大气探测知识点总结

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：灵敏度，精确度，惯性，稳定性
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：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：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. 大气探测代表性、准确性和比较性的含义。

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。

气象站的暴露状况是决定其代表性的关键因素。

气象站的代表性误差要远大于单纯的仪器系统设定的代表性误差。

在丘陵或滨海地区的气象站，对于较大尺度或中尺度来说，基本不具代表性。

准确性：观测记录应真实地反映实际气象状况。

在气象观测中应使用良好的仪器系统并进行正确操作，以达到所规定的准确度。

在气象观测实际业务中，观测准确性需要熟练的人员、技能培训、良好的装备和技术支持等方面的支撑。

比较性：不同地方的地面气象观测站在同一时间观测的同一气象要素值，或同一个气象站在不同时间观测的同一气象要素值能进行比较，从而能分别表示出气象要素的地区分布特征和随时间的变化特点。

气象观测必须按照气象站的设置、仪器架设与操作的类型和条件而定。

资料使用者最好需要知道观测的环境。

每个气象观测站应建立历史沿革资料档案的基本数据。

1.低云
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2500米，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。

中云
中云是由微小水滴、过冷水滴或者冰晶、雪晶混合而组成。

中云的云底高度一般在2500-5000米之间。

高层云在夏季多出现降雨，而在冬季多出现降雪。

高积云较薄时不会出现降水，但在高原地区的高积云出现雨（雪、幡）。

高云：卷云、卷层云、卷积云三属。

高云是由微小的冰晶组成。

云底高度一般在5000米以上，而高原地区较低。

高云出现降水较少，冬季北方的卷层云密卷云有时也会降雪，偶尔也能观测到雪幡。

2.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。

天气预报广播中的晴、少云、多云和阴，就是根据云量的多少划分的。

天空无云，或者虽有零星云层，但云量不到2成时称为晴；
低云量在8成以上称为阴；
中、低云的云量为1-3，高云的云量为4-5时，称为少云；
中、低云的云量为4-7，高云的云量为6-10时，称为多云。

一般说来，当天空被云掩蔽，颜色发白，地上东西显得明亮时，这种云较高。

相反，云色呈灰或灰黑色，显得阴沉，这种云则较低。

移动慢的云较高，移动快的云较低。

根据仪器的工作波段可分为可见光波段测云仪器和红外波段测云仪器（测云状和云量）
可见光波段测云法直接采用照相机对天空进行拍摄，通过获取天空可
见光亮度（辐射）分布来确定天空状况，当天空某部分视野内有云时，天空亮度（辐射）减小，结合一定的阈值可以区分云和晴空。

基于此原理的仪器有总天空成像仪（Total Sky Imager,TSI）和可见光全天空成像仪（All Sky Imager,ASI）
这类仪器缺点是无法获得夜间的云量信息，不利于实现云量的自动连续观测；白天容易受到大气能见度的影响，测量准确度难保证。

云高：指云底距测站地面的垂直距离。

单位：米
通常用目力估计，也可用云幕球、激光测云仪、云幕灯等设备。

目测云高、利用已知目标物高度估测云高、用经验公式计算云高4.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？
(1)淡积云(Cu hum):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(Cu cong):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(Cb calv):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(Cb cap):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。

5.碎积云、碎层云、碎雨云，它们之间在外形及成因上有何不同？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.卷层云和高层云、高层云和雨层云、雨层云和层云，各有何异同之处？
卷层云和高层云相同点: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;
高层云和雨层云相同点: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;
雨层云和层云有何异同之处
相同点:云体均匀成层;
不同点:雨层云低而漫无定形,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。

7.卷积云和高积云、高积云和层积云，各有何异同之处？
卷积云和高积云有何异同之处
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。

高积云和层积云有何异同之处
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。

1.能见度
能见度用气象光学视程(MOR)表示。

白天能见度是指视力正常(对比感阈为0.05)的人，在当时天气条件
下，能够从天空背景中看到和辨认的目标物(黑色、大小适度)的最大距离。

实际上也是气象光学视程。

夜间能见度是指：
⑴假定总体照明增加到正常白天水平，适当大小的黑色目标物能被看到和辨认出的最大距离。

⑵中等强度的发光体能被看到和识别的最大距离
人工观测能见度，一般指有效水平能见度。

有效水平能见度是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。

能见度观测记录以千米（km）为单位，取一位小数，第二位小数舍去，不足0.1km记0.0。

2.影响能见度的因子
大气透明度、目标物和背景的性质—亮度对比 K、观测者的视觉性能—眼睛的对比视感阈ε
大气透明度：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。

目标物和背景的亮度对比：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。

观测者的视力指标——对比视感阈ε
在白天，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阈，用ε表示。

