大气科学 地面气象观测.doc
地面气象观测——天气现象的观测
(11)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，外面包有透明的冰
层，或由透明的冰层与不透明的冰层相间组成。大
小差异大，大的直径可达数十厘米，常伴随雷暴出
现。
最大直径15毫米，最小直径3毫米。
霰
米雪
冰雹
降水现象的特征和区别：
天气 现象
符 号
直 径
(mm)
外形特征及着 地特征
(8)霰“ ”：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。
(9)米雪“ ”：白色不透明的比较扁、长的小颗粒 固态降水，直径常小于ｌｍｍ，着硬地不反跳。
(10)冰粒“ ”：透明的丸状或不规则的固态降水， 较硬，着硬地一般反跳。直径小于5mm。有时内部 还有未冻结的水，如被碰碎，则仅剩下破碎的冰
雨
·
干地面有湿斑， ≥0.5 水面起波纹
下降情况
雨滴可辨，下降如 线，强度变化较缓
阵雨
＞0.5
同上，但雨滴 往往较大
， 毛毛雨
干地面无湿斑， ＜0.5 慢慢均匀湿润，
水面无波纹
雪
大小 不一
白色不透明六 角或片状结晶， 固体降水
阵雪
同上
同上
骤降骤停，强度变化 大，有时伴有雷暴
稠密飘浮，雨滴难辨
飘落，强度变化较缓
(6)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10.0km的空气普遍混浊现 象。霾使远处光亮物体微带黄、红色，使黑暗物体微
光滑或略有隆突。
(4)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
大气科学概论-第四章-地面观测
➢ 大气探测是大气科学的重要分支之一，它研究的是 测量大气的原理、方法和设备，是探测大气奥秘的 重要手段。在大气科学的发展过程中，大气探测起 到了十分重要的作用。是大气科学发展的排头兵。 “巧妇难为无米之炊”
3
主要内容
• 热电偶型 • 金属电阻型 • 热敏电阻型
一、热电偶温度计
1、温差电现象（热电现象）
两种不同的金属导体A和B的两端，彼此焊接在一 起，构成一个闭合回路时，若两个接触点的温度 不同，回路中就有电流产生，如图所示。 两焊接点之间的温差越大，回路中的电动势也越 大，这种现象叫做温差电现象，也称热电现象， 这种电路称热电偶或温差电偶。
气象站常用直接日射表
• 直接辐射表通常由进光筒、感应件、跟踪 架（赤道架）和附件组成。
DFY3型直接辐射表
TBS-2-2型自动跟踪直接辐射表
短波总辐射的测量
测量原理
• 短波总辐射的测量包括：
– 水平面上太阳辐射 – 天空向下的散射辐射 – 地面对上述两项的反射辐射
• 测量原理：利用接收面与热电堆冷端之间的温差，测量温 差电动势，然后换算成辐射通量密度。
• 辐射的测量原理和仪器 • 温度、气压、湿度、风向风速、降水
的探测原理及仪器 • 自动气象站 • 高空观测
辐射的观测
• 气象辐射量：
• 1. 太阳短波辐射
– 直接辐射S
– 水平面太阳直接辐射SL，SL=S*cosZ – 散射辐射Ed – 总辐射Eg – 短波反射辐射： Er
• 2、地球长波辐射
• 遮光环以辐射表感应面为中心，直径约40厘米， 环宽约6.5厘米，根据当地纬度和日期，适当调节 它的倾角，在一天任何时刻都能遮住太阳的直接 辐射。
浅谈地面气象观测
浅谈地面气象观测摘要：气象灾害是严重威胁国家安全和人民生命生产的自然灾害。
一次灾害所造成的损失往往达到几十亿甚至上百亿元，对灾区的社会经济产生致命性的打击。
气象业务工作水平的提高，是减灾、防灾的有效手段。
地面气象观测作为气象工作中的一个重要组成部分，其所扮演的角色需要我们更深入的探讨和学习。
关键词：地面气象观测；自动站仪器；误区Abstract: the meteorological disasters is a serious threat to national security and p eople’s life of the production of the natural disasters. A loss caused by disasters often reach billions of even tens of billions of dollars, the disaster areas to social economy produce fatal blow. Meteorological operations to raise the level of work, is an effective means of disaster prevention and reduction. The ground meteorological observation as the meteorological work is an important part of the role of need we further exploration and study.Key words: the ground meteorological observation; Automatic station instrument; error中图分类号：P412.1文献标识码：A 文章编号：一、地面气象观测的概述（一）地面气象观测的内涵地面观测是指，在各种地面观测平台上，用仪器及目力对气象要素和天气现象进行测量和观察的方法和技术。
