大气探测基础(DOC)
浅谈大气探测技术
浅谈大气探测技术摘要:大气探测是利用各种探测手段对大气中的物理过程和物理现象及气象要素等进行观测、探测并使用不同的载体记录下来。
大气探测所获取的气象记录、资料是进行天气预报、气候分析、气象科学研究和为各行各业服务的基础。
近年来，随着自然科学与技术的进步，国际气象探测技术也取得了显著的发展。
本文在此阐述了以下几种探测技术。
.关键词: 大气探测技术气象探测.大气探测又称气象观测，是对地球大气圈及其密切相关的水圈、冰雪圈、岩石圈（陆面）、生物圈等的物理、化学、生物特征及其变化过程进行系统的、连续的观察和测定，并大气探测对获得的记录进行整理的过程。
气象观测是气象科学的重要分支,它将基础理论与现代科学技术相结合，形成多学科交叉融合的独立学科，处于大气科学发展的前沿。
气象观测信息和数据是开展天气预警预报、气候预测预估及气象服务、科学研究的基础，是推动气象科学发展的源动力。
发展一体化的气象综合观测业务是气象事业发展的关键。
大气探测主要包括：地面观测、高空探测、特种观测和遥感探测等。
1、地面气象观测主要是对近地层范围内的气象要素进行观察和测定，大气探测主要观测的项目有：气温（离地1.5米高处，百叶箱内的气温）、地温、湿度、气压、风（包括风向风速）、云、天气现象、能见度、降水、蒸发量、日照时数、太阳辐射等。
2、高空气象探测一般是用探空气球携带探空仪器升空进行，可测得不同高度的大气温度、湿度、气压，并以无线电信号发送回地面。
利用地面的雷达系统跟踪探空仪的位移还可测得不同高度的风（风向、风速）。
3、特种观测主要包括大气本底观测、酸雨观测、臭氧观测、紫外线观测等。
遥感气象探测主要是利用气象卫星、雷达等设备进行气象要素探测。
下面介绍三种具体的大气探测技术：一、利用微波折射率仪探测探测对流层中大气时，折射率仪是众多测试手段中的唯一一种直接测量大气折射率的设备。
它的研制可上溯到40年代。
历史上有以谐振腔为传感器和以电容为传感器的两类折射率仪。
大气探测学
《大气探测学》习题参考答案第1章绪论1．大气探测学研究的对象、范围和特点是什么？大气探测是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。
研究范围是近地层大气、高空大气以及一些特殊区域的大气（如大气边界层，城市热岛环流，峡谷风场，海陆风场等）。
大气探测的特点：随着科学技术的发展，大气探测的要素量和空间范围越来越大。
分为近地面层大气探测、高空大气层探测和专业性大气探测。
近几十年来，作为主动遥感的各种气象雷达探测和作为被动遥感的气象卫星探测，以及地面微波辐射探测等获得较多信息的大气探测方法，正在逐步进入常规大气探测领域。
这些现代大气探测技术应用于大气科学的研究领域，极大的丰富了大气探测的内容。
2．大气探测的发展主要有那几个时期？①创始时期。
这是在16世纪末发明第一批大气探测仪器以前的漫长时期，这期间发明了相风鸟、雨量器和风压板等，不能对大气现象进行连续记录。
②地面气象观测开始发展时期。
16世纪末，随着气象仪器的发明，开始了气象要素定量测量阶段。
③高空大气探测的开始发展时期。
这时期陆续有人采用系留气球、飞机及火箭携带仪器升空，进行高空大气探测。
④高空大气探测迅速发展时期。
这时期，前苏联、德国、法国、芬兰等国家都开始研制无线电探空仪，以及其他高空探测技术，为高空大气探测事业开辟了新的途径。
⑤大气探测的遥感时期。
1945年美国首次将雷达应用于气象观测，后来发射了气象火箭和探空火箭，把探测高度延伸到了500千米。
⑥大气探测的卫星遥感时期。
这个时期，大气探测不仅从根本上扩大了探测范围，也提高了对大气探测的连续性。
3．简述大气探测原理有那几种方法？①直接探测。
将探测元件直接放入大气介质中，测量大气要素。
应用元件的物理、化学性质受大气作用而产生反应作用的原理。
②遥感探测。
根据电磁波在大气中传播过程中信号的变化，反演出大气中气象要素的变化，分为主动遥感和被动遥感。
3-大气科学专业大气探测方向
大气科学专业（大气探测方向）培养方案一、培养目标本专业培养具有扎实的大气科学基本理论、专业知识和专业技能，能够在大气探测、大气物理、大气环境、气象学、气候学、应用气象和相关学科从事科研、教学、科技开发及相关管理工作的高级专门人才。
二、培养要求（培养规格）本专业学生主要学习大气科学等各方面的基本理论和基本知识，受到科学思维与科学实验（包括野外实习和室内实验）等方面的基本训练，具有良好的科学素质，具有利用现代电子信息技术、气象雷达和气象卫星遥感技术进行大气科学基本业务、科学研究、理论分析、数据处理和计算机应用的基本技能。
具有较强的知识更新能力和广泛的科学适应能力。
1、系统地掌握本专业的数学、物理、电子技术、计算机等基础理论和基本知识；2、具有扎实的大气科学基础理论和实验技能，掌握现代大气探测和遥感技术和分析方法；3、了解相近专业的一般原理和方法；4、了解国家科技发展、环境保护、知识产权、专业服务等有关政策和法规；5、了解大气科学及相关学科的理论前沿和发展动态，具有研究、开发新系统、新技术的初步能力；6、掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有一定的科学研究和实际工作能力。
