南京信息工程大學大氣探測復習資料_文檔視界第一章大氣探測

⒈大氣探測學研究的定義、范圍和特點

是對表征大氣狀況的氣象要素、天氣現象及其變化過程進行系統的、連續的觀察和測定；并對獲得的記錄進行整理。這種探測即包括目測，也包括器測；即包括直接測量，也包括間接測量。

地面氣象觀測：對近地面層的大氣狀況進行觀察和測定。包括云、能見度、天氣現象、溫度、濕度、氣壓、風、降水、蒸發、輻射能、日照時數、凍土深度、積雪和電線積冰。

高空氣象觀測：利用氣球、無線電探空儀、氣象探測飛機、氣象火箭、氣象雷達和衛星等對自由大氣的溫、壓、濕、風等要素進行探測。

專業性氣象探測：根據不同的專業要求需要進行，如大氣污染監測、農業氣象觀測

特點：理論與實踐相結合，基礎性、前沿性

⒉直接測量和間接測量指什么？

直接測量：感應元件置于待測介質之中，根據元件性質的變化，得到描述大氣狀況的氣象參數。

間接測量：根據電磁波在大氣傳播過程中信號的變化，反演出大氣中氣象要素的變化。可以分為主動遙感和被動遙感兩種方式。

⒊大氣探測儀器的性能包括哪幾個？

慣性（滯后性），靈敏度，準確度和精密度，分辨率（力），量程。

⒋氣象業務組織分哪幾類？

基準氣候站：300-400，24次。基本氣象站：150，8次。一般氣象站：50，3次或4次。高空氣象站：300，2次或3-4次。

⒌地面觀測場地要求及儀器布置。

25*25平方米；四周空闊平坦，能代表本地較大范圍；四周10m內不能種植高桿作物均勻草坪，草高不超過20cm，不準種植作物；設1.2m高稀疏圍欄，內設0.3-0.5m寬小路，且只準在小路上行走，小路下建線纜溝或埋設線纜管。

⒍大氣探測的三性要求指什么？

代表性、準確性、比較性。

第二章云的觀測

⒈掌握3族10屬29類云的特征和符號簡寫（主要是會識別云）

⒉云量、云高的定義及觀測方法

云量是指云遮蔽天空視野的成數。云量觀測包括總云量（觀測時天空被所有的云遮蔽的總成數）、低云量（觀測時天空被低云族的云遮蔽的總成數）。

云高指云底距測站的垂直距離。目測云高、激光云高儀

⒊激光云高儀的工作原理

激光器發射光束到云體,反射回來被接收所用的時間為t,光速為c,則

；

SH

α

第三章能見度、天氣現象、地面狀態的觀測

⒈能見度的定義和影響因子

氣象能見度的定義：

氣象光學視程：白熾燈發出色溫2700K的平行光速的光通量，在大氣中削弱至初始值的5%所通過的路徑長度。

白天能見度：正常人的視力，在當時天氣條件下，所能看到的以天空為背景的絕對黑體目標物（視角較大）的最大水平距離。實際上也是氣象光學視程。

夜間能見度：中等強度的發光體能被看到和識別的最大水平距離。

有效能見度的定義：

四周視野中二分之一以上范圍里都能看到的最大距離。

影響能見度的因子

⑴大氣透明度

⑵目標和背景B：亮度對比或；K=1目標最清晰；K=0目標不能見

⑶觀測者的視覺性能—眼睛的對比視覺ε；目標物才能見。

⒉能見度的觀測方法

氣象能見度目測法

白天能見度的觀測：在氣象站四周不同方向、不同距離上選擇若干固定能見度目標物。目標物分布圖的測繪。觀測:根據能見的最遠距離和不能見的最近距離估計。

能見度目標物的選擇：顏色越暗越好，應投影到天空背景上，視角不應小于0.3°，高度角應小于6°

夜間能見度的觀測：在各個方向選擇一些固定的目標燈或專門設置目標燈作為觀測能見度的依據。觀測燈光能見距離。根據燈光強度和距離，查算出相應的能見距離。

燈光目標物的選擇：應選擇孤立的點光源作為目標燈，不宜選擇成群、成帶、重疊的燈光。目標燈的燈光強度應固定不變。應是不帶顏色、沒有燈罩的白色光源(除白熾燈外，碘鎢燈、汞燈等均不適宜)。應位于開闊地帶，不受地方性煙霧的影響。