地面气象观测管理及技术应用研究.doc
地面气象观测管理及技术应用研究-摘要地面气象观测是气象工作的核心部分，为了更好地利用地面气象观测，最大程度地降低由于气象灾害带来的经济损失，针对地面气象观测存在的问题及相关的技术应用进行了探讨分析，并提出相应的建议和改进措施。
关键词地面气象；观测技术；问题；解决措施1 地面气象观测的主要内容1.1 天气观测主要是为天气分析和天气预报提供气象情报进行的观测。
根据其不同的作用，分为基本天气观测、辅助天气观测和补充天气观测。
基本天气观测根据世界气象组织的统一规定进行，任务是通过若干项目的观测，为日常天气预报提供气象资料。
同时，为了绘制一些必要的辅助天气图，必须通过辅助天气观测获取气象数据。
而补充天气观测是为了更及时地观测天气变化，其具体观测时次及观测项目根据需要而定。
其观测时次和项目没有统一标准，中国气象部门规定：气候观测除了额外增加的如日照时数、各层土壤温度和蒸发量等观测项目外，其时次和项目观测与天气观测中的类似，通过一定的气候观测，可以为气候分析研究提供必要的气象资料。
1.3 专业观测专业气象观测包括农业气象观测、林业气象观测、水文气象观测以及航空气象观测等，是为了某一具体的行业需要而进行的气象观测。
1.4 专项观测根据不同的需要，采用特定的设备、方法，对特定的项目如天电、辐射等进行观测。
2 气象站设置环境条件要求观测场地点的选择应满足以下条件：①选择较为有利的地形，四周空旷平坦，无陡坡、洼地及高大建筑物等；②该区域无地方性雾、烟等大气严重污染，观测场要选择在城市或工矿区最多风向的上风方，尽量避开污染严重的地方；③避免附近有反射阳光强的物体所在区域作为观测场地点；④气象观测场附近的环境要符合相关法规、规定的要求。
综合各方面因素，选择较优的气象观测站位置，才能在较大范围内预测预报出准确的气象要素。
3 地面气象观测中常见问题及应对策略3.1 观测仪器问题温度表是地面气象观测中使用的感应器之一[3]，但是经常出现的故障就是温度表中的液柱中断，从而导致数据不准确。
地面气象观测基本原理
气层稳 定 气层较 不稳定 气层较 不稳定 气层稳 定
同上
2～5
白色不透明的圆锥或球形颗 粒，固态降水，着硬地常反 跳，松脆易碎 白色不透明，扁长小颗粒, 固态降水，着地不反跳
<1
均匀、缓慢、 稀疏
冰粒
1-5
透明丸状或不规则固态降水， 常呈间歇性， 有时内部还有未冻结的水， 有时与雨伴见 着地常反跳，有时打碎只剩 冰壳
0.1mm
0.1℃
1.5 ％
0.5℃
累计
1min 6次/min
地面气象观测基本知识介绍
第4章
云
层积云视宽度角多数大于5°。 高积云大多数云块的视宽度角在1～5°。 全天无云，总云量记0；天空完全为云所遮蔽，记10；天空完全 为云所遮蔽，但只要从云隙中可见青天，则记10—；云占全天10分 之1，总云量记1；云占全天10分之2，总云量记2，其余依次类推。 天空有少许云，其量不到天空的10分之零点5时，总云量记0。 云高的云状只记10个云属和Fc、Fs、Fn3个云类。 因雪暴、雾使天空的云量、云状无法辨明时，总、低云量记10， 云状栏记该现象符号。 因吹雪、雾、轻雾使天空的云量、云状不能完全辨明时，总、低 云量记10。
坚硬的球状、锥状或不规则 阵性明显 的固态降水，内核常不透明， 外包透明冰层或层层相间， 大的着地反跳，坚硬不易碎
Ns,As,S c
Cb
气层较 稳定
气层不 稳定
冰雹
△
2～ 数十
地面气象观测基本知识介绍
第6章
天气现 象 符号
天气现象
表6.2 地面凝结现象的特征和区别 外形特征及凝结特 征 成因 天气条件 容易附着的 物体部位
0.3hPa
5
1min
浅谈地面气象观测技术
浅谈地面气象观测技术摘要：地面气象观测用目力和借助仪器对云和近地面的大气状况及其变化进行连续的系统的观察和测定。
本文就气象观察的基本问题和内容做简要论述。
关键词：气象;观测;地面地面气象观测用目力和借助仪器对云和近地面的大气状况及其变化进行连续的系统的观察和测定。
观测项目有大气压力、空气温度、湿度、地表温度、地中温度、风、降水、云量、云状、能见度、辐射、日照、蒸发、积雪、电线积冰等天气现象。
除气压外，地面气象观测都在观测场内进行。
下面做简要论述。
一．地面气象观测内容1.天气观测为天气分析和预报提供天气绘图报资料，可用作国内和国际上气象情报交流。
定时天气绘图报的观测时间为北京时2时、8时、14时、20时每日四次，或8时、14时、20时每日三次。
有的台站在北京时5时、11时、17时、23时进行补充绘图天气观测。
在有台风季节，受台风系统影响的地区要进行台风天气报告的加密观测。
2.气候观测为气候分析研究积累资料而进行的观测。
