(完整版)大气探测学-复习题及答案

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施放示踪物质。

向大气施放具有光学或金属性质的示踪物质，利用光学方法或雷达观测其随气流传播和演变规律，由此计算大气的流动状况。

④模拟实验。

有风洞模拟和水槽模拟。

风洞模拟大气层边界层风、温及区域流场状况。

水槽模拟大气层环流、洋流、建筑物周围环境流场特征。

可调控温度场，模拟大气边界层的温度层结。

4．大气探测仪器的性能包括那几个①精确度。

即测量值与实际值的接近程度。

又包括仪器的精密度和准确度。

精密度考察的是连续测量值彼此相互间的接近程度。

准确度考察的是测量值与实际值的接近程度。

探测仪器的精确度取决于感应元件的灵敏度和惯性。

②灵敏度。

即单位待测量的变化所引起的指示仪表输出的变化。

③惯性（滞后性）。

即仪器的动态响应速度。

具有两重性，大小由观测任务所决定。

④分辨率。

即最小环境改变量在测量仪器上的显示单位。

⑤量程。

即仪器对要素测量的最大范围。

取决于所测要素的变化范围。

5．如何保证大气探测资料的代表性和可比性代表性分为空间代表性和时间代表性。

要保证大气探测资料的空间代表性，原则上要确定台站地形具有典型性。

站址的选择、观测站的建立要防止局地地形地物造成大气要素不规则变化。

一般说来，平原地区的台站资料代表性较好，山区、城市台站资料代表性较差。

要保证时间代表性，则要保证大气要素观测的同时性。

要保证大气探测资料的可比性，则要求观测时间、观测方法、仪器类型、观测规范、站台地理纬度、地形地貌条件等的一致性。

第2章云的观测1．叙述积状云、层状云、波状云的基本特征。

积状云：积状云包括积云，积雨云和卷云，积状云一般个体比较明显，云块之间多不相连；层状云：层状云包括卷层云，高层云，雨层云和层云，它们的共同特征是云体均匀成层；波状云：波状云包括卷积云，高积云和层积云，它们的共同特征是云块常成群，成行，呈波状排列。

2．叙述卷积云与高积云、高积云与层积云各有何异同①卷积云与高积云共同点：云块比较小，一般成群，成行，呈波状排列；不同点：卷积云呈白色细鳞片状，像微风吹拂水面而成的小波纹；而高积云在厚薄，形状上有很大差异，薄的云呈白色，能见日月轮廓，厚的云呈暗灰色，日月轮廓分辨不清，常呈扁圆状，瓦块状，鱼鳞片或水波状的密集云条。

②高积云与层积云共同点：云块在厚薄，形状上都有很大差异，云块一般成群，呈层，呈波状排列；不同点：高积云云块较小，轮廓分明常呈扁圆状，瓦块状，鱼鳞片或水波状的密集云条，层积云云块一般较大，有的成条，有的成片，有的成团；高积云薄的云块呈白色，能见日月轮廓，厚的云块呈暗灰色，日月轮廓分辨不清，层积云常呈灰白色或灰色，结构比较松散，薄的云块可辨太阳的位置。

3．叙述卷层云与高层云、高层云与雨层云、雨层云与层云有何异同①卷层云与高层云相同点：云体均匀成层；不同点：卷层云呈透明或乳白色，透过云层日月轮廓清楚，地物有影，常有晕的现象；高层云呈灰白色或灰色，运抵常有条文结构，常布满全天；②高层云与雨层云相同点：云体均匀成层，常布满全天；不同点：高层云呈灰白色或灰色，云底常有条纹结构；雨层云低而漫无定形，能完全遮蔽日月，呈暗灰色，云底常有碎雨云；③雨层云与层云相同点：云体均匀成层；不同点：云层云低而漫无定形，能完全遮蔽日月，呈暗灰色，云底常伴有碎雨云，层云呈灰色，很象雾；雨层云云层厚度常达到4000-5000米，层云云底很低但不接触地面。

4．叙述荚状、堡状、絮状云的形成机理，各代表什么气层状况荚状云：在山区由于谷地聚集充沛的水汽，受地形抬升作用，常常在山脊上空形成荚状云，另外由于过山气流，或上升、下沉气流汇合而形成的驻波也会产生荚状云，多预示晴天；堡状云：包括堡状层积云和堡状高积云，，堡状层积云是由于较强的上升气流突破稳定层之后，局部垂直发展所形成；堡状高积云是由于中云的局部对流强烈而在局部垂直发展而形成的；如果天空出现堡状层积云而且大气中对流持续增强，水汽条件也具备，则往往预示有积雨云发展，甚至有雷阵雨发生；堡状高积云一般预示有雷雨天气；絮状云：絮状云有絮状高积云，是由强烈的湍流作用将使空气抬升而形成，预示将有雷阵雨天气来临。