三、主干学科：大气科学四、主要课程、核心课程和特色课程1）主要课程：数字电子线路、大气物理学、天气学、电路分析基础、天气学分析、气象统计方法、现代大气探测学、气象观测仪器检定与维护、卫星气象学、雷达气象学、模拟电子线路、雷达原理和信号处理、动力气象学、气象卫星资料的多学科应用、中尺度气象学、中尺度数值模拟与预报、大气激光探测、专业英语、电磁场理论、嵌入式系统设计、信号与系统、数字信号处理、微波技术与天线。
2）核心课程：计算机基础、大气科学概论、线性代数、概率统计、高等数学、大学物理、Fortran语言程序设计、大气物理学、天气学、天气学分析、现代大气探测学、雷达气象学、卫星气象学、雷达原理和信号处理、信号与系统。
3）特色课程：卫星气象学、雷达气象学、气象卫星资料多学科应用。
硬气142班大气探测复习资料完结版 (1)
第一章总论1．什么是大气科学和大气探测？它们之间的关系如何？大气科学是研究地球大气的特性、结构、运动规律以及大气中各种现象的发生、发展的一门学科。
大气探测是利用各种仪器与装备，对地球大气各个高度上的物理状态、化学性质和物理现象的发生、发展和演变进行观察和测定。
两者之间的关系：由于大气不能被控制，因而其研究有自己的特殊性，我们现在只能在大气变化过程做长期的连续观测和探测，并将取得的资料进行分析研究来揭示大气变化过程的内在规律。
因此大气探测是大气科学研究的基础，没有大气探测，大气科学就无从发展。
大气探测已逐渐成为大气科学的一个重要分支—大气探测学5．表示误差的方法有哪些？根据误差值的性质，误差可分为哪几类？测量误差的表示方法常用两种方法来表示误差即绝对误差和相对误差测量误差的分类一切测定结果的误差根据其性质不同可以分为系统误差、随机误差和过失误差。
6．试述时制和日界。
时制：以一定的时间间隔作为时间单位，并以一定的起始瞬时的计量时间的系统。
日界：人工器测日照以日落为日界，辐射和自动观测日照以地方平均太阳时24时为日界，其余观测项目均以北京时20时为日界7．为什么要提出气象观测资料的“三性”？大气探测是在自然条件下进行的。
由于大气是湍流介质，造成气象要素值在空间分布的不均匀以及时间上具有脉动变化的特点，大气的这种特性，要求在台站高度分散的情况下，取得的气象资料必须准确地代表一个地区的气象特点，而在气象资料使用高度集中的情况下，又能使各个地区的气象资料能够互相比较，以了解地区间的差异。
这是从大气运动的特点对气象资料提出的“代表性”、“准确性”和“比较性”的要求。
8．什么是观测资料的测站代表性和区域代表性？测站代表性：是指空间某定点要素值测量的结果能够反映测站该时刻（或时段）被测要素值的真实状态或实际的变化情况。
假设仪器是精确的，测站代表性的程度则主要由被测量值本身所决定。
因此测站代表性表示所测要素值所受地方性条件干扰的程度。
大气探测概论(基础知识班)
信息网络系统
基本气象信息 加工预测系统
气象服务系统
中国气象局业务技术体制改革
通过深化改革，力争在3到5年内，建立基本满足 国家需求、功能先进、结构优化的多轨道、集约 化、研究型、开放式业务技术体制，增强气象业 务和服务能力，提升气象科技水平。
发展多轨道业务 完善预报预测体系 强化信息与技术保障体系 加强气象教育培训体系 健全综合观测体系 构建公共气象服务体系 完善气象科技创新体系 调整业务组织机构
发展简史
气象要素定量测量阶段：16世纪中叶 高空大气探测发展阶段：20世纪20年代 大气遥感探测发展阶段：20世纪40年代后期 现代大气综合探测系统的发展
发展简史 气象要素定量测量阶段
1593年，意大利 伽利略 （G.Galileo）发明 气体温度表 1643年，意大利 托里拆利（ E.Torricelli）发明 水银气压表 1662年, 英国 列恩（C. Wren）设计了雨量器 1664年, 法国 巴黎天文台开始气象观测 1667年, 英国 胡克（R. Hooke）制作了风压板 1674年，英国 波义耳（R.Boyle）制作了自记湿度计 1706年，德国 华伦海特（G.D.Fahrenheit）制作了酒精温度表 1774年，瑞士德索修尔（H.B.de saussure）发明太阳温度表 1802年，法国 拉马克（Lamarok）提出云的分类法 1820年，德国 勃伦特斯（H.W.Brandes）绘制第一张等压线图 1385年，中国 南京北极阁司天台改为观象台，观天象，测风雨、 物候和地震地磁，24小时观测。1669年迁至北京。 1872年, 中国 上海徐家汇建立观象台，开始气象观测工作 1912年, 中国 在北京成立中央观象台，1915年开始绘制天气图
(完整版)大气探测重点
第一章绪论1.直接探测、直接探测原理？直接探测：将感应元件置放于测量位置上，直接测量大气要素的变化。
直接探测原理：根据元件的物理、化学性质受大气某种作用而产生反应的特点。
例子：温度表，水银液体的热胀冷缩性质。
2.遥感探测、遥感探测原理？遥感探测：探测元件不放置于测量物体上，间接反演大气要素的变化遥感探测原理：是根据大气中声、光、电等信号传播过程中性质的变化，反演出大气要素的时空变化例子：鸽子照相，胶片对光的感应；卫星，辐射传输的变化3.主动遥感、被动遥感？主动遥感（发射能量）：设备具有声、光、电磁波发射源，在其测量空间中大气特性对其传播信号产生相应的吸收、散射、反射形成带有大气特征的回波信号。