观测时次和项目由各国自定，中国气象部门规定，气候观测时次和定时天气观测一致、气候资料每日以北京时20时为日界，根据温度、湿度、气压、风、降水、日照等自记仪器的记录，整理每小时的读数值，统计合计量、挑选24小时内最高最低值，月终和年终统计地面气象观测月报表和年报表。
3.其它观测为了适应某些专业或任务的需要而进行的观测，如：为了向民航系统提供航线气象情报，有些台站承担了每小时（或每半小时）观测一次的航空天气报告观测；遇有雷暴大风、恶劣能见度等天气时，还需进行不定时的危险天气报告观测。
3.1气温的测量气温是指衡量空气冷热程度的量，表示空气分子运动的平均动能。
用摄氏度（t）表示，也有用华氏度（F）表示的，理论研究工作中常用绝对温度（T）表示，其间换算关系为：t=5/9（F─32）；t=T─273.15。
气温一般指距地面1.25─2.0米处的大气温度。
测量时，为了防止太阳辐射对测值的影响，测温仪器必须放在百叶箱或防辐射罩内，还要满足测量元件有良好的通风条件。
大气科学中的气象观测与数据分析方法
大气科学中的气象观测与数据分析方法在大气科学中，气象观测与数据分析方法被广泛应用于气象预测、气候研究以及天气灾害监测等领域。
通过精确的气象观测和科学的数据分析方法，我们可以更好地理解大气现象、预测天气变化以及改善对气候变化的认知。
本文将介绍一些常用的气象观测方法和数据分析技术。
一、气象观测方法1. 实况观测实况观测是指人们对天气现象和气象元素的直接测量。
常见的实况观测包括气温、湿度、风速、降水量等。
观测站点通常会安装各种仪器和传感器，以获取气象数据。
这些观测站点分布在全球各地，并与国际气象组织建立联系，以实现全球气象数据共享。
2. 遥感观测遥感观测是通过卫星、飞机或无人机等远距离手段获取大范围气象信息的方法。
遥感技术可以获取大气温度、湿度、云量等数据，同时还可以获得海洋表面温度、海洋风场等海洋要素数据。
遥感观测具有广覆盖、高时空分辨率、实时性强等特点，为气象研究提供了重要参考。
3. 仪器观测仪器观测是指利用各种精密的气象仪器进行深入研究和观测的方法。
例如，雷达可以用于探测降水、云层结构以及强风等现象；探空气球可以带着各种气象探测仪器升入大气层，在不同高度获取气象数据。
通过仪器观测，我们可以获取更为详细和准确的气象数据，以更好地理解和分析大气现象。
二、数据分析方法1. 统计分析统计分析是气象数据分析的基本方法之一。
通过对气象数据进行统计处理，我们可以揭示数据的分布特点、趋势变化以及相关性等。
常见的统计分析方法包括平均值、标准差、相关性分析等。
统计分析可以帮助我们理解和总结气象数据背后的规律，为其他研究提供基础。
2. 数值模拟和预报数值模拟和预报是一种通过数学模型模拟大气物理过程，进而预测天气变化的方法。
数值模拟依赖于大量的观测数据和气象知识，将大气系统分为一系列网格，并通过求解数学方程组来模拟大气运动和能量传递等过程。
数值模拟在天气预报和气候研究中发挥着重要的作用。
3. 数据同化数据同化是将观测数据与数值模型结合，通过优化算法来提高模型的预报能力。
大气科学中的气象观测技术与气候变化分析
大气科学中的气象观测技术与气候变化分析随着全球气候变化问题的日益凸显，对气象观测技术和气候变化分析的需求也日益增长。
气象观测技术作为了解大气状态和气候变化的重要手段，对于科学研究、气候预测、灾害防御等方面都具有重要意义。
本文将从气象观测技术的基本原理、现代化观测设备以及气候变化分析方法等方面进行探讨。
一、气象观测技术的基本原理气象观测技术是利用传感器、仪器等设备对大气中的各种物理量进行测量和记录的过程。
常见的气象观测物理量包括温度、湿度、气压、风速、风向等。
而观测这些物理量的基本原理主要有以下几种：1. 温度观测原理：基于热力学原理，利用热敏电阻、热电偶等传感器对大气中的温度进行测量。
2. 湿度观测原理：利用湿度传感器测量大气中的水汽含量。
常用的湿度传感器有湿度电阻式传感器和湿度电容式传感器等。
3. 气压观测原理：利用气压传感器对大气压强进行测量。
其中，常用的气压传感器有压电式传感器、电阻式传感器和电容式传感器等。
4. 风速和风向观测原理：测量风速的主要原理是基于多普勒效应，利用超声波或激光测定时间差来计算风速；测量风向则主要依靠风向标和风向仪等设备。
以上只是气象观测技术的基本原理之一，在实际观测中还需要结合具体仪器设备和电子技术的应用。
二、现代化观测设备随着科技的不断进步，气象观测设备也不断更新换代，实现了现代化的观测手段。
现代化观测设备主要包括自动气象站、飞机观测、遥感技术等。
1. 自动气象站：自动气象站是一种利用先进的传感器和数据记录仪等设备，能够自动对各种气象要素进行观测和记录的设备。
它具有观测精度高、数据自动化处理等优点，可以实时、连续地获取大气中的各种物理量。
2. 飞机观测：飞机观测是利用航空器进行气象观测的方法。
通过搭载各种气象观测仪器的飞机，可以对大气中的温度、湿度、气压、风速等进行实时观测。
飞机观测在气象预报、研究以及灾害监测等方面有着重要的作用。
3. 遥感技术：遥感技术是利用卫星、雷达等远距离设备对大气进行观测的方法。
大气科学中的气象观测技术