⒊透射式和散射式能見度儀的原理和特點

透射式能見度儀：設置一人工光源，在一定距離外檢測光源衰減程度，計算其大氣衰減系數即可換算出能見距離。優點：是標準儀器，可做檢定標準。缺點：需選擇一足夠長基線，而且要保持準確的光源到探測器的光軸。在自然條件下，大風引起支架的顫動將會造成誤差。散射式能見度儀：在光源光路的側面測量由于空氣分子、各種氣溶膠粒子微細的霧滴引起的側向散射光通量。前向（主流）、后向、側向。優點：基線長度短，容易對準。缺點：只測量很小體積的空氣樣本，不夠精確。

⒋天氣現象的符號和特征。

書第33頁至第36頁

⒌雨量筒的原理。

⒍翻斗式雨量計的原理。

利用翻斗每翻轉一次的雨量是已知的，而翻斗翻轉的次數是可以記錄下來的。根據記錄下來的翻斗翻轉的次數，即可遙測出降水量的值以及得到降水量隨時間的變化曲線。

第四章氣壓的測量

⒈氣壓及氣壓的數值？

氣壓是大氣壓力的簡稱，數值等于單位面積上從所在地點往上直至大氣上界整個空氣柱的重量。

⒉水銀氣壓表的測壓原理?

應用托里拆里實驗的原理：當外界氣壓升高時，大氣壓力會自動把水銀槽中的水銀壓進管腔中使水銀柱長高。反之，氣壓下降時，水銀柱會自動降低，水銀自動流回槽里。

⒊壓高公式及測壓的標準條件？

；標準條件：0℃的水銀密度；取

⒋何謂本站氣壓、海平面氣壓？

⑴氣象站氣壓表高度處測到的大氣壓強，稱為本站氣壓，屬于地方氣候資料之一。

⑵由于各測站海拔高度不同，本站氣壓不便于比較，為了繪制地面天氣圖，需要將本站氣壓換算到相當于海平面高度上的氣壓值，我們稱之為海平面氣壓。

⒌動槽式、定槽式水銀氣壓表各有何特點？

⑴動槽式水銀氣壓表的主要特點是標尺上有一個固定的零點。每次讀數時，須將水銀槽的表面調到這個零點處，然后讀出水銀柱頂的刻度。制作較容易，因有固定零點，觀測手續比較麻煩，使用時間較長后，水銀面有氧化物，調零點就不容易準確，常造成觀測上的誤差。⑵定槽式水銀氣壓表的最大特點是槽部沒有調整水銀面的裝置，即沒有固定零點。采用補償標尺刻度的方法，解決零點位置的變動。在制造上要求較嚴格，但使用上，較為方便而精確。

⒍水銀氣壓表的讀數要經過哪些訂正？

本站氣壓訂正：儀器差、溫度差、重力差（緯度重力、高度重力）三步訂正才是本站氣壓。t為附溫，h為測站海拔高度，為緯度，經儀器差訂正后的氣壓；；

⒎簡述動槽式水銀氣壓表的觀測步驟？

讀數順序：先讀溫度表；再調水銀面與象牙針相切；再調游標尺與水銀柱頂相切；最后讀數。讀數結束后，將象牙針與水銀面斷開。

⑴觀測附屬溫度表，準確至0.1℃。

⑵調整水銀槽內水銀面，使之與象牙針尖恰恰相接。調整時，注意視線保持與水銀面同高，旋轉底部螺旋時要慢，槽內水銀面自下而上地上升，直到象牙針尖與水銀面恰好相接（既無小渦（偏高，降低重調），也無空隙）為止。

⑶調整游標尺恰好與水銀柱頂相切。調整時注意保持視線與水銀柱同高，把游標尺底邊恰好與水銀柱頂相切，此時水銀柱頂兩旁能見到三角形的露光空隙。

⑷讀數并記錄，準確至0.1hPa。

⑸降低水銀面，使它與象牙針尖脫離2—3毫米，其目的是使象牙針尖不被水銀磨禿和臟污（但注意不宜降低過多）。

⒏簡述空盒氣壓表的構造？

⑴感應部分：是一個圓形密閉的彈性金屬空盒。感應元件是一組具有彈性的薄片。盒內抽成真空，或留有少量空氣。由于大氣壓力遠遠超過空盒內的壓力，因而空盒將被壓縮，需要一塊彈簧片和它相平衡。彈簧片的一端借一個調節螺旋固定在底座上，另一端與空盒的中心軸相聯，這樣彈簧片拉緊空盒面并平衡空盒上所受的大氣壓力。

