第七章天气现象的观测仪器-课件
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❖ 夜间观测能见度时，应先在黑暗处停留至少 五分钟，待眼睛适应环境后进行观测。
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7.3 能见度仪
❖ 大多数的能见度测量仪器，是根据下述两个原理之 一来设计的：
(a)测量一个长空气柱的衰减系数或消光系数； (b)测量一个小空气体积对光的散射。
❖ 这两类仪器，包括用眼睛进行测量的仪器和用光电 装置进行测量的仪器。
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7.3 能见度仪（续） 7.3.1 透射式能见度仪
❖ 这类仪器在操作和使用方面的特点，使它特 别适合于航空气象观测的需要。
❖ 但是这并不排除在基本天气观测或气候观测 方面的使用，因为此测量简而易行。
❖ 缺点是此仪器所测的大气注长度常小于气象 光学视称，一般认为这个距离太短。不过这 可以通过扩展观测时段，在该时段内进行一 系列观测而部分地得到弥补。
第七章天气现象的观测 仪器
精品
序
❖ 云和天气现象这类目测内容将改为仪器观测 ❖ 天气现象大致分为六类：
1. 地面凝结 2. 降水 3. 雾 4. 雷电 5. 光 6. 强风相关
2
7.1 降水量的测量
❖ 雨量筒：
构造 放置 使用
3
7.1 降水量的测量（续）
❖ 翻斗式雨量计：
构造 原理 缺点
11
7.3 能见度（续） 7.3.2 白天能见度观测
二、目标物图的编制 ❖ 目标物选定后，要测定观测点与目标物的距
离和目标物所在的方位。
对近距离的目标物，可用卷尺、测绳等方法测定 距离；
远距离的目标物可用经纬仪、平板仪、测距仪(测 远机或激光测距仪)等测定，或从大比例尺的地图 上量取。
目标物的方位可用经纬仪或指北针测定。
正常人的视力，在当时天气条件下，所能看到的 以天空为背景的绝对黑体目标物（视角较大）的 最大水平距离。
❖ 有效能见度的定义：
四周视野中二分之一以上范围里都能看到的最大 距离。
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7.3 能见度（续） 7.3.2 白天能见度观测
一、能见度目标物的选择 1. 目标物颜色越暗越好 2. 目标物应投影到天空背景上 3. 目标物的视角不应小于0.3° 4. 目标物的高度角应小于6 °
降水性质的信息。
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7.2 激光云高仪
❖ 原理：
发射低功率的激光束遇到云层将往下反射或者散 射回波，检测发射激光与回波信号的时间差 △t , 即可得到检测云层的高度 h = c△t/2 (c为光 速)
❖ 工作原理框图7.7 ❖ 最大探测高度可达7.5km。
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7.3 能见度
❖ 能见度反映了大气透明的程度。 ❖ 观测能见度是通过辨别目标物（距离为已知
❖ 当选定的目标物情况有改变，或被其它物体遮蔽而 不能继续观测时，应另选目标物代替，并将情况记 入能见度日标物(灯)登记表的备注栏。
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7.3 能见度（续） 7.3.2 白天能见度观测
三、白天能见度的观测 ❖ 应在固定地点观测，根据“能见”的最远目
标物来决定观测时的能见度的级数，计入观 测薄。 ❖ 在拍发天气报告的时间还应加计能见度的米 数。如果各方向能见度不一致，则应以当时 的有效能见度为准。
❖ 视觉型测量的主要缺点是，如果观测员未能用充分 时间使他的眼睛习惯于黑暗环境，观测就会有相当 大的误差。
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7.3 能见度仪（续） 7.3.1 透射式能见度仪
❖ 这类仪器，在聚光镜焦点处放有光电装置。 当距仪器远至几百米处的小发光器发出光束 时，由光电装置测定其辐射出射度的减弱情 况。
❖ 除了上述发光器外，只要对主要光电装置采 取妥善的防光措施，使之不受其它光线的照 射，这类仪器就不仅用于夜间也可在白天使 用。现在这类仪器已被广泛采用，甚至在阳 光充足的条件下也在使用这样的仪器。
一、影响能见度的因子 1. 大气透明度 2. 目标物和背景的性质—亮度对比 K
❖ K=1 目标最清晰 ❖ K=0 目标不能见
3. 观测者的视觉性能—眼睛的对比视觉 ε
❖ K > ε 目标物才能见
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7.3 能见度（续） 7.3.1 影响能见度的因子和能见度的定义
二、能见度的定义 ❖ 气象能见度的定义：
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7.3 能见度（续） 7.3.2 白天能见度观测
❖ 目标物的距离、方位测定后，应按表的格式进行登 记，并绘制能见度目标物分布图。