大气科学中的气象观测技术大气科学是研究地球上空的大气现象和气候规律的一门学科，而气象观测技术是大气科学研究的基础。
通过对气象观测技术的研究和应用，科学家们能够获取和分析大气的各种数据，从而更好地理解天气和气候的演变。
本文将介绍大气科学中的一些常见的气象观测技术，并探讨其在研究中的应用。
一、气象站观测技术气象站是最常见的气象观测技术之一。
气象站通常设置在地面或海面上，用于收集气象数据，如温度、湿度、气压、风向和风速等。
这些数据对于气象预报和研究非常重要。
气象站的设置和运维需要专业的气象人员，而且要保证观测设备的准确性和可靠性。
二、卫星遥感技术卫星遥感技术是一种通过卫星获取地球表面信息的技术。
在大气科学中，卫星遥感技术被广泛应用于气象观测。
卫星可以获取大范围的气象数据，如云图、红外图像和海面温度等。
这些数据有助于研究气象系统的演变和分析气候变化。
卫星遥感技术的优点是可以提供全球范围的覆盖，但由于受限于卫星的分辨率和观测频率，有时候需要结合其他观测技术进行分析。
三、雷达观测技术雷达观测技术是一种利用雷达系统探测大气中的气象现象的技术。
雷达可以测量降水、云团和风暴等天气现象的强度和移动情况。
雷达观测技术在气象预警和研究中起着至关重要的作用。
通过雷达观测技术，科学家们能够迅速准确地监测到雷暴和龙卷风等极端天气，提前发出预警并采取相应的措施。
四、飞机观测技术飞机观测技术是一种借助飞机装备的气象观测仪器进行气象观测的技术。
在实施大气科学研究和天气预报任务时，科学家们会使用特制的气象观测仪器搭载在飞机上，飞行在不同的高度和区域，采集各种气象数据。
这种观测技术的优势在于能够提供具有高时空分辨率的数据，对于分析局地的动态天气变化非常有帮助。
五、地面辐射观测技术地面辐射观测技术是一种通过观测辐射热量来研究大气热量平衡的技术。
这种技术通过设置地面观测站，使用辐射计和其他仪器来测量地面和大气中的辐射数据。
辐射观测技术对研究地面能量平衡、气候变化和生态系统的影响至关重要。
地面气象观测技术
VS
观测数据的网络化
随着互联网技术的不断发展，观测数据的 传输和处理也逐渐实现了网络化。数据采 集、传输、存储和分析的自动化，大大提 高了观测的时效性和准确性。
地面气象观测技术面临的挑战及解决方案
观测设备的维护和管理
随着观测设备的不断升级和引入，如何维护 和管理这些设备成为了一个重要的问题。需 要加强设备的日常维护和定期检查，确保设 备的正常运行。
近代地面气象观测
随着工业革命和科学技术的发展，地面气象观测技术逐渐形成和完善。 19世纪中叶，西方国家开始建立气象观测网，进行定时、定点的气象观 测。
现代地面气象观测
随着计算机、卫星通信等技术的发展，地面气象观测技术进入现代化阶 段。现代气象观测系统具有高度自动化、高精度、高频率的特点，可以 提供更加全面、准确的气象数据。
要点一
总结词
要点二
详细描述
大气成分观测站网络建设是地面气象观测技术中的重要方 面，对于了解大气污染物的种类和浓度分布具有重要意义 。
大气成分观测站网络建设通常由多个观测站点组成，能够 实现对二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等大气污染物的观测 。通过建立大气成分观测站网络，可以全面了解大气污染 物的种类和浓度分布，为制定环境保护政策和措施提供科 学依据。
案例四
总结词
气象大数据在智慧城市中的应用与实践是地面气象观 测技术的创新应用，能够为城市规划和管理提供科学 依据。
详细描述
智慧城市是指通过物联网、大数据、云计算等技术手段 ，实现城市管理和服务的智能化和高效化。在智慧城市 建设中，气象大数据发挥着重要作用。通过分析气象大 数据，可以了解城市的气候特点和变化规律，为城市规 划和管理提供科学依据。例如，在城市交通管理中，可 以根据气象条件预测交通状况，合理规划交通线路和调 度车辆；在城市环境管理中，可以根据气象条件预测空 气质量和污染物扩散情况，制定相应的环境保护措施。
地面气象观测(详细学习)
地面气象观测[详细学习]提到“地面气象观测”，人们一般会想到四四方方的气象观测场，洁白的百叶箱、温度计、风向标等，并把这些理解为地面的观测。
不过这样理解并不全面，因为天上的云、大气中的声、光、电等天气现象，也都属于地面气象观测的范围。
所以地面气象观测的定义应为：利用气象仪器和目力，对靠近地面的大气层的气象要素值，以及对自由大气中的一些现象进行观测。
地面气象观测的内容很多，包括气温、气压、空气湿度、风向风速、云、能见度、天气现象、降水、蒸发、日照、雪深、地温、冻土、电线结冻等。
在大气馆中我们会向气象爱好者介绍一些基本的观测项目。
地面气象观测的许多项目都是通过固定在观测场内的各种仪器进行的，所以气象站的站址和观测场地的选择以及维护，仪器的安装是否正确，都对资料的代表性、准确性和比较性有极大的影响。
一般说来，气象台站的地址应选在能代表其周围大部分地区天气、气候特点的地方，并且尽量避免小范围和局部环境的影响，同时应当选在当地最多风向的上风方，不要选在山谷、洼地、陡坡、绝壁上。
观测场要求四周平坦空旷并能代表周围的地形，观测场附近不应有任何物体。