⑵機械部分：由連接桿、中間軸、拉桿、鏈條、滾子、指針和一套杠桿傳動裝置組成了一個二次放大系統

⑶指示部分：由指針、刻度盤和附屬溫度表組成。

⒐簡述振筒式壓力傳感器的測壓原理？

振筒式氣壓傳感器是利用彈性金屬圓筒在外力作用下發生振動，當筒壁兩邊存在壓力差時，其振動頻率隨壓力差而變化。因為筒的諧振頻率與壓力之間有唯一的關系，所以測出頻率就可計算出氣壓。但是，在校準時確定的這種關系還會受到溫度和氣體密度的影響，所以需要進行溫度補償和采用干空氣。

⒑海平面氣壓訂正步驟：；；；。

第五章溫度的測量

1.試述液體玻璃、雙金屬片、熱電偶、金屬、熱敏電阻溫度表測溫原理。

⑴液體玻璃，溫度變化時，引起測溫液體體積膨脹或收縮，使進入毛細管的液柱高度隨之變化。

⑵雙金屬片，具有受溫度變化而發生形變和曲率變化的特性，據此測量溫度。

⑶熱電偶，兩種不同的金屬或合金將兩點焊接在一起，構成一個閉合回路，若兩點溫度不同，則回路中將會產生電動勢，兩個焊接點的溫度差異越大，電動勢越高。

⑷金屬，金屬導體電阻會隨溫度變化而變化，且有一定的關系，由電阻可求得溫度。

⑸熱敏電阻，測溫熱敏電阻的原料是某些金屬氧化物的混合物，在氣象測溫范圍內，熱敏電阻電阻值與絕對溫度之間有指數關系。

2.地溫測量有哪些項目，主要的測量儀器有哪些

地表溫度（地面最高、最低溫度表），淺層地溫（曲管溫度表、地溫傳感器），深層地溫（直管地溫表、深層地溫傳感器）

3.試述最高最低溫度表測溫原理。

最高溫度表的測溫原理：升溫時，球部水銀膨脹，水銀熱膨脹系數大于玻璃熱膨脹系數，水銀被擠進毛細管內；但在降溫時，毛細管內的水銀不能通過狹縫退回到球部，水銀柱在此中斷。因此，水銀柱頂可指示出一段時間內的最高溫度。

最低溫度表的測溫原理：觀測時將游標調整到酒精柱的頂端，然后將溫度表平放。升溫時，酒精從游標和毛細管之間的狹縫通過，游標不動；溫度下降時，液柱頂端表面張力使游標向球部方向移動。因此，游標指示的溫度只降不升，遠離球部的一端將指示出一定時段的最低溫度。當觀測完時，需要由人工將毛細管中的水銀復位。

4.說明溫度熱滯系數的物理意義及特性。

物理意義：當介質溫度保持不變時，溫度表示度和介質溫度之差減小到起始溫度差的，即減小到起始溫差的時所需要的時間。

特性：元件的熱容量越大，散熱面積越小，則λ越大；熱交換系數h的大小取決于環境介質性質和通風量。

5.一支熱滯系數為100s的溫度表，溫度30℃時，觀測環境20℃的空氣溫度，精度要求為0.1℃，需要多少時間才能觀測？

6.氣溫測量中一般采用哪些方法預防輻射誤差？

①屏蔽②增加元件的反射率③人工通風，促使元件散熱④采用極細金屬絲元件，細絲具有較大散熱系數

⒎酒精和水銀溫度計的優缺點

①水銀：優：比熱小，導熱系數高，飽和蒸汽壓小，性能穩定，對玻璃無濕潤作用，純水銀易得。缺：凝固點高，膨脹系數小。

第六章濕度的測量

1.簡述干濕球溫度表的測濕原理。

由于蒸發，濕球表面不斷有耗散蒸發潛熱，使濕球溫度下降；由于濕球與四周空氣有溫差，則在穩定平衡時，濕球溫度表蒸發支出的熱量應等于與四周熱空氣交換得到的熱量

2.幾個濕度定義？

濕度：表示空氣中水汽含量的物理量。

⑴混合比⑵比濕絕對濕度⑷水汽的摩爾分數⑸水汽壓：空氣中水汽部分的壓力⑹飽和水汽壓和：濕空氣中的水汽壓不能無限制的增加，在一定溫度下，能夠容納的水汽含量有一個極限值，如果超過這個極限值，就會有一部分水汽凝結成液態水或凝華成冰，這一極限值稱為該

