筑物、船舶等均可能造成严重破坏。 尘卷风：因地面局部强烈增热，而在近地面气层中产生的小旋风，尘沙及其它细小物体随风卷起，从地面向上扩展，形成尘柱。直径超过 2 m，高度在 10m 以上。多形成于干燥地区的春季、夏季午后。 其他现象：极光：在高纬度地区晴夜见到的一种在大气高层辉煌闪烁的彩色光弧或光幕。亮度一般象满月夜间的云。光弧常呈向上射出活动的光带，光带往往为白色稍带绿色或翠绿色，下边带淡红色；有时只有光带而无光弧；有时也呈振动很快的光带或光幕。 冰针：飘浮于空中的很微小的片状或针状冰晶，在阳光照耀下，闪烁可辨，有时可形成日柱或其它晕的现象。可降自云中，也可从无云的空中降落，下降速

16、度慢，多出现在高纬度和高原地区的严冬季节。 积雪：雪（包括霰、米雪、冰粒）覆盖地面达到台站四周能见面积一半以上时，称为积雪。结冰：指露天水面（包括蒸发器的水）冻结成冰。 观测注意事项：凡与水平能见度有关的现象，均以有效水平能见度为准，并在能见度观测地点观测判断天气现象。 第四章 气压的观测大气压力与水银气压表所处环境的温度、重力加速度及纬度有关，为了便于比较,国际上统一规定：1、以温度 0C 为标准。 2、 g 以纬度为 45的海平面为标准,9.80665m/s 2。如果不在标准状态下,则读得的水银柱高度必须订正到标准条件下。 水银气压表（1 ）动槽式 仪器构造： 内管：一根直径约 8mm，长约 900mm 的玻璃管。 外套管：用黄铜制成，保护与固定内管。标尺和游尺用来读整数和小数。 水银槽：分上下两部分，中间有一玻璃圈，可见槽内水银面。 主要特点：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