孤立、不高的个别障碍物离观测场的距离，至少要在障碍物高度的三倍以上；宽大、密集、成片的障碍物，距离要在障碍物高度的十倍以上。
观测场周围十米范围内不能种植高杆作物，以保证气流畅通。
气象台站的房屋一般应建在观测场的北面。
另外，一个气象台站建成之后，要长期稳定，不要轻易搬家，因为轻易搬家不仅会影响观测资料的连续性，影响使用，还会造成很大浪费。
观测场内仪器安装的原则可以用以下二十四个字表示：保持距离，互不影响；北高南低，东西成行；靠近小路，便于观测。
地面气象观测分为定时观测和不定时观测两类。
定时观测是气象台站的基本观测，主要目的是为天气预报提供依据，积累资料，了解一个地方的气候变化规律，为经济建设服务。
一般地说，一天内观测次数越多，越能反映一个地方气象要素的变化。
但为了节约人力、物力，可以在一天中选择适当的有代表性的时间来进行。
大气探测课件 第二、三、八章 能见度天气现象地面状态的观测
相应的能见距离。
灯光目标物的选择
1. 应选择孤立的点光源作为目标灯，不 宜选择成群、成带、重叠的灯光
2. 目标灯的灯光强度应固定不变 3. 应是不带颜色、没有灯罩的白色光源
(除白炽灯外，碘钨灯、汞灯等均不 适宜) 4. 应位于开阔地带，不受地方性烟雾的 影响
1.雨 2.阵雨 3.毛毛雨 4.雪 5.阵雪 6.雨夹雪 7. 阵性雨夹雪
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。
一、 天气现象的特征
1.雨 2.阵雨 3.毛毛雨 4.雪 5.阵雪 6.雨夹雪 7. 阵性雨夹雪
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。
– 若某目标物轮廓清晰，但没有更远或看不到更 远的目标物时，则：
• 目标物颜色、细微部分清晰可辨，能见度为该目标 物距离5倍以上。
• 目标物颜色、细微部分隐约可辨，能见度为该目标 物距离的2.5倍到5倍。
• 目标物颜色、细微部分很难分辨，能见度为该目标 物距离的1倍到2.5倍。
目标物（顺时针排列） 1、电线塔 2、信号塔（盘城小学） 3、长望塔 4、尚贤楼 5、南钢烟囱
透射式能见度仪优缺点
• 优点：是标准仪器，可做检定标准。 • 缺点：需选择一 足够长基线，而且要保持
准确的光源到探测器的光轴。在自然条件 下，大风引起支架的颤动将会造成误差。
散射式能见度仪原理
在光源光路的侧面测量由于空气 分子、各种气溶胶粒子微细的雾滴 引起的侧向散射光通量。
散射式能见度仪类型
能见度、天气现象、地 面状态的观测
第一节：能见度的观测
能见度的定义
地面气象观测基础知识
地面气象观测资料的四性1
❖ 地面气象观测获取的资料必须具有代表性、准确性、比较性。连续性。 ❖ 代表性观测记录不仅要反映测点的气象状况，而且要反映测点周围一定范围内的平均气象状况。 ❖ 准确性观测记录要真实地反映实际气象状况。地面气象观测使用的气象观测仪器性能和制订的观测
方法要充分满足本规范规定的准确度要求。
云状分类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低云积云cu淡积云碎积云浓积云cuhumfccucong积雨云cb秃积雨云鬃积雨云cbcalvcbcap层积云sc透光层积云蔽光层积云积云性层积云堡状层积云荚状层积云sctrascopsccugsccastsclent层云st层云碎层云stfs雨层云ns雨层云碎雨云nsfn中云高层云透光高层云蔽光高层云op高积云ac透光高积云蔽光高积云荚状高积云积云性高积云絮状高积云堡状高积云actraacopaclentaccugacfloaccast高云卷云ci毛卷云密卷云伪卷云钩卷云cifilcidensciciunc积云积雨云层积云层云雨层云高层云高积云卷云卷层云卷积云18类地面气象观测气象要素中自动气象站已实现温度气压湿度风向风速地温辐射和降水等云能见度天气现象固态降水雪深蒸发日照冻土结冰地面状况等10象要素仍然依靠人工观测形成了自动观测和人工观测长期并轨运行的局面成为综合气象观测系统的瓶颈问题
年平均气温差值(℃)
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
年
0.0
-0.1 1962 1966 1970 1974 1978 1982 1986 1990 1994 1998 2002 2006 2010
-0.2
逐年气温差值
大气科学中的气象观测数据与应用分析
大气科学中的气象观测数据与应用分析在大气科学领域，气象观测数据是非常重要的。
通过收集、分析和应用这些数据，我们能够更好地理解和预测天气现象，并为气候变化研究提供支持。
本文将探讨大气科学中的气象观测数据及其应用分析。
一、气象观测数据的来源和类型气象观测数据的来源主要包括地面观测站、卫星遥感、飞机探测、雷达观测等多种方式。
这些观测数据提供了关于大气温度、湿度、压力、风速、降水等重要参数的信息。
地面观测站是最常见和基础的数据收集方式。
观测站通常配备有气温计、湿度计、气压计、风速仪等仪器。