如：测云雨雷达被动遥感（不发射）：直接探测来自大气的声、光、电磁波信号。
如：一些气象卫星传感器4.几个概念（决定仪器性能的首要因素是感应原理，由感应原理决定了仪器的主要性能指标）：灵敏度：指单位待测量的变化所引起的指示仪表输出的变化，仪器的灵敏度与它的感应原理有关。
精确度：是指测量值与实际值（真值）接近的程度，可以通过仪器误差的数值进行衡量。
惯性（时间常数）：指仪器的响应速率，它与电子仪器常用的时间常数的意义相同。
稳定性（坚固性）：主要指被测量与输出信号（读数）之间的检定关系的年变化率。
*5.大气探测的三性要求：代表性准确性比较性（书上14-15）第二章云的观测1.云的分类、特征及其国际简写（特征见书上22-32）2.云量的记录方法云量是指云遮蔽天空的成数，将天空分为10成。
记录要素：总云量、低云量，记整数不计小数。
总云量：天空被所有云遮蔽的成数；低云量：天空被低云遮蔽的成数，记录方法：云量布满天空时记为10；占十分之一时记为1，以此类推；布满天空但是又有缝隙时记为10-；天空云量小于二十分之一时记为无云；记录时总云量为分子，低云量为分母。
例1：天空有两层云，下层为层积云Sc，从云隙中判断上层为卷积云Cc，布满全天。
大气探测学
1、大气探测概述：指利用科技手段对大气和近地层的大气物理过程、现象及其化学性质等进行系统观察和测量。
2、地面观测站分类：基准气候站、基本/一般/无人值守/高空气象站。
3、探测原理：①直接测量：感应元件置于待测介质之中，根据元件性质的变化，得到描述大气状况的气象参数。
②遥感探测：根据电磁波在大气传播过程中信号的变化，反演出大气中气象要素的变化。
4、探测仪器主要性能：准确度（仪器测量值与真值的符合程度，用相对误差表示，误差小准确度高）灵敏度（待测量变化Δx引起的指示仪器输出变化Δy，α=Δy/Δx）惯性（仪器动态响应速度，惯性小变化快）；分辨率（导致一个测量系统变化的最小环境改变量）量程（仪器测量范围）稳定度（仪器性能随时间变化率）。
5、三性要求：①准确性（测量值与真实值误差大小程度）：系统误差、随机误差。
②代表性（探测值能代表一定空间范围和时间段的平均状况）：空间代表性，主要表现在选址上；时间代表性，多次测量取的平均值和选具有一定惯性的仪器可提高代表性。
③可比较性（不同测站、时间的测量值能进行比较）：只改测站体现大气要素地区分布特点；只改时间体现大气要素随时间变化特点。
6、云是悬浮在大气中的小水滴或冰晶微粒或二者混合的可见聚合体。
有时也包含一些较大的雨滴及冰、雪粒。
底部不接触地面。
7、云的观测：判定云状、估计云量、测定云高、选定云码★8、云状：（选择题）一、低云→积云【淡积云①、碎积云②、浓积云③】；积雨云【秃积雨云④、鬃积雨云⑤】；层积云【透光层积云⑥、蔽光层积云⑦、积云性层积云⑧、堡状层积云⑨、荚状层积云⑩】；层云【层云⑾、碎层云⑿】；雨层云【雨层云⒀、碎雨云⒁】①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。
②破碎的不规则积云块（片），个体不大、形状多变。
③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。
大气探测学第1章习题参考答案
19 什么叫温标？常用温标有哪几种？如何换算？ 温标是为了定量地表示温度,而选定的一个衡量温度的标尺。
常用温标有：开尔文温标（绝对温标）(K)、摄氏温标 (℃)、华氏温标(F)。
换标公式为：K —C 换算：273.15K C =+ 273.15C K =-C —F 换算：()5329C F =- 9325F C =+ K —F 换算：()532273.159K F =-+ ()9273.15325F K =-+ 20 试述玻璃温度表测温原理。
液体玻璃温度表的感应部分是一个充满液体的玻璃球，示度部分为玻璃毛细管。
由于玻璃球内的液体的热膨胀系数远大于玻璃，当温度升高时，液体柱升高，反之下降。
液柱的高度即指示温度的数值。
设0℃时表内液体的体积为V0，此时球部和这段毛细管的容积也为V0，当温度升高∆t 时，毛细管中液体柱的长度变化为∆L ，则体积的改变量为：式中μ为液体的热膨胀系数， γ为玻璃球的热膨胀系数，S 为毛细管的截面积。
等式左边称作温度表的灵敏度。
表示温度改变1℃引起的液体高度变化，灵敏度越高的仪器，刻度越精密。
21最高、最低温度标测温原理最高温度表：毛细管较细，液体为水银。
在玻璃球部焊有一根玻璃针，其顶端伸至毛细管的末端，使球部及毛细管之间的通道形成一个极小的狭缝。
升温时，球部水银膨胀，水银热膨胀系数大于玻璃热膨胀系数，水银被挤进毛细管内；但在降温时，毛细管内的水银不能通过狭缝退回到球部，水银柱在此中断。
因此，水银柱顶可指示出一段时间内的最高温度。
另外也可以利用毛细管收缩原理，观测结束后需要人工将毛细管中的水银复位。
最低温度表：毛细管较粗，内装透明的酒精，游标悬浮在毛细管中，观测时将游标调整到酒精柱的顶端，然后将温度表平放。
升温时，酒精从游标和毛细管之间的狭缝过，游标不动；温度下降时，液柱顶端表面张力使游标向球部方向移动，因此，游标指示的温度只降不升，远离球部的一端将指示出一定时段的最低温度。
《大气探测学》全册配套完整教学课件 (一)
