大气探测

第二部分 大气探测

常规地面气象观测；常规高空气象观测；现代气象综合观测系统

第一章 常规地面气象观测

一、了解云、气象能见度、天气现象、气压、空气温度和湿度、风向和风速、降水等的观测原理和方法

云的观测主要包括：判定云状、估计云量、测定云高。观测时应注意它的连续演变。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上进行。观测云时，如阳光较强，须戴黑色（或暗色）眼睛。

气象能见度：目前能见度观测有人工目测和器测两种：人工目测是有效水平能见度。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。能见度观测仪测定的是一定基线范围内的能见度。

天气现象：它包括降水现象、地面凝结现象、视程障碍现象、雷电现象和其他现象五个类型，共34种。天气现象必须随时进行观测和记录。目前天气现象的观测以人工观测为主。如果出现灾害天气现象，且对社会和人类造成了灾害，要及时进行调查、记载。

气压：由于大气压力的作用，槽内水银柱将维持一定的高度，水银柱对水银槽表面产生的压力与作用于槽面的大气压力相平衡。如果在其近旁竖立一支标尺，标尺的零点取在水银槽表面，就可直接读得水银柱的高度值，即求得大气压力。读取气压表按下述步骤进行：1、观测附属温度表；2、调整水银槽内水银面，使之与象牙针尖恰恰相接，调整时，槽内水银面自下而上地上升，直到象牙针尖与水银面恰好相接（既无小涡，也无空隙）为止；3、调整游标尺恰好与水银柱顶相切，调整时注意保持视线与水银柱同高，把游标尺底边缓慢下降，使游标尺前后底边恰好与水银柱顶相切，此时水银柱顶两旁能见到三角形的露光空隙；4、读数并记录，准确到0.1hPa 。降下水银面，使它与象牙针尖脱离。

空气温度：地面气象观测中的气温是特指离地面1.5m 的空气温度。观测气温的项目有：定时气温，日最高、日最低气温、配有温度计的台站还要做气温的连续记录。主要测量仪器有：干球温度表、最高温度表、最低温度表、通风干湿表、温度计、铂电阻温度传感器等。气温的表示单位为（℃），取1位小数。观测所用的液体玻璃温度表的玻璃中充满水银或酒精等液体，与之相连的是中空的玻璃毛细管。毛细管另一端封闭。毛细管背后衬有白瓷刻度板，外有保护套管。温度变化时，引起测温液体体积膨胀或收缩，使进入毛细管的液柱高度随之变化。

空气湿度： 地面气象观测中的湿度是特指离地面 1.5m 的空气湿度。它的观测项目有水汽压（e ）、相对湿度（u ）、露点温度（Td ）。配有湿度计的台站还要做相对湿度的连续记录，并挑选日最小值。主要仪器有：干、湿球温度表、毛发湿度表、通风干湿表、湿度计、湿敏电容湿度传感器等。干湿球湿度表的全套仪器由两支温度表构成：一支温度表的球部包扎着纱布，用蒸馏水湿润后，所指示的温度称湿球温度Tw ，此温度表为湿球温度表；另一支温度表用来测量空气温度T ，此温度表为干球温度表。由于蒸发，湿球表面不断地消耗蒸发潜热，使湿球温度下降；同时由于气温与湿球的温差使四周空气与湿球产生对流热交换，在稳定平衡的条件下，蒸发支出的热量将等于由于与四周空气热交换得到的热量。

单位时间通过单位面积的空气与湿球对流交换，传递给湿球的热量为

Q ()

w h T T =- （2.1） 式中h 为热扩散系数，T 和T w 分别为干球温度和湿球温度表的读数。

单位时间通过单位湿球面积蒸发水分的质量是[()]s w M k T γγ=-，

式中γ为空气的混合比，()s w T γ为湿球温度等于T w 时的饱和混合比；k 为水汽扩散系数。因此，湿球蒸发消耗的热量为()[()]m w s w Q kL T T γγ=-（2.2）在湿球未结冰时，()w L T 为水的蒸发潜热，()s w T γ为湿球温度下水面的饱和混合比；当湿球结冰时，()w L T 为冰的升华热，()s w T γ为湿球温度下冰面的饱和混合比。

令m Q Q =，设0.622/e p γ≈⨯，()0.622()/s w s w T e T p γ≈⨯，可得到湿度计算公式()()s w w e e T A p

T T =--（2.3） 其中，称作干湿球湿度表系数，可近似取作6.2×10-4。 风向：风向是指风的来向。

在人工观测中风向用十六位法。即：N 、NNE 、NE 、ENE 、E 、ESE 、SE 、SSE 、S 、SSW 、SW 、WSW 、W 、WNW 、NW 、NNW 。

自动观测中风以度为单位。即：0°、22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、167.5°、180°、202.5°、225°、247.5°、270°、292.5°、315°、337.5°。

二、理解各种云和天气现象的特征

云的特征

云的生成和增长是十分复杂的物理过程，它是依据当时大气中温度、湿度、气流、凝结核和冰核数量的多少等诸多因素的相互作用而形成了绚丽多彩的云状和具有瞬间多变的特点。熟练地掌握云的特征，就能够准确地识别各种云状，才能够不断提高观测云的水平。

（一） 低云

低云：积云、积雨云、层积云、层云、雨云五属。

低云多由微小水滴组成，厚的或垂直发展旺盛的低云的下部由微小水滴组成而中、上部是由微小水滴、过冷水滴和冰晶混合组成。低云的云底距地面高度较低，一般低于2500m ，它是随季节、天气条件和不同经纬度而有变化。

多数低云都有可能产生降水，雨层云多出现连续性降水，积雨云多产生阵性降水，有时降水量很大。

1、积云 Cu

轮廓分明，顶部凸起，云底平坦，云块之间多不相连的直展云；它是由低层空气对流作用使水汽凝结或在冬季凝华而形成的云。

浓积云是由淡积云发展或合并发展而成，当它发展旺盛阶段时，一般不会出现降水，但也有时降小阵雨。如果清晨有浓积云发展，显示出大气层结不稳定，会出现雷阵雨天气。

2、积雨云 Cb

积雨云是由浓积云演变而成，云体浓厚庞大垂直发展旺盛，很像耸立的高山，顶部已冰晶化，呈白色，毛丝般的纤维结构，云顶随云的发展逐渐展平成砧状。积雨云的底部显得十分阴暗，常有雨幡下垂或伴有碎雨云。

积雨云下部是由水滴、过冷水滴组成，中上部由过冷水滴、冻滴、冰晶和雪晶组成，当发展最旺盛阶段还有不同尺度的霰粒和冰雹。积雨云中有强烈上升、下沉气流区，较大的上升气流速度可达30～35m/s ，正常气流速度可达10m/s 。积雨云底部经常出现起伏不平呈滚轴状或悬球状的云底。

积雨云是对流云发展到极盛阶段，常产生较强的阵性降水，并伴有大风、雷电等现象，有时还出现强的降雹（叫冰雹云），有时有龙卷风产生。

10.622()w h A L T k

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