这些仪器能够准确测量和记录各种气象要素，为气象预报和气候研究提供可靠的数据基础。
卫星遥感技术在气象观测中也发挥着重要作用。
通过卫星传感器对地球大气进行观测，可以获取全球范围内的气象数据。
卫星遥感技术能够提供多种气象要素的观测数据，如云图、温度分布、海洋表面温度等，对于气象预报和气候研究具有重要意义。
飞机探测是一种常用于观测大气层结构和垂直分布的方法。
飞机装备有各种气象探测器，如气压计、风速仪、湿度计等，能够提供高空气象观测数据。
这些数据对于天气预报和气候模型验证具有重要价值。
雷达观测主要用于测量降水。
雷达能够探测到降水粒子的运动信息，从而提供降水的类型、强度和范围等数据。
雷达观测数据在洪涝预警、暴雨预测等方面发挥着重要作用。
以上所述的观测方式仅是气象观测数据的一部分，随着科技的不断发展，气象观测手段不断更新和改进，提供的数据也越来越全面和精确。
二、气象观测数据的应用1.天气预报和现象解释气象观测数据是制定天气预报的重要依据。
通过收集和分析气象观测数据，预报员可以获得当前天气状况和未来天气趋势的信息，为公众提供准确的天气预报。
同时，观测数据还可以用来解释和理解天气现象的发生原因，例如通过分析气温、湿度、风向等数据，可以解释为何某地某时刻会出现雨雪等天气现象。
2.气候研究和模拟气象观测数据对于气候研究和模拟也具有重要作用。
地面气象观测——第八章 风的观测
方位 北
北东北 东北 东东北
东 东东南 东南 南东南
南
符号 N
NNE NE ENE E ESE SE SSE S
中心角度/0 0
22.5 45 67.5 90 112.5 135 157.5 180
角度范围/0 348.76-11.25 11.26-33.75 33.76-56.25 56.26-78.75 78.76-101.25 101.26-123.75 123.76-146.25 146.26-168.75 168.76-191.25
方位 南西南 西南 西西南
西 西西北 西北 北西北 静风
符号 SSW SW WSW
W WNW NW NNW
C
中心角度/0 202.5
角度范围/0 191.26-213.75
225
213.76-236.25
247.5
236.26-258.75
270
258.76-281.25
295.5
281.26-303.75
轻度大浪，碎浪而成白沫沿 全树摇动，大树枝弯
7
疾风 4.0 5.5 风向呈条状。渔船不再出
下来，迎风步行感觉 13.9-17.1 16.0
港，在海者下锚。
不便
有中度的大浪，波长较长，
8
大风 5.5
7.5
波峰边缘开始破碎成飞沫 片；白沫沿风向呈明显的条 带。所有近海渔船都要靠港
可折毁小树枝，人迎 风前行感觉阻力甚大 17.2-20.7 19.0
停留不出。
风力 等级
名称
海面大概 波高（m）
一般 最高
海面和渔船征象
陆上地物征象
相当于平地十米 高处的风速（m/s）
大气科学中的气象卫星观测技术
大气科学中的气象卫星观测技术在当今的大气科学领域，气象卫星观测技术无疑是一项极为重要的手段。
它就像一双高悬在太空的敏锐眼睛，时刻注视着地球大气的变化，为我们提供了丰富而准确的气象信息。
气象卫星观测技术的出现，彻底改变了我们对大气的认知和气象预报的方式。
过去，人们主要依靠地面观测站来获取气象数据，但这种方式存在很大的局限性。
地面观测站的分布往往不均匀，而且只能获取局部地区的气象信息。
而气象卫星则能够从太空俯瞰整个地球，实现全球范围的同步观测。
气象卫星的种类繁多，按照轨道的不同，可以分为地球静止轨道气象卫星和极轨气象卫星。
地球静止轨道气象卫星相对地球保持静止，能够对特定区域进行连续观测，特别适用于监测短时间内的天气变化，比如暴雨、台风等。
极轨气象卫星则围绕地球南北极运行，能够获取全球范围内的气象数据，对于研究大气环流、气候变化等具有重要意义。
气象卫星上搭载了各种各样的观测仪器，其中最主要的包括可见光和红外成像仪、微波辐射计等。
可见光和红外成像仪能够拍摄地球表面和大气的图像，通过不同的颜色和亮度来反映云的类型、厚度、分布等信息。
微波辐射计则可以探测大气中的水汽、温度、湿度等物理参数，即使在云层遮挡的情况下也能获取有价值的数据。
气象卫星观测技术为气象预报带来了巨大的帮助。
通过对卫星图像和数据的分析，气象学家可以提前发现天气系统的形成和发展趋势，从而更准确地预报天气。
比如，在台风预报中，气象卫星能够实时监测台风的位置、强度、移动路径等，为人们的防范和应对提供了重要依据。
而且，气象卫星观测技术不仅在短期天气预报中发挥着重要作用，对于长期的气候预测也具有不可替代的价值。
它可以帮助我们了解全球气候变化的趋势，为制定应对气候变化的策略提供科学依据。
除了气象预报和气候研究，气象卫星观测技术在其他领域也有着广泛的应用。
在农业方面，它可以监测农作物的生长状况、干旱程度等，为农业生产提供指导。
在航空航天领域，准确的气象信息对于保障飞行安全至关重要。
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第一章复习思考题1.简述我国地面气象观测的发展趋势。