《大气探测学》全册配套完整教学课件 (一)《大气探测学》是大气科学中的重要学科，它以各种探测手段来研究大气中的各种物理与化学过程。
为了让学生更好地掌握《大气探测学》这门课程，出版社推出了全套《大气探测学》课件，其中配套的教学课件是非常重要的一部分。
下面我们就来详细了解一下《大气探测学》全册配套完整教学课件。
一、教学课件的特点1.全面性。
教学课件详细地讲解了《大气探测学》全书中的知识点，并提供了丰富的案例和图示，让学生更直观地了解各种概念和方法。
2.多样性。
教学课件采用了不同的教学方式，包括图表、模拟实验、案例分析等，让学生在不同的情境下更好地理解与掌握知识。
3.动态性。
教学课件采用了动态图像和演示，较好地呈现了大气探测学中各种复杂的过程和原理，让学生更好地理解。
二、教学课件的结构1.导入环节。
教学课件首先通过引入一些真实的气象事件，激发学生的兴趣，提高学生对于大气探测学的热情和好奇心。
2.基础知识环节。
在教学课件的这一环节中，系统地讲解了大气探测学的基础知识，如大气结构、大气成分、大气运动等等。
3.探测方法环节。
教学课件详细地介绍了常见的大气探测方法，如卫星监测、雷达探测、探空气球观测等等，每种方法都通过生动的图示和实例详细地说明了各自的原理和适用情况。
4.应用案例环节。
在这个环节中，教学课件会以一些真实的科学应用案例来帮助学生更好地掌握大气探测学的概念和方法，其中的实例不仅能让学生更好地认识与应用知识，同时还能提供更好的实战案例供学生参考。
5.总结回顾环节。
教学课件最后通过小结和检测题让学生回顾已学的知识，巩固认识，同时测验自己的掌握程度。
三、教学课件的应用1.构建教学网络平台。
将教学课件通过网络传播，构建网络教学平台，通过远程授课形式向广大学生传输知识，并方便学生随时随地进行课外学习。
2.辅助课堂教学。
传统课堂教学中，老师可以通过教学课件对于知识点进行讲解和展示，学生也能够在较短的时间里更好地掌握知识。
(完整版)大气探测习题整理
一.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？答（1）淡积云：扁平的积云，垂直发展不盛，在阳光下呈白色，厚的云块中部有淡影，晴天常见。
（2）浓积云：浓厚的积云，顶部呈重叠的圆弧形凸起，很像花椰菜；垂直发展旺盛时，个体臃肿、高耸，在阳光下边缘白而明亮。
有时可产生阵性降水。
（3）秃积雨云：浓积云发展到鬃积雨云的过渡阶段，花椰菜形的轮廓渐渐变得模糊，顶部开始冻结，形成白色毛丝般的冰晶结构。
秃积雨云存在的时间，一般比较短。
（4）鬃积雨云：积雨云发展到成熟阶段，云顶有明显的白色毛丝般的冰晶结构，多呈马鬃状或砧状。
二.如何保证大气探测资料的代表性和可比性答.观测站观测资料代表性的好坏，原则上可以从台站地形是否具有典型性方面进行评定。
站址的选择、观测站的建立需要考虑空间的代表性，防止局地地形地物造成大气要素不规则变化。
湍流大气中，气象要素变化快，时间上要取一定时段的平均值作为测量值。
观测资料的比较性是建立在一致的基础上，即要求观测时间、观测方法、仪器类型、观测规范、台站地理纬度、地形地貌条件等的一致性。
三.简述大气探测原理有哪几种方法？答：从原理上分为直接测量和遥感测量。
直接测量分为现场测量和遥测两种。
遥感测量分为主动遥感和被动遥感。
四.如何区别浮尘与霾、霾与轻雾？答.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。
霾由大量极细微沙尘均匀漂浮在空气中，使空气混浊，能见距离<10km。
常出现在气团稳定较干燥时期。
浮尘出现在冷空气过境前后无风或风小时，由远处沙尘经高空气流传播而来。
或为沙尘暴，扬沙出现后尚未下沉的沙尘浮游在空中所致。
能见距离小于1km，垂直能见度也很差。
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。
轻雾由细小水滴组成的稀雾幕。
水平能见距离<10km。
大气探测原理与方法
大气探测原理与方法大气探测技术是地球科学研究中不可或缺的一项重要技术。
通过对大气成分、结构和运动等参数的测量，可以更好地理解大气层的变化和演化过程，掌握天气变化规律，以及对大气环境进行监测和预警。
本文将介绍大气探测的原理与方法。
一、大气探测的原理大气探测的原理主要基于传感器的工作原理，即通过测量特定物理量的变化来推测大气状态。
以下是几种常用的大气探测原理：1. 光学原理：利用光子在大气中的散射、吸收和辐射等特性，通过光束的传播路径和强度变化来推测大气中的物理和化学参数。
例如，利用可见光、红外线和微波束等，可以测量大气中的水汽含量、气溶胶浓度、温度和湿度等。
2. 电磁原理：通过测量电磁信号在大气中的传播和反射等特性，推测大气中的电离度、电场强度和磁场强度等参数。
例如，利用电离层的反射特性可以测量电离层的高度、密度和组成等。
3. 声学原理：利用声波在大气中的传播速度和衰减程度等特性，来测量大气中的温度、风速和风向等参数。
例如，利用声纳技术可以测量大气边界层中的风速剖面。
二、大气探测的方法根据实际应用需求和研究目标的不同，大气探测可以采用多种方法。
以下是几种常见的大气探测方法：1. 地基观测：通过在地面上部署观测站点，利用各种传感器和仪器对大气参数进行实时监测。