5．叙述碎积云、碎层云、碎雨云的外形与成因有何不同从外形上看：碎积云通常个体很小，轮廓不完整，形状多变，多为白色碎块；碎层云的云体为不规则的碎片，形状多变，移动较快，呈灰色或灰白色；碎雨云的云体低而破碎，形状多变，移动较快，呈灰色或暗灰色；从成因上看：碎积云往往是破碎了的或初生的积云，当大气中对流增强时，碎积云可以发展成淡积云，若有强风和湍流时，淡积云的云体会变的破碎，形成碎积云；碎层云往往是由消散中的层云或雾抬升而形成；碎雨云常出现在许层云，积雨云或厚的高层云下，是由于降水物蒸发，空气湿度增大，在湍流作用在下水气凝结而成。

6．简述对流云从淡积云Cu hum发展到鬃积雨云Cb cap的物理过程。

淡积云cu hum云体不大，轮廓清晰，底部较平，顶部呈圆弧形突起，垂直发展不旺盛，云底较扁平；当大气对流运动增强时，淡积云向浓积云发展此时轮廓仍然清晰，云底仍然较平，但云体个体高大而且底部比较阴暗，云的垂直发展旺盛，垂直高度一般大于水平宽度，顶部的圆弧形开始重叠突起，变得象花椰菜的样子；当对流继续增强，云继续垂直发展，云顶就开始冻结，云顶花椰菜形的轮廓渐渐模糊，即形成了秃积雨云，此时云的丝絮状就够还不太明显，云体的其余部分仍有浓积云的特性；到积雨云发展的成熟阶段会形成鬃积雨云，它的云顶呈白色，丝絮状结构明显，常呈马鬃状和铁砧状，底部阴暗，气流混乱。

以上就是从淡积云Cu hum——浓积云Cu cong ——秃积雨云Cb calv——鬃积雨云Cb cab 的过程。

第3章能见度的观测1．影响能见度的因子有哪些影响能见度的因子有大气透明度、目标物和背景的亮度对比和观测者的视力指标——对比视感域ε。

大气透明度是影响能见度的主要因子。

大气中的气溶胶粒子通过反射、吸收、散射等机制削弱光通过大气的能量。

导致目标物固有亮度减弱。

所以，大气中杂质愈多，愈浑浊，能见度就愈差。

在大气中目标物能见与否，取决于本身亮度，又与它同背景的亮度差异有关。

比如，亮度暗的目标物在亮的背景衬托下，清晰可见；或者亮的目标物在暗的背景下，同样清晰可见。

表示这种差异的指标是亮度的对比值K。

在白天当，当K=0时，难以准确辨别目标物。

当K逐渐增大，即亮度差异逐渐增大，当K值增大到某一值时，才能准确地辨别目标物。

这个亮度对比值叫做对比视感域，用ε表示。

2．气象能见度的定义是什么影响目标物能见度的因子很多，而气象工作中，需要能见度只反映大气透明状况，这就必须选定和统一实行某种观测方法，以固定其它因子，使测定的最大水平能见距离只表达大气透明程度的单一因子影响。

这样测出的能见度是气象能见度。

气象能见度分白天气象能见度和夜间气象能见度。

第4章天气现象的观测1．连续性、间歇性和阵性降水，应按那些特征进行判断a)连续性：雨或雪不间断地下，而且比较均匀，强度变化不大，一般下的时间长，范围广，降水量也比较大。

b)间歇性：雨或雪时下时停，或强度有明显变化，但变得比较缓慢。

下的时间时短时长。

c)阵性：骤降骤停或强度变化突然，下降速度快，强度大，但往往时间不长，范围也不大。

2．如何区别吹雪和雪暴吹雪是本地或附近有大量积雪时，强风将积雪吹起所致。

能见度<10km。

雪暴是本地或附近有大量积雪，强风将地面积雪成团卷起，不能分辨是否在降雪，能见度<1km。

区别就在雪暴不能分辨是否在降雪，且能见度有差别。

3．阐述浮尘与霾；霾与轻雾；浮尘、扬沙和沙尘暴间的区别。

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。

或由或天气过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薄雾幕。

水平能见距离<10km。

呈灰白色。

早晚较多出现。

浮尘是由远处沙尘经高空气流传播而来，或由扬沙、沙尘暴天气过后尚未下沉的沙尘浮游在空中所致。

而扬沙、沙尘暴则是由本地或附近的沙尘被吹起所致。

浮沉出现在风较小时，但扬沙和沙尘暴出现时风力较大，沙尘暴还常伴有强对流或雷雨过境。

一般说来，浮尘和沙尘暴天气的能见度比扬沙更小。

扬沙由于本地或附近的沙尘被吹起，使能见度显著下降，能见距离一般为1-10km。

天空混浊，风力较大。

在北方春夏，冷空气过镜或空气不稳定时出现。

沙尘暴成因与扬沙相似，但能见度<1km。

风力很大。

常伴有强对流或雷雨过境。