溫度下的飽和水汽壓。⑺相對濕度：壓力為P、溫度為T的濕空氣，其水汽壓與水面飽和水汽壓的比值的百分數。⑻露點溫度()、霜點溫度()：T、γ的濕空氣，P不變，降溫至Td（Tf）使其對水（冰）面飽和時的溫度

3.簡述露點儀的測量原理。

若使空氣通過一個光潔的金屬鏡面時等壓降溫，直到鏡面上開始出現露（或霜），讀取這瞬間的鏡面溫度，就是露點（或霜點）溫度。露點儀就是根據此原理設計的。

4.影響露點儀測量精度的因素有哪些？

5.高分子薄膜濕敏電容的工作原理?

是以高分子聚合物為介質的電容器，因吸收（或釋放）水汽而改變電容值。它制作精巧，性能優良，常用在探空儀和遙測中。

6.碳膜濕敏電阻的工作原理？

用高分子聚合物和導電材料碳黑，加上粘合劑配成一定比例的膠狀液體，涂覆到基片上組成的電阻片。吸濕膜片隨濕度變化改變其電阻值。這類元件測濕精度較干濕表低，主要用在無線電探空儀和遙測設備中。

第七章蒸發的測量

第十章輻射和日照時數的觀測

⒈太陽直接輻射、天空輻射、太陽總輻射、地球輻射、凈全輻射、日照時數的測量儀器及原理？

⑴太陽輻射通過大氣，一部分到達地面，稱為太陽直接輻射；另一部分為大氣的分子、大氣中的微塵、水汽等吸收、散射和反射。被散射的太陽輻射一部分返回宇宙空間，另一部分到達地面，到達地面的這部分稱為太陽散射輻射（天空輻射）。⑵到達地面的太陽散射輻射和太陽直接輻射之和稱為總輻射。⑶凈全輻射E*：向下全輻射（短波輻射與長波輻射之和）與向上全輻射之差。⑷地球長波輻射：大氣長波輻射（大氣逆輻射）EL↓↑地面長波輻射EL↑⑸日照時數：定義為太陽直接輻射輻照度達到或超過120W/m-2的各段時間的總和，以小時（h）為單位，取一位小數。