地基观测方法可以提供连续、精确的数据，适用于天气预报、气候研究和环境监测等领域。
2. 飞机观测：通过在飞机上安装大气探测设备，对大气参数进行空中观测。
飞机观测方法可以获取较高空间分辨率和时间分辨率的数据，适用于对局地天气和大气边界层等进行详细研究。
3. 卫星观测：通过在轨道上发射和运行大气探测卫星，利用遥感技术对大气参数进行遥感测量。
卫星观测方法可以获得大范围、全球性的数据，适用于对大气环境和气候变化等进行宏观观测。
三、大气探测的应用大气探测技术在各个领域具有广泛的应用价值。
以下是几个典型的应用场景：1. 天气预报和气候研究：通过监测大气参数的变化，可以提供准确的天气预报信息，帮助人们做好防范和调整计划。
天气雷达探测基础知识
天气雷达探测基础知识
天气雷达是一种能够探测大气中降水、云层、风暴等天气现象的仪器。
它通过发射一束雷达波，然后接收反射回来的信号，来了解大气中各种物质的状态和分布情况。
下面是天气雷达探测基础知识：
1. 雷达波的特点：雷达波是一种电磁波，它的传播速度与光速
相同。
雷达波在传播时会被大气中的物质吸收、反射、散射等，这些作用会影响雷达波的传播路径和信号强度。
2. 雷达波的频率：雷达波的频率是指单位时间内波的振动次数，通常以赫兹（Hz）为单位。
不同频率的雷达波具有不同的特性，例如高频率的雷达波能够穿透云层，但信号强度较弱；低频率的雷达波信号强度较高，但容易被云层等物质吸收。
3. 雷达反射信号：雷达波的反射信号是指当雷达波遇到物体时，会产生一部分信号向雷达设备返回。
这些反射信号的强度取决于物体的大小、形状、材质等因素。
4. 雷达图像的解析：雷达图像是由反射信号构建出来的，它能
够显示大气中不同物质的分布情况。
解析雷达图像需要考虑信号强度、信噪比、扫描角度、反射信号的特征等多种因素。
5. 天气雷达的应用：天气雷达广泛应用于气象预测、航空、海洋、农业、水文等领域。
通过天气雷达可以了解天气现象的分布情况和演变趋势，为人们的生产和生活带来很大的便利。
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大气探测原理与方法
大气探测原理与方法大气探测是指通过各种仪器和技术手段对大气的组成、结构、属性以及其变化过程进行观测与分析的过程。
大气探测具有重要的科学意义和实际应用价值，可以为气象学、环境科学、天文学等多个学科领域提供重要观测数据。
大气探测的原理主要基于大气介质对辐射的吸收、散射、发射等作用。
不同波长的辐射与大气介质发生相互作用后，其强度、频谱等会发生变化，通过对这些变化的观测可以推断出大气的组成和其他性质。
大气探测的方法主要可以分为主动和被动两种类型。
主动探测方法是指人为发射一定波长的辐射，观测辐射在大气中传播和反射的情况。
这种方法通常包括雷达、激光雷达、声呐等。
其中，雷达是最常用的主动大气探测方法之一。
雷达发射器发射一束雷达波，当这束波遇到大气中的水汽、尘埃、云层等时，会发生散射和吸收，接收器接收到经过散射、反射后的信号，通过分析信号的强度和频谱等参数，可以研究大气层结构、降水、云层、辐射场等情况。
被动探测方法则是利用大气介质对自然辐射的干扰，观测这些干扰信号的变化来推断大气的组成和属性。
这种方法包括遥感技术、光谱观测等。
遥感技术是通过卫星、飞机等载体获取地球表面和大气层信息的技术手段。
卫星遥感是最常用的被动大气探测方法之一，通过地球资源卫星等探测器向地面发射微波、红外等不同波长的辐射，然后接收返回的辐射信号，通过对信号的处理和分析，可以反演大气湿度、温度、云量等参数，并且得到地球表面的植被覆盖、海洋温度等信息。
光谱观测是利用大气对不同波长的电磁辐射的吸收特性进行观测。
由于大气对不同波长的辐射不同的吸收，所以通过监测光谱的变化可以获得大气的信息。
这种方法包括太阳辐射观测、地基观测等。
太阳辐射观测是通过观测太阳辐射穿过大气层的变化，来推断大气的温度、湿度、臭氧等参数。
地基观测是指在地面上布设光谱仪器，观测来自太阳、地面等方向的辐射，通过分析这些辐射的光谱特性来研究大气成分和结构。
总之，大气探测是通过对大气介质与辐射之间相互作用的观测，推断大气的组成、结构、属性和变化过程的一种方法。
《大气科学大气探测方向认识实习》教学大纲
大气科学大气探测方向认识实习
Practice about Understanding Major
一、课程基本情况
教学周数： 1周
学分：1
开课学期：第1学期
课程性质：必修
先修课程：无
适用专业：无
教材：无
开课单位：大气物理学院大气探测系
二、实习目标
通过参观大气探测基地、C波段双偏振多普勒雷达、雷达卫星大气遥感信号与信息处理实验室和气象台，了解常规探测和遥感探测基本流程、C波段双偏振多普勒天气雷达基本组成及数据特点、卫星数据接收原理与基本特征，对大气探测专业形成基本认识。
三、实习基本要求
通过参观实习，能够清楚描述常规气象探测方法、卫星接收系统特征和数据特征、雷达观测原理和数据特征，撰写实习报告。
四、实习内容及时间安排
五、课程考核
（1）实习报告的撰写要求：实习报告能体现实习内容，文字描述流畅，条理清楚。
（2）实习报告：1次
（3）考核及成绩评定：以实习报告描述实习过程完整程度评定成绩。
六、参考书目