绘图方法：一般是先在纸上画九个同心圆。圆心代表观 测点，自近而远地每圈分别代表0.1，0.2，0.5，1.0，2.0， 5.0，10.0，20.0，50.0千米的距离。然后把所有目标物 按其所在方位、距离，分别标在相应的位置上。近距离 的目标物也可单独绘制，以使图象更为清晰。
的）的能见与否，来进行的。
“能见”就是能将目标物的轮廓从天空背景上分 辨出来；
“不能见”就是目标物完全与天空背景融合，连 它的大概情况都看不出时，才算“不能见”
❖ 地面气象观测中，主要观测水平能见度，以 能见距离米数或相当级数来记录。
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7.3 能见度（续） 7.3.1 影响能见度的因子和能见度的定义
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7.3 能见度（续） 7.3.3 夜间能见度观测
❖ 夜间由于光照条件限制，能见度观测最好是 用发光物体(如灯光)作为目标物，根据灯光强 度和距离，查出相应的能见距离。在无条件 利用目标灯进行观测的情况下，则只能根据 天黑前能见度的变化趋势、当时天气现象和 气象要素的变化情况，结合实践经验加以估 计。
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源自文库
7.1 降水量的测量（续）
❖ 光学雨量计：
工作原理：测量雨滴经过一束光线时，由于雨滴 的衍射效应引起光的闪烁，闪烁光被接收后进行 谱分析，其谱分布与单位时间通过光路的雨强有 关。
光学雨量计的结构图
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7.1 降水量的测量（续）
仪器的输出接口：
❖RS 232 ❖RS 485 ❖模拟电压
仪器输出信息号通过带通滤波器。 输出信号的数值及其组合可以得到降水强度及其
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7.3 能见度仪（续） 7.3.2 散射式能见度仪
❖ 光在大气中的衰减虽然是由大气中尘埃、烟雾和气 体微粒的散射和吸收效应两者所引起的，但吸收效 应常常是可以忽略不计的，因而消光系数就可被认 为等于散射系数。据此，测量散射系数的仪器就可 用来得到气象光学视程。
❖ 最方便的测量方法是把一束光汇聚到一小块气体体 积里，再用光度测定法确定光在足够大的立体角里 和在非关键方向上的散射比例。只要能完全遮蔽来 自其它光源的干扰，这样的仪器在白天和夜间就都 可使用。
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7.3 能见度仪
❖ 大多数的能见度测量仪器，是根据下述两个原理之 一来设计的：
(a)测量一个长空气柱的衰减系数或消光系数； (b)测量一个小空气体积对光的散射。
❖ 这两类仪器，包括用眼睛进行测量的仪器和用光电 装置进行测量的仪器。
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7.3 能见度仪（续） 7.3.1 透射式能见度仪
❖ 这类仪器在操作和使用方面的特点，使它特 别适合于航空气象观测的需要。
❖ 但是这并不排除在基本天气观测或气候观测 方面的使用，因为此测量简而易行。
❖ 缺点是此仪器所测的大气注长度常小于气象 光学视称，一般认为这个距离太短。不过这 可以通过扩展观测时段，在该时段内进行一 系列观测而部分地得到弥补。
第七章天气现象的观测 仪器
精品
序
❖ 云和天气现象这类目测内容将改为仪器观测 ❖ 天气现象大致分为六类：
1. 地面凝结 2. 降水 3. 雾 4. 雷电 5. 光 6. 强风相关
2
7.1 降水量的测量
❖ 雨量筒：
构造 放置 使用
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7.1 降水量的测量（续）
❖ 翻斗式雨量计：
构造 原理 缺点
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7.3 能见度（续） 7.3.2 白天能见度观测
二、目标物图的编制 ❖ 目标物选定后，要测定观测点与目标物的距
离和目标物所在的方位。
对近距离的目标物，可用卷尺、测绳等方法测定 距离；
远距离的目标物可用经纬仪、平板仪、测距仪(测 远机或激光测距仪)等测定，或从大比例尺的地图 上量取。
目标物的方位可用经纬仪或指北针测定。
正常人的视力，在当时天气条件下，所能看到的 以天空为背景的绝对黑体目标物（视角较大）的 最大水平距离。
❖ 有效能见度的定义：
四周视野中二分之一以上范围里都能看到的最大 距离。
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7.3 能见度（续） 7.3.2 白天能见度观测
一、能见度目标物的选择 1. 目标物颜色越暗越好 2. 目标物应投影到天空背景上 3. 目标物的视角不应小于0.3° 4. 目标物的高度角应小于6 °
降水性质的信息。
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7.2 激光云高仪