燒痕法（康培司托克日照計）：由燒痕讀出日照時數

直接輻射測量法：>120W/m-2

總輻射測量法：由總輻射和散射輻射差值計算

對比法：不同位置對著太陽的多個傳感器的輸出信號的特定差值進行測量

掃描法：連續掃描小范圍天空的傳感器接受的輻照度

暗筒式日照計：累計感光線的長度來計算日照時數

雙金屬片式日照計

⒉簡述熱電型傳感器的基本原理？

第十一章自動氣象觀測系統

1.何謂自動氣象站,如何分類？

自動氣象站是一種能自動地觀測和存儲氣象觀測數據的設備。如果需要，可直接或在中心站編發氣象報告，也可以按業務需求編制各類氣象報表。

按提供數據的時效性：實時自動氣象站、非實時自動氣象站

根據對自動氣象站人工干預情況：有人自動站、無人自動站

2.試述自動氣象站的基本構成和工作原理。

基本結構：自動氣象站由硬件和系統軟件組成，硬件包括傳感器、采集器、通訊接口、系統

電源、計算機等，系統軟件和地面測報業務軟件。現用自動氣象站主要采用集散式和總線式兩種體系結構。

①通過傳感器和數據采集器采集數據②工程量→物理量③可視化顯示③分類存儲④分發系統

3.自動氣象站的主要功能是什么？

⑴自動采集氣壓、溫度、濕度、風向、風速、雨量、蒸發量、日照、輻射、地溫等全部或部分氣象要素

⑵按業務需求通過計算機輸入人工觀測數據

⑶按照海平面氣壓計算公式自動計算海平面氣壓；按照附錄1濕度參量的計算公式計算水汽壓、相對濕度、露點溫度以及所需的各種統計量

⑷編發各類氣象報告

⑸形成觀測數據文件

⑹編制各類氣象報表

⑺實現通訊組網和運行狀態的遠程監控

4.自動氣象站常用的傳感器有哪些？

氣壓——振筒式、膜盒式氣壓傳感器

氣溫——鉑電阻溫度傳感器

濕度——濕敏電容濕度傳感器

風向——單翼風向傳感器

風速——風杯風速傳感器

雨量——翻斗式雨量傳感器

蒸發——超聲測距蒸發量傳感器

輻射——熱電堆式輻射傳感器

地溫——鉑電阻地溫傳感器

日照——直接輻射表、雙金屬片日照傳感器

5.自動氣象站數據采集器的主要功能是什么？

數據采集、數據處理、數據存儲及數據傳輸等。

6.自動氣象站的數據采樣順序如何？

氣溫、濕度、降水量、風向、風速、氣壓、地溫、輻射、日照、蒸發。

7.自動氣象站觀測的風向，風速是如何平均的，風向過零如何考慮？

8.自動氣象站觀測要素的極值如何選取？

第十二章雷達

1.波段雷達開機及檢查步驟如何：

2.述實現L波段雷達對探空儀信號的調整及自動跟蹤檢查方法。

3.波段雷達系統接收軟件界面上主要按鈕的作用如何？

4.用系統接收軟件施放氣球前、放球瞬間應做好哪些準備？為了獲得近地面層的資料，在大風時保證施放氣球成功，值班人員應做好哪些工作？

5.波段雷達定期維護的種類和基本任務以及雷達精度標定檢查的時間規定如何？

定期維護分為日常維護、季度維護、年維護三種。

（1）日常維護

①可安排在日或周進行維護，主要以清潔工作為

主。

②在下雨、下雪天時，必須注意室外裝置是否漏

水，電纜是否受潮等，在大風的情況下，要做好防

風工作。

③檢查數據終端界面上雷達狀態、參數顯示是否

正常，室內、室外裝置有無異常聲音和氣味等，發

現問題要及時處理。

（2）季度維護

季度維護：對雷達進行比較全面的檢查維護，

對復雜或重要部件進行重點保養。

①天線及饋線系統外表的灰塵，清潔匯流環。

②查并擰緊所有電纜接頭，插緊各接插元件（如集

成塊要插到底等）。

③查天線轉動系統是否靈活。

④維護結束后，用固定目標物回波，大致檢查接收

機的靈敏度。利用晴天正點放球機會，做一次與經

緯儀比較觀測記錄或在天線瞄準鏡內觀測并記錄誤

差，將記錄保存起來待下次校驗用。

（3）年維護

年維護：全機進行細致全面的檢查與維護保

養，測量全機的主要技術性能。維護時間盡量不要

選在最冷和最熱的季度進行。維護時，可每天安排

一部分內容，在幾天內完成，維護內容有：

①天線單元饋線接點的清潔檢查。

②有關部分進行加油或換油。

③雷達各項標定進行檢查調整。

④根據情況，確定是否要油漆室外裝置或部分補漆

等。

季、年維護后一定要開機檢查，使雷達處于良好工作狀態才算維護結束。

2、（1）天線裝置水平的檢查，一般情況下每月檢查調

整不少于一次；建、遷站架設后，因地基不穩等原

因，應適當增加檢查次數；在雨季或大風后更要適

時進行檢查。

（2）仰角零度標定和方位角標定，每次觀測前和后

用固定有源目標物標定，≥±0.5時，應查明原因，

并排除；每月利用架設后已知固定目標物的方位

角、仰角（或用仰角水準儀）進行校對檢查不少于

一次；每半年用北極星和重錘法檢查標定一次，并

對仰角水準儀進行校正。

（3）光軸、電軸一致性檢查（≤±0.1°），可利用

正點放球觀測的機會，每月進行一次。

（4）雷達與經緯儀測角比較觀測，可利用正點放球

的機會每三個月進行一次。

（5）距離零點的標定，可用主波前沿的方法，每月

檢查不少于一次。

（6）天線及饋錢系統的行小系數的檢查測量，每半

年進行一次。（7）機械軸、光軸、