大气探测重点

第一章绪论

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（决定仪器性能的首要因素是感应原理，由感应原理决定了仪器的主要性能指标）：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（时间常数）：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（坚固性）：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.大气探测的三性要求：代表性准确性比较性（书上14-15）

第二章云的观测

1.云的分类、特征及其国际简写（特征见书上22-32）

2.云量的记录方法

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。

例1：天空有两层云，下层为层积云Sc，从云隙中判断上层为卷积云Cc，布满全天。10/10- 例2：天空有微量的毛卷云Ci fil，不到1/20。云量记为：0/0

例3：云布满天空，有空隙，毛卷云Cs fil 6成、淡积云Cu hum 2成、层积云Sc cug 2成。10-/4 3.激光云高仪基本原理和结构（书37）

原理：发射低功率的激光束（红外光）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)

*4.云高：指云底距测站地面的垂直距离。

*5. 低云：<2500m；中云：2500～6000m；高云：>6000m

第三章能见度的观测

1.气象光学视程、白天能见度，有效水平能见度的定义？

能见度用气象光学视程(MOR)表示。

气象光学视程是指白炽灯发出色温为2700K的平行光束的光通量在大气中削弱至初始值的5%所通过的路途长度。

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。

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。人工观测能见度，一般指有效水平能见度。

例题：若某站某时观测的能见度如图所示，则可判断有效能见度为4500米

*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？

1）大气透明度

2）目标物和背景的性质—亮度对比K

3）观测者的视觉性能—眼睛的对比视感阈ε

*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。

3.白天能见度与夜间能见度的观测有何不同？

白天能见度的观测

1）白天目标物的选择：应在气象站四周不同方向、不同距离上选择若干固定能见度目标物，其要求如下：

a颜色应当越深越好，而且亮度要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。

b应尽可能以天空为背景，若以其他物体(如山、森林等)为背景时，则要求目标物在背景的衬托下，轮廓清晰，且与背景的距离尽可能远一些。

c大小要适度。近的目标物可以小一些，远的目标物则应适当大一些。目标物的大小以视角表示（），目标物的视角以0.5°～5.0°之间为宜。

d仰角不宜超过6°。

2）观测能见度必须选择在视野开阔，能看到所有目标物的固定地点作为能见度的观测点；3）观测四周事先测定的各目标物，根据“能见”的最远目标物和“不能见”的最近目标物，从而判定当时的能见距离。

（2）夜间能见度的观测

1）灯光目标物的选择：有条件地方，均应在各个方向选择一些固定的目标灯或专门设置的目标灯作为观测能见度的依据。对目标灯的要求如下：

--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；

--灯光强度应固定不变；

--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)；

--应位于开阔地带，不受地方性烟雾的影响。

2）选择目标灯后，应测定目标灯至观测点的距离并了解其功率，以及专设的目标灯，均应按表2查出其相当的白天能见距离，并绘制成灯光目标物图。

3）夜间观测能见度时，观测员应先在黑暗处停留5～15分钟，待眼睛适应环境后进行观测，根据最远目标灯能见与否确定能见距离；

4）在无条件利用目标灯进行观测的情况下，根据天黑前能见度的实况和变化趋势，结合观测时天气现象、湿度、风等气象要素的变化情况，以及实践经验加以判定；

5）月光较明亮时，可根据目标物的能见与否来判定能见度。如能清楚分辨时，能见距离可定为大于该目标物的距离。

4.能见度的器测法主要有哪几种，说明它们的优缺点和工作原理。

能见度测量基本方程（布格-朗伯定律）：

透射因子T（左边）；取T=0.05，气象光学视程MOR均可写成（中间）

（1）透射式能见度仪：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（右边）即可求出气象能见度。

优缺点：

由于透射型能见度仪的测量原理与气象光学距离的定义密切相关，因此其测量的结果与气象光学距离很一致，通常认为一个设计较好的透射型能见度仪的测量结果是准确的。但由于需要选择一条足够长的基线，且要保持光源到探测器的光轴准直，因此，透射型能见度仪在使用中也会带来一些问题，如在自然条件下，大风引起支架的颤动将会造成一定的测量误差。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：此仪器所测的大气柱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。

（2）散射式能见度仪

散射能见度仪是测量散射系数从而估算出气象光学视程的仪器

前向散射能见度仪，由发送器、接收器与处理器组成。发射器发出近红外光脉冲，接收器测量的是与发射光束成33°角的散射光束，然后由处理器计算出气象光学视程。（通过检测前向散射光强度，可求得大气散射系数，然后换算成消光系数，最后计算出能见度值）

利用空气散射，测量能见度，主要有三种方式：侧向、后向和前向型

优点：基线长度短，容易对准。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。