当K>ε时，目标物可见；当K<ε时，目标物不可见；当K=ε时，目标物若隐若现，为临界状态。

ε的大小主要取决于观测者的视力，观测时的光照条件和目标物视角的大小。

ε值的影响因素：一个是现场照明情况，即场光亮度，场光亮度越大，ε值越小；另一个是目标物的视张角。

拜克维尔(Backwell)经过大量实验研究，得出了现场照明光亮度越低，目标物视张角越小，ε值越大的结论。

比如对同一观测者，白天ε值变化不大，但到黄昏时，ε值迅速增大。

3.白天观测和夜间观测
白天的水平能见度观测：选定目标物时，应尽可能以天空为背景；大小适度，视角以0.5－5.0°之间为宜；仰角不宜超过6°，以越接近水平方向越好；颜色应当越深越好，而且亮度一年四季不变或少变的；浅色，反光强的物体不适宜选为目标物。

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，绘制能见度目标物分布图
夜晚：夜间由于光照条件限制，能见度观测最好是用发光物体作为目标物，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。

夜间观测能见度时，应在黑暗处停留至少五分钟，待眼睛适应环境后进行观测。

凡是有条件的地方，均应在各方向选择一些固定的目标灯来作为观测能见度的依据。

目标灯应选择位于开阔地带不受地方性烟雾影响的、灯光强度不变的、不带颜色的、没有灯罩的、白色的、孤立的点光源。

4.消光系数（英文名：extinction coefficient）是被测溶液对光的吸收大小值。

被测溶液浓度高，溶液显色后颜色深，对光吸收大，光透射率低，反之就小。

5.测量仪器原理和优缺点
透射仪由发射机和接收机两部分组成，它们分开放置，发射机发出的信号通过一段距离（基线长度）后，被接收机接收，将接收和发射的信号进行比较，计算出透射率，然后确定出消光系数，再利用下述公式即可求出气象能见度。

透射能见度仪测定气象光学视程是根据准直光束的散射和吸收导致光的损失的原理，所以它与气象光学视程的定义密切相关，观测的能见距离与能见度很一致。

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。

前向散射型、后向散射
型、侧向散射型
优点：散射能见度仪的基线长度很短，光源与接收安在同一支架上，避免基线难以对准的缺陷。

缺点：只测量很小体积的空气样本，不够精确。

1.我国气象台站的降水观测包括哪些内容？什么是降水量和降水强度？
降水量是指从天空降落到地面上的液态或固态（经融化后）降水，未经蒸发、渗透和流失而在水平面上积聚的深度。

以mm为单位，取一位小数。

纯雾、露、霜、雾淞、吹雪、冰针的量按无降水处理，当其与降水伴见时也不扣除其量
降水强度：指单位时间的降水量。

通常测定5分钟、10分钟和1小时内的最大降水量。

2.雨量器、雨量计器口变形或器口不水平，对降水量测定的准确度有何影响？为什么？
有一定影响。

雨量计器口变大会使最后收集的雨量增多，雨量计器口变小会使最后收集的雨量变少。

总之会有误差的！
3.用雨量器测量降水量。

仪器的放大率与什么因素有关？
4.20cm雨量器专用量杯损坏，又无备份件，用普通量杯量得为219.8cm3，量杯直径2cm，其降水量是多少？
5.影响降水量测定的因素是什么？
风力误差（空气动力损失）；湿润误差（湿润损失）；蒸发误差（蒸发损失）；溅水误差；积雪漂移误差；测记误差。

8.正常情况下，雨量自记纸上的曲线形式如何？为什么？
会逐渐加大，因雨量器将降水量被放大了，造成曲线不均匀分布。

9.比较20cm口径小型蒸发器与E－601型蒸发器的精度，并说明理由。

E－601型蒸发器的精度比20cm口径小型蒸发器的精度高，对于影响蒸发量的原因都导致20cm口径小型蒸发器的蒸发量都比E-601型蒸发量偏大，所以测量精度20cm口径小型蒸发器比E-601型蒸发器的精度小。

1.虹吸式雨量计的原理如何？仪器的放大率与什么因素有关？仪器的精确度主要与什么因素有关？
由承雨器、虹吸、自记和外壳四个部分组成。

在承雨器下有一浮子室，室内装一浮子与上面的自记笔尖相联。

雨水流入筒内，浮子随之上升，同时带动浮子杆上的自记笔上抬，在转动钟筒的自记纸上绘出一条随时间变化的降水量上升曲线。

当浮子室内的水位达到虹吸管的顶部时，虹吸管便将浮子室内的雨水在短时间内迅速排出而完成一次虹吸。

虹吸一次，雨量为10毫米。

如果降水现象继续，则又重复上述过程。

最后可以看出一次降水过程的强度变化、起止时间，并算出降水量。

当雨水通过承水器和漏斗进入浮子室后，水面即升高，浮筒和笔杆也随着上升，笔尖即在自记纸上记出相应的曲线表示降水量及其强度。

放大率与承水器口的横截面积、浮子室的横截面积、虹吸管的横截面积、虹吸管与浮子室的夹角有关。

精确度和虹吸时间有关。

2简述翻斗式雨量计的结构和测量原理？
翻斗式雨量计是由感应器及信号记录器组成的遥测雨量仪器，感应器由承水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗、干簧开关等构成；记录器由计数器、录笔、自记钟、控制线路板等构成。