无
七、有关说明
无。
大气遥感与大气探测方法
大气遥感与大气探测方法遥感探测是一种在远处不用直接接触物体或发生的某种现象既可得到所需要的信息，并对信息进行辨认、加工和分析。
遥感集市将遥感探测分为以下类型：紫外、可见光、反射红外遥感技术、热红外遥感技术和微波遥感技术。
遥感技术工作方式的划分可分为多种，其中应用最多的是主动式与被动式的遥感探测。
主动式遥感探测是由遥感探测仪器自身向外所发出的波束或次波束，与被探测的物质吸收、反射等相互作用后产生回波，再通过卫星对这种回波进行检测；被动式遥感大气探测主要是靠太阳光照到物体上，物体吸收、反射和折射的太阳光不同，外加物体自身所发射的红外光等的接收，从而完成对大气成分的测量。
对大气气溶胶的探测气溶胶指在大气中的各种固、液态的可见与不可见得微粒或其他物质，通常人们说的烟、雾等均在气溶胶的范围之内。
在以往的大气监测中，很难发现大气中的气溶胶，并对其进行检测，而当遥感探测用于大气探测中后，可以使用超高分辨率的卫星对气溶胶空间具体的分布与其运动变化的趋势进行探测，恰恰弥补了地面监测中的不足。
对沙尘暴的探测沙尘暴在我国是长发生的自然灾害之一，其严重影响人们生活和生态环境，同时也严重污染大气，沙尘暴的特点是：突发性强，具有较大的危害，也是属于大气气溶胶的一种。
我国科学家于1993年4月在北京、天津对沙尘暴的特性进行遥感监测，得出在发生沙尘暴天气时，可见光通道1和2的反射率明显上升，强度越大，反射率也越大。
目前遥感集市的研究表明，红外通道数据对确定沙尘暴的位置极其准确，而对于监测大尺度的沙尘暴他的运动轨迹也相当准确。
对臭氧层的探测臭氧层对地球上的人类以及其他动植物均起到保护作用，在大气遥感监测中同样可以通过遥感监测了解臭氧层的变化情况与空洞形成的位置。
目前，在南极上空出现臭氧空洞，据大气遥感监测得出，其空洞每年还在不断扩大当中，这对地球上的生物非常不利。
我国科学家也利用激光雷达对对流层一定高度范围内的臭氧分布进行了测量，结果表明，用激光的不同波段，也可以得到地球上空比较精确的臭氧层分布情况。
大气探测实验报告
一、实验目的1. 熟悉大气探测的基本原理和方法；2. 掌握常用大气探测仪器的使用和操作；3. 了解大气探测数据的基本处理和分析方法；4. 培养团队合作和实际操作能力。
二、实验内容1. 大气温度、湿度、气压的测量；2. 大气风场的探测；3. 大气颗粒物浓度的测量；4. 大气电磁波探测。
三、实验原理1. 大气温度、湿度、气压的测量：利用温度计、湿度计、气压计等仪器，通过测量大气中水分子的热运动、气压的变化等，得到大气温度、湿度、气压等参数。
2. 大气风场的探测：利用风向计、风速计等仪器，通过测量大气中气流的方向和速度，得到大气风场信息。
3. 大气颗粒物浓度的测量：利用颗粒物采样器、颗粒物分析仪等仪器，通过采集大气中的颗粒物样品，分析颗粒物的质量、数量等，得到大气颗粒物浓度。
4. 大气电磁波探测：利用雷达、激光雷达、卫星遥感等仪器，通过发射电磁波，探测大气中电磁波的传播特性，得到大气结构、云层等信息。
四、实验材料与仪器1. 实验材料：温度计、湿度计、气压计、风向计、风速计、颗粒物采样器、颗粒物分析仪、雷达、激光雷达、卫星遥感数据等。
2. 实验仪器：实验室内仪器设备、实验场仪器设备。
五、实验步骤1. 大气温度、湿度、气压的测量：将温度计、湿度计、气压计放置在实验场，按照仪器说明书进行操作，记录测量数据。
2. 大气风场的探测：将风向计、风速计放置在实验场，按照仪器说明书进行操作，记录测量数据。
3. 大气颗粒物浓度的测量：启动颗粒物采样器，按照仪器说明书进行操作，采集大气颗粒物样品，将样品送至实验室进行分析，得到大气颗粒物浓度。
4. 大气电磁波探测：利用雷达、激光雷达等仪器，按照仪器说明书进行操作，获取大气电磁波探测数据。
六、实验数据记录与处理1. 对实验过程中获得的数据进行记录，包括时间、地点、仪器型号、测量值等。
2. 对实验数据进行整理、分析，得出实验结论。
七、实验结果与分析1. 大气温度、湿度、气压的测量结果：根据实验数据，分析大气温度、湿度、气压的变化规律。
《大气探测学实验II》教学大纲
大气探测学实验II
Atmospheric sounding
一、课程基本情况
课程总学时：32
本课程学时：4
开设项目数：2
课程性质：必修
对应理论课程及性质：大气探测，必修
适用专业：大气科学专业（大气物理与大气环境方向；人工影响天气方向）
教材：《大气探测学》，气象出版社，王振会，2011，第一版
开课单位：大气物理学院大气物理系
二、课程的教学目标和任务
通过大气探测实验，使学生掌握地面和高空各种气象要素的观测仪器和观测方法；熟悉我国正在进行的大气监测自动化系统工程的探测部分；并使学生了解国内外最新（90年代以后）探测技术。
三、课程的内容和要求
注：实验要求和实验类型选定后请打“√”。
四、课程考核
（1）实验实习报告的撰写要求：实验过程和实验结果清晰
（2）实验实习报告：1 次，课程设计论文： 1 篇；
（3）考核及成绩计算方式：根据实验表现、实验报告和课程设计论文内容决定
五、参考书目
地面气象观测规范，气象出版社；中国气象局，2002；。