❖ 原理：
发射低功率的激光束遇到云层将往下反射或者散 射回波，检测发射激光与回波信号的时间差 △t , 即可得到检测云层的高度 h = c△t/2 (c为光 速)
❖ 工作原理框图7.7 ❖ 最大探测高度可达7.5km。
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7.3 能见度
❖ 能见度反映了大气透明的程度。 ❖ 观测能见度是通过辨别目标物（距离为已知
❖ 当选定的目标物情况有改变，或被其它物体遮蔽而 不能继续观测时，应另选目标物代替，并将情况记 入能见度日标物(灯)登记表的备注栏。
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7.3 能见度（续） 7.3.2 白天能见度观测
三、白天能见度的观测 ❖ 应在固定地点观测，根据“能见”的最远目
标物来决定观测时的能见度的级数，计入观 测薄。 ❖ 在拍发天气报告的时间还应加计能见度的米 数。如果各方向能见度不一致，则应以当时 的有效能见度为准。
❖ 视觉型测量的主要缺点是，如果观测员未能用充分 时间使他的眼睛习惯于黑暗环境，观测就会有相当 大的误差。
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7.3 能见度仪（续） 7.3.1 透射式能见度仪
❖ 这类仪器，在聚光镜焦点处放有光电装置。 当距仪器远至几百米处的小发光器发出光束 时，由光电装置测定其辐射出射度的减弱情 况。
❖ 除了上述发光器外，只要对主要光电装置采 取妥善的防光措施，使之不受其它光线的照 射，这类仪器就不仅用于夜间也可在白天使 用。现在这类仪器已被广泛采用，甚至在阳 光充足的条件下也在使用这样的仪器。
一、影响能见度的因子 1. 大气透明度 2. 目标物和背景的性质—亮度对比 K
❖ K=1 目标最清晰 ❖ K=0 目标不能见
3. 观测者的视觉性能—眼睛的对比视觉 ε
❖ K > ε 目标物才能见
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7.3 能见度（续） 7.3.1 影响能见度的因子和能见度的定义
二、能见度的定义 ❖ 气象能见度的定义：
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7.3 能见度（续） 7.3.2 白天能见度观测
❖ 目标物的距离、方位测定后，应按表的格式进行登 记，并绘制能见度目标物分布图。
绘图方法：一般是先在纸上画九个同心圆。圆心代表观 测点，自近而远地每圈分别代表0.1，0.2，0.5，1.0，2.0， 5.0，10.0，20.0，50.0千米的距离。然后把所有目标物 按其所在方位、距离，分别标在相应的位置上。近距离 的目标物也可单独绘制，以使图象更为清晰。
的）的能见与否，来进行的。
“能见”就是能将目标物的轮廓从天空背景上分 辨出来；
“不能见”就是目标物完全与天空背景融合，连 它的大概情况都看不出时，才算“不能见”
❖ 地面气象观测中，主要观测水平能见度，以 能见距离米数或相当级数来记录。
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7.3 能见度（续） 7.3.1 影响能见度的因子和能见度的定义
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7.3 能见度（续） 7.3.3 夜间能见度观测
❖ 夜间由于光照条件限制，能见度观测最好是 用发光物体(如灯光)作为目标物，根据灯光强 度和距离，查出相应的能见距离。在无条件 利用目标灯进行观测的情况下，则只能根据 天黑前能见度的变化趋势、当时天气现象和 气象要素的变化情况，结合实践经验加以估 计。
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源自文库
7.1 降水量的测量（续）
❖ 光学雨量计：
工作原理：测量雨滴经过一束光线时，由于雨滴 的衍射效应引起光的闪烁，闪烁光被接收后进行 谱分析，其谱分布与单位时间通过光路的雨强有 关。
光学雨量计的结构图
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7.1 降水量的测量（续）
仪器的输出接口：
❖RS 232 ❖RS 485 ❖模拟电压
仪器输出信息号通过带通滤波器。 输出信号的数值及其组合可以得到降水强度及其
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7.3 能见度仪（续） 7.3.2 散射式能见度仪
❖ 光在大气中的衰减虽然是由大气中尘埃、烟雾和气 体微粒的散射和吸收效应两者所引起的，但吸收效 应常常是可以忽略不计的，因而消光系数就可被认 为等于散射系数。据此，测量散射系数的仪器就可 用来得到气象光学视程。
❖ 最方便的测量方法是把一束光汇聚到一小块气体体 积里，再用光度测定法确定光在足够大的立体角里 和在非关键方向上的散射比例。只要能完全遮蔽来 自其它光源的干扰，这样的仪器在白天和夜间就都 可使用。