答：随着科学技术的进步，我国地面气象观测总体上朝着遥感遥测、自动化、高精度、高时空分辨率方向发展，气象观测技术发展迅速，观测手段向观测自动化发展，观测站网向中小尺度天气系统观测发展，观测内容正在向气候相关要素观测发展。
主要表现在以下几个方面：一是适应气象预报的精细化要求，地面观测向提高准确度、高时空分辨率方向发展；二是适应气候变化监测、预测和影响评估要求，由传统的大气状态观测向气候系统观测领域拓展；三是地面气象观测业务向自动化观测方向发展，实现地面观测自动化、高精度和连续稳定可靠运行；四是推动气象观测系统从数据采集形成的原始数据编码开始，按照世界气象组织（WMO）的规范要求，启动由传统的字符代码（Traditional Alphanumeric Codes，TAC）向表格驱动代码（Table Driven Code Forms，TDCFs）的过渡工作，推动最终实现由观测系统自动完成BUFR码（Binary Universal Form for the Representation of meteorological data）编报；五是优化地面观测站网布局，提升对灾害性、关键性、转折性天气监测能力，提高站点覆盖率，建立和完善观测数据统一收集平台；六是移动观测技术将作为有效的应急补充手段得到发展。
2. 元数据有什么作用？元数据（Metadata）是“关于数据的数据”或“描述数据的数据”。
元数据要说明所描述的对象是什么、包括什么内容、能干什么、如何得到等基本问题。
通过元数据，一方面能够对信息资源进行详细、深入的了解，包括信息资源的格式、质量、处理方法和获取方法等方面细节，另一方面借助它能实现网络共享，使得信息资源的用户（或用户应用系统）可以迅速地发现与其需求相匹配的信息资源，进而通过网络或其它途径取得它并加以利用，从而促进信息资源的共享。
3. 观测仪器的性能指标有哪些？测站为什么容易忽视仪器的漂移现象？仪器的性能指标主要有准确度、灵敏度、测量范围、分辨力、响应时间、平均时间、采样速率、漂移等。
漂移：指测量仪器的计量特性随时间的缓慢变化。
4. 自动气象站中的气象要素气温、气压、相对湿度、降水，WMO CIMO要求的准确度与现有的自动气象站可达到的准确度分别为多少？所需要的气温资料只要有0.5℃的精度，温度中的过小脉动值在天气分析中并不需要考虑，但是作为气候分析，显然这种精度是达不到要求的，WMO要求±0.1℃。
5. 什么是测站代表性？什么是区域代表性？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。
区域代表性：是指所测得的某一要素值，能够反映测站周围一定范围内该要素区域平均情况的程度。
因此代表的区域平均情况的范围越大，则认为代表性越好。
测站代表性和区域代表性的关系。
从每个测站来说，它代表的是这个区域中一定范围内气象要素的平均状态，。
区域的气象特征正是由区域内许多测站的平均气象特征所组成的。
这就是说区域代表性是以测站代表性为前提，没有测站代表性就没有区域代表性，但只有测站代表性而没有区域代表性，气象资料的使用也受到限制。
6. 国家级地面气象站网优化的目的是什么？站网优化的目的是完善国家气候观测网和国家天气观测网，满足防灾减灾和应对气候变化需求；完善专业气象观测网，满足多领域业务服务需求；完善区域气象观测网，提高区域精细化订正预报和服务的能力。
7. 观测场四周某障碍物是否符合观测环境保护的要求，需要测定障碍物的方位角和高度角，那么应是哪一地点的测量数据？障碍物的水平视宽角的测量方法有哪些？试说出两种。
“障碍物”是指建筑、作物、树木等影响观测场气流通畅或探测资料代表性、准确性的物体。
“孤立”障碍物是指在观测场围栏距障碍物最近点，向障碍物方向看去，与邻近物体的横向距离≥30 m的单个物体在水平方向的最大遮挡角度≤22.5°的障碍物。
水平方向的最大遮挡角度可通过经纬仪测量或通过余弦定理及其它方法计算求得。
“成排”障碍物是指在观测场围栏距障碍物最近点，向障碍物方向看去，单个物体或两个单个物体的横向距离≤30 m的集合物体在水平方向的最大遮挡角度＞22.5°的障碍物。
“障碍物高度的倍数”是指观测场围栏距障碍物最近点的距离与障碍物最高点超出观测场地面高度的比值。
“大型水体距离”是指水库、湖泊、河海等水体的历史最高水位距观测场围栏的水平距离。
（3）迁建以及周围新建、扩建、改建时，部门内部建筑物必须同时满足的要求①观测场围栏距障碍物最近点的距离与障碍物最高点的比值大于等于10倍。
②从观测场围栏距离障碍物最近点看，障碍物的水平最大遮挡角度小于等于22.5°。
③从观测场围栏距相邻两个障碍物的最近处看，两障碍物无遮挡间距的水平视宽角应大于等于22.5°。
④相邻障碍物之间最近距离应大于30 m。
8.影响观测质量的因素主要有哪些？影响因素有：（1）仪器设备 (2)仪器安装（3）兼容性（4）测量方法（5）测量环境条件（6）测试和校准（7）仪器维护与场地维护（8）培训和教育9. 气象台站探测环境保护专项规划的主要内容有哪些？如何实施？专项规划编制的内容包括城乡概况、气象观测站现状与评价、指导思想和主要原则、规划年限、规范范围、规划目标、主要任务、气象探测环境保护范围和标准、规划实施。