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南京信息工程大学滨江学院大气探测基础题目：气溶胶化学特性大气探测的最新进展专业名称：电子信息工程姓名：丁亮学号：20122305905班级：12电信3指导教师：张小林摘要：长期系统的气溶胶辐射特性观测资料是定量研究气溶胶辐射和气候效应的重要基础。
本文综合介绍中国大气气溶胶辐射特性观测与研究现状和成果,重点包括以下内容：地面太阳光度计联网观测气溶胶光学厚度、单次散射反照率、尺度谱；从全波段太阳辐射反演气溶胶光学厚度、单次散射反照率；浊度计和黑碳仪测量地面气溶胶散射系数和吸收系数；地基/星载激光雷达观测气溶胶(后向散射系数)垂直分布；极轨/静止卫星遥感反演气溶胶光学特性。
关键词：气溶胶辐射特性地基观测卫星遥感1 引言大气气溶胶是指悬浮在地球大气中沉降速度小、尺度范围为10-3～20 µm大小的液态或固态粒子。
气溶胶在气候系统中起着非常重要的作用，通过散射与吸收太阳短波和地球长波辐射对气候产生直接影响气溶胶又与云相互作用对气候产生间接影响;同时，非或弱吸收性气溶胶的辐射冷却效应还能在一定程度上抵消由温室气体造成的全球增温。
气溶胶粒子作为非均相反应界面间接影响大气化学过程，从而改变温室气体等痕量大气成分；此外，对流层气溶胶，尤其是近地面气溶胶粒子影响空气质量，进而影响到环境和人类健康。
尽管第四次IPCC报告对于气溶胶直接辐射的估计精度比之前要高，但相对于其他外源辐射强迫，大气气溶胶辐射强迫估计仍然很不确定，尤其是对气溶胶间接辐射效应的估计。
为了减小大气气溶胶气候效应的不确定性，国际上已经实施了数个较大气溶胶研究计划，我国科学家也在气溶胶的观测、气溶胶辐射特性以及气溶胶气候效应估算等方面开展了许多基础研究工作。
本文拟综述我国，特别是中国科学院大气物理研究所近一二十年来气溶胶辐射特性观测方面的研究进展和研究成果，以期对后续气溶胶辐射气候效应研究有所借鉴。
2 气溶胶辐射特性参数定量研究气溶胶辐射气候效应需要系统的气溶胶辐射特性观测资料。
目前观测精度最高、观测手段最多、也是气溶胶气候效应中最为重要的光学特性是气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Thickness，AOT或Aerosol Optical Depth，AOD)，AOT描述了气溶胶对光的衰减作用，是气溶胶消光系数在垂直方向上的积分。
假设气溶胶粒子满足Junge谱分布，两波长的AOT可用于计算反映气溶胶粒子大小的Angstrom指数。
气溶胶粒子的单次散射反照率(Single Scattering Albedo，SSA)定义为气溶胶散射系数与消光系数比，是衡量气溶胶吸收强弱的一个重要光学参数。
研究表明，单次散射反照率是决定气溶胶的辐射强迫是冷却还是加热效应的重要因子。
单次散射反照率与气溶胶粒子复折射指数有关。
复折射指数是反映气溶胶粒子光散射和吸收能力的基本参数，通常表示为：，其中，是复折射指数实部，反映了粒子的散射能力，是复折射指数虚部，反映了粒子的吸收能力。
实部和虚部大小与粒子组成成分及混合状态等有密切关系。
这些参数是影响晴空地面直接辐射和天空散射辐射的重要因子，基于地基遥感手段并运用辐射传输理论，可较为准确地反演大气柱气溶胶光学特性，此外大气顶反射辐射卫星测量也是提取区域乃至全球尺度气溶胶光学特性的重要手段。
3 主要研究进展3.1 地面观测气溶胶辐射特性3.1.1 太阳光度计观测研究地面太阳光度计通过测量可见到近红外波段范围内一系列窄波段大气对太阳直接辐射的消光，在扣除空气分子影响后，即可得到气溶胶的光学厚度。
20世纪80年代初，北京大学就开始研制多波段太阳光度计，用自主研制的7波段太阳光度计，在北京地区开展了1年的地基观测并反演了气溶胶粒子谱。
分析了这次遥感得到的AOT的特征、变化规律及与气象条件的关系。
结果显示：北京地区AOT最大值出现在5月份，AOT(500 nm)为0. 65，9 月份最小，AOT(500 nm)为0. 31。
气溶胶尺度谱是决定气溶胶光学特性的关键参数。
从分析气溶胶消光系数和散射相函数基本特征着手，发现气溶胶消光系数和前向小角散射相函数分别对细模态和粗模态气溶胶粒子敏感，基于此系统分析了光谱消光法和小角散射法在反演气溶胶尺度谱分布中的优缺点，从而创新性提出综合应用气溶胶消光系数与小角散射相函数反演气溶胶谱分布的新方法并开展数值试验和观测实验，结果表明综合遥感能够发扬消光法和小角散射法的长处，克服各自局限，既能提高粗模态气溶胶粒子反演精度，又能改善细模态气溶胶粒子反演结果。
1980年代中后期中国科学院大气物理研究所和北京大学等均开展了基于多波段光度计观测太阳直接辐射和天空散射辐射，反演气溶胶散射相函数和尺度谱的观测实验。
1990年代末，北京大学研制出十波段太阳光度计，利用所研制的太阳光度计在北京、青海、广东、浙江、西藏等地做了系统的AOT观测，所得资料不仅用于该地区气溶胶辐射特性及其变化规律的研究，而且为校验卫星反演的AOT提供了数据。
利用多波段手持光度计于2000年6月～2002年12月在上海观测的太阳直接辐照度数据，分析得到上海AOT的季节变化，显示夏季最大，春季次之，冬季最小。