其工作原理为：雨水由最上端的承水口进入承水器，落入接水漏斗，经漏斗口流入翻斗，当积水量达到一定高度（比如0.01毫米）时，翻斗失去平衡翻倒。

而每一次翻斗倾倒，都使开关接通电路，向记录器输送一个脉冲信号，记录器控制自记笔将雨量记录下来，如此往复即可将降雨过程测量下来。

3.简述光学雨量计的测量原理？
工作原理：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。

通过对观测到的光闪烁信号进行处理，即可获得降水类型和降水量。

4.哪些天气现象与能见度有关？
雾、轻雾、霾、浮尘、沙尘暴、降雨、降雪、
5.闪电定位的方法及原理？
方位测定法：这种仪器利用南北向和东西向的两个正交环形天线把观测场地观测到的天电分成两个方向上的分量，再由增益和相移都匹配的一对放大器把分量信号放大到适合处理的振幅。

时间到达法：测定闪击的电磁波从落地点传播到探头所需的时间。

以上两种方法都需要三个以上的测站才能准确定位。

1.试述液体玻璃、热电偶、金属、热敏电阻温度表测温原理。

液体玻璃：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。

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。

热电偶：两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。

热电偶就是利用这种原理进行温度测量的
金属：金属导体电阻的阻值随温度的升高而增大，根据电阻和温度的这种关系，只要测定金属电阻的阻值，就可知导体所处环境的温度。

热敏电阻：半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，因此它具有负温度系数。

这是因为当温度升高时，半导体内载流子受热激发，使载流子浓度大大增加，从而使半导体电阻值急剧下降。

2.酒精和水银温度计的优缺点。

（1）水银玻璃温度表
优点：比热小；导热系数高；饱和蒸汽压较小；性能稳定，对玻璃
无湿润作用；纯水银易得。

缺点：凝固点高（-38.862℃) ；膨胀系数小。

（2）有机液体（酒精、甲苯）温度表
优点：凝固点低，可用于低温；热胀系数大
缺点:湿润玻璃，易发生断柱现象；导热系数小，球内温度分布不均匀；饱和蒸汽压高，温度降低时会有液体小滴凝结在毛细管上部中空部分。

3.试述最高最低温度表测温原理。

最高温度表的测量原理：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。

最低温度表的测量原理：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通过，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。

4.说明温度热滞系数的物理意义及特性。

推导：元件在dτ的时间内与周围介质交换的热量为
其中T为元件温度，θ为环境温度，S为有效散热面积，h为热交换系数。

元件得到（或失去）热量dQ后，增（或降）温dT，有
其中C为比热，M为元件的质量。

合并上面两式，移项得：
令为热滞系数，则：
（单位为秒）
热滞系数特性：元件的热容量越小，散热面积越大，则λ越小；热交换系数h的大小取决于环境介质性质和通风量。

5.一支热滞系数为100S的温度表，温度30℃时，观测环境20℃的空气温度，精度要求为0.1 ℃，需要多少时间才能观测？
6.气温测量中一般采用哪些方法预防辐射误差？
百叶箱、通风干湿表、防辐射罩
1、天气现象的定义？
天气现象是指发生在大气中和地面能够被人直接感知
的一些物理现象。

2、天气现象的分类？
天气现象的种类：地表状况、地面凝结现象、视程障碍现象、降水现象、大风、雷电、大气光学现象。

3、连续性、间歇性和阵性降水，应按那些特征进行判断？
连续性降水：雨或雪不间断的下，而且比较均匀，强度变化不大，一般特点：时间长、范围广、降水量也较大。

阵性降水（showery precipitation）:降雨或降雪的时间比较短暂(一阵)、开始与终止时间比较突然，且降水强度变化很大的降水.
间歇性降水（intermittent precipitation）：降水时有时无、强度时大时小的非阵性降水.
区别：从时间上：持续时间长未间断的是连续性降水，阵性降水是一阵可理解为一次性，间歇性降水的是多频率的阵性降水，时间时短时长。

4、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。

5、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。

1．什么是气压？大气中气流的运动对气压有什么影响？气压的常用单位是什么？如何换算？。