重点内容包括探测环境保护范围、标准（包括所有探测项目）的确定，以及成排建（构）筑物高度、孤立建（构）筑物高度、周边地块建（构）筑物高度控制等。
专项规划应由城乡规划建设部门委托具有相应资质等级的单位承担，基本定稿后，应提交当地规划建设部门，由当地规划建设部门组织评审（评委由气象、规划及相关部门专家组成），通过当地规划建设部门的审批，再由当地规划建设部门在当地公众媒体或相当方式对专项规划进行公示，时间一般为一个月。
如公示无异议，由当地规划建设部门（也可由气象部门）将专项规划上报地方政府审批，由地方政府批准生效，并对社会公布，纳入城乡总体规划、土地利用总体规划及相关地块控制性详细规划系统。
经批准的探测环境保护专项规划，任何单位和个人不得擅自变更，确需变更的，须由同级气象部门审核后，报同级人民政府批准。
第二章复习思考题复习思考题1.简述高云族、中云族、低云族各自的特征？高云包括卷云、卷层云和卷积云。
它们是冰晶构成的，云体通常呈白色，有蚕丝般的光泽，薄而透明。
阳光通过高云时，地面物体的影子清楚可见，云底高度一般在4500 m以上。
中云包括高层云、高积云。
云底高度一般在2500～4500m之间，由水滴（包括过冷却水滴）或水滴与冰晶（或雪花）混合构成。
云体较稠密。
厚的中云能产生降水。
低云包括积云、积雨云、层积云、层云、雨层云。
低云由于形成的天气条件不同，外形特征有很大差异。
积云、积雨云产生于不稳定的气层中，常称为对流云。
其基本特征是生成时云体垂直向上发展，消散时向水平扩展，常为分散孤立大云块。
云底通常在2000m以下，由微小水滴构成，对流发展旺盛时，上部有冰晶结构。
层积云、层云、雨层云则产生于稳定的气层中，主要由水滴构成，如云体较厚，其上部可能有冰晶（雪花）。
云层低而黑，结构稀松。
2. 简述卷积云和高积云、高积云和层积云的不同点。
卷积云和高积云：高的Ac高积云云块较小，或在Ac的边缘有很小的云块，较容易误认为Cc卷积云，其区别如下：（1）Cc必须具有以下特征的一个或一个以上，否则为Ac。
①Cc与Cs之间有明显的联系。
②从Ci或Cs云蜕变而成（Ac也可演变成Cc，但云底明显升高）。
③确有冰晶云的特征。
（2）Cc的云块很小（地平线30°以上，云块视宽度小于1°）且很明亮。
若云块很小，但具有阴暗部分，则为Ac。
Ac高积云与Sc层积云（1）在地平线30°以上，天空中多数云块视宽度大于5°即为Sc，否则为Ac。
（2）Sc看起来结构较松散，没有Ac紧密。
（3）云高在2500 m以上时，一律记Ac云。
3. 卷层云和高层云、高层云和雨层云、雨层云和层云的区别是什么？Cs卷层云与As tra透光高层云凡具有下列条件之一者就认为Cs，否则为As tra。
（1）有晕存在；（2）日月轮廓分明；（3）地面上的物体有影子（以上三个条件只是在太阳高度角大于30°时才适用）；（4）丝缕结构明显。
Ns雨层云与St层云（1）通常St的高度更低，有时可以掩盖高大物体的上部，但Ns不会有这种现象。
（2）St只能产生毛毛雨或米雪，Ns多产生连续性的雨或雪。
另外，Ns的下部常有雨雪幡和Fn，而St没有。
（3）透光情况不同，薄的St有时能见到日月轮廓，但Ns不能。
（4）St多数出现于静风或微风条件下，强风时不常出现。
Ns则不一定。
（5）St出现前，经常有雾，且St往往由雾升高而成，多是局部地区形成的，不常有其它中、低云存在，而Ns几乎都是由别的云层演变而成。
4. 碎积云、碎层云、碎雨云在外形与成因上有何不同？Fc、Fs与Fn三者都是破碎的低云，外形很相似，主要从云的形成过程与当时天气条件来区别。
具体如下：碎积云（Fc）：破碎的积云。
自行生成的Fc有的形状像Cu，有圆拱形的顶部，但没有水平的底边。
碎层云（Fs）：破碎的层云。
自行生成的Fs，有圆拱形的顶部，但没有Fc那么厚。
碎雨云（Fn）：出现在Ns、As、Cb等降水云层之下，由于有上层云为背景，Fn常呈暗黑色或深灰色，形状可能像Fc，也可能像Fs。
在云的移向上，Fc一般由偏南方向偏北方移动，Fn一般由偏北方向偏南方移动，Fs 则不确定；Fc、Fs可以单独出现，Fn则总是伴见云。
5. 如何界定云层的透光和蔽光？6. 淡积云、浓积云、秃积雨云、鬃积雨云如何区别？积雨云可能产生哪些天气现象？7. 试画出非对流性云、对流性云的演变规律图。
8. 估计云量的方法有哪些？如何提高目测云高的准确性？观测云量的地点应尽可能见到全部天空，当天空部分为固定障碍物（如山、房屋等）所遮蔽时，云量应从未被遮蔽的天空部分中估计；如果一部分天空为降水所遮蔽，这部分天空应作为被产生降水的云所遮蔽来看待（如果孤立的积云云块产生降水，并迅速移出测站，则应根据连续观测照实记载，不作全天遮蔽来看待）。
云量观测全凭目力估计，主观成份较大，特别对天边附近的云，观测中往往估计偏多，实际观测中应引起注意。
观测云量时，一般先估计总云量，后估计低云量。
云层未布满全天时云量的估计可以采取以下方法：（1）分量法：当云分布比较集中时，可分别估计青天或云天所占天空的成数。