国际气溶胶自动监测网AERONET(Aerosol Robotic Network)和中国气象局建立的气溶胶观测网络(CAeroNet)都是统一采用法国CIMEL公司研制的CE-318系列太阳光度计，该光度计既可以自动进行太阳直射辐射观测，观测波段包括440、675、865、940和1020 nm。
除了940 nm用于反演柱水汽含量外，其他几个波段的太阳直接辐射观测用来计算相应波段的AOT，还可以与等高度角扫描、主平面扫描观测结合，来反演气溶胶尺度分布、复折射指数、SSA等特性参数。
AOT的精度可达0.01～0.02，反演的水汽含量的精度约为10%，SSA的反演精度约为0.03，复折射指数实部的反演误差约为0.04，对强吸收粒子虚部的反演精度可达30%。
作为ACE-Asia(Aerosol Characterization Experiment-Asia)气溶胶观测计划的一部分，2001年春季一台CE-318太阳光度计在中国科学院大气物理研究所楼顶进行了为期三个月的观测；另一台分别在河北香河(2001年3月20日～4月17日)和内蒙古桑根达来(2001年4月20日～5月10日)进行观测。
2002年4月北京成为AERONET观测网的长期观测站，2004年9月河北香河、2005年3月河北兴隆也成为其长期观测站；此外，榆林、兰州、太湖、临安等地陆续建立了一些CE-318系列太阳光度计的长期和临时观测站点。
国内学者自2000年来比较系统的开展了基于CE-318太阳光度计气溶胶光学特性数据的分析研究。
探索了CE-318型太阳光度计室内积分辐射源的辐亮度定标方法、Langley定标法和标准仪器相对定标方法，对仪器不同波段的太阳直射辐射通道进行了定标试验。
提出一种增益校正的立体角定标方法，该方法可以在太阳直射辐射和天空漫射辐射之间相互转换定标系数，实现了替代辐射定标。
介绍了我国CAeroNet气溶胶观测网CE-318仪器的传递定标和AOT的验证。
采用CE-318太阳光度计在敦煌(1999年6月28～7月19日)和青海湖(1999年7月25～31日)的观测数据，利用Langley方法获得AOT及其光谱变化，两地的AOT(550 nm)分别为0.12和0.18。
利用中分辨率太阳—天光光谱自动观测系统(MORSAS)在北京的准连续观测获取了1998年9月～2001年6月的AOT和Angstrom指数，并用CE-318的同期观测资料做了对比检验。
分析了AERONET北京测站2002年～2005年以来AOT、Angstrom指数、复折射指数和SSA的季节变化和年变化，北京地区AOT的最大值出现在夏季，最小值出现在冬季，而春天由于受沙尘天气的影响，Angstrom指数最小，冬季SSA最小。
毛乌素沙漠边缘榆林站，半干旱地区的乌鲁木齐和兰州，背景站黑龙江龙凤山、浙江临安和北京上甸子及长江三角洲地区；也开展了类似的研究工作。
利用全球AERONET和MODIS气溶胶光学厚度数据，系统分析了全球陆地气溶胶光学厚度“周末效应”，指出美洲东部，欧洲西部AOT工作日显著高于周末，且城市地区较郊区明显，而在我国东部地区未检测到类似变化特征。
基于全球AERONET长期站点气溶胶光学厚度和Angstrom指数数据，分析表明欧洲西部和美洲东部地区近10年来气溶胶光学厚度显著下降，气溶胶粒子尺度参数分析表明该下降趋势可能与大气中细模态气溶胶浓度下降有关。
印度Kanpur站表现出微弱上升趋势，而北京站表现出微弱下降趋势。
给出我国不同地区5个AERONET测站(北京、香河、兴隆、太湖和兰州)的AOT(550 nm)变化，从中可以看出不同区域AOT的季节变化和年变化特征，2009年5个测站的AOT都达到最小，可能与我国经济发展以及气象条件有关，具体原因尚需探究。
图 1 2我国不同地区AERONET站点观测的月平均AOT(550 nm)变化 Fig.1联合CE-318太阳光度计直射太阳辐射、天空光总辐射强度和偏振辐射强度，反演得到SSA、气溶胶散射相矩阵、复折射指数和尺度分布，并与AERONET反演产品做了比较检验，该反演方法的优点是不依赖于气溶胶粒子形状假设，对非球形粒子也适用。
分析了2005～2009年北京地区的AERONET气溶胶资料，发现北京地区的柱水汽含量与AOT之间有明显的相关，且440～870 nm的Angstrom指数与& lt; /span>AOT 的细模态比显著相关，基于Angstrom指数的气溶胶分类结果显示北京地区AOT的增长主要源于细模态气溶胶的吸湿凝结增长。
通过分析北京、香河、兴隆和太湖四个测站1年的气溶胶Angstrom指数(α)、粒子谱分布、AOT与波长的二次拟合参数(二次项系数α2，一次项系数α1)，尝试联合α，α2和α1来判断气溶胶粒子的粗、细模态及其贡献。
一些学者结合CE-318气溶胶观测资料和辐射传输模式，对气溶胶的区域辐射强迫做了研究整编了北京地区的气溶胶历史观测资料(1980～2000年，不连续观测)和AERONET气溶胶资料(2002～2005年)，并结合辐射传输模式计算了北京地区的气溶胶直接辐射强迫。
结果显示：北京地区1980年的秋季平均AOT(550 nm)为0.28，到2005年增至0.68；气溶胶导致地面接收的净太阳辐射在1月减少了17.2 W/m2，6月减少了63.5 W/m2。
分析了香河站的气溶胶光学特性，并联合同期辐射资料、全天空成像仪资料和CERES卫星资料给出香河地区地表气溶胶直接辐射强迫年均值达―25 W/m2。