1、氣象觀測綜合實驗（2015版）大氣科學學院教研室編寫2015年1月實驗一 地面氣象觀測場一、實驗目的掌握氣象觀測場選擇的基本原則和觀測場內儀器布置原則二、觀測場對周圍環境條件的要求 氣象站站址的選擇必須符合觀測技術上的要求，同時也應考慮服務和生活的方便。 (1) 觀測場是取得地面氣象資料的主要場所，地點應設在能較好地反映本地較大范圍的氣象要素特點的地方，避免局部地形的影響。觀測場四周必須空曠平坦，避免建在陡坡、洼地或鄰近有叢林、鐵路、公路、工礦、煙囪、高大建筑物的地方。避開地方性霧、煙等大氣污染嚴重的地方。 觀測場四周障礙物的影子應不會投射到日照和輻射觀測儀器的受光面上，在日出日落方

2、向障礙物的高度角不超過5°，附近沒有反射陽光強的物體。 (2) 在城市或工礦區，觀測場應選擇在城市或工礦區最多風向的上風方。 (3) 觀測場的周圍環境應符合中華人民共和國氣象法和國務院頒布的有關氣象觀測環境保護法規、規定的要求。 (4) 各級氣象部門應注意保護氣象站的觀測環境。 (5) 氣象站周圍觀測環境發生變化后要進行詳細記錄。新建、遷移觀測場或觀測場四周的障礙物發生明顯變化時，應以觀測場中心為準測定四周各障礙物的方位角和高度角，繪制地平圈障礙物遮蔽圖。 (6) 無人值守氣象站和機動氣象觀測站的環境條件可根據設站的目的自行掌握。&#

3、160;二、觀測場 (1) 觀測場一般為與周圍大部分地區的自然地理條件相同的25米×25米的平整場地；確因條件限制，也可取16米（東西向）×20米（南北向），高山站、海島站、無人站不受此限；需要安裝輻射儀器的臺站，可將觀測場南邊緣向南擴展10米。 (2) 要測定觀測場的經緯度（精確到分）和拔海高度（精確到0.1米），其數據刻在石樁上，埋設在觀測場內的適當位置。 (3) 觀測場四周一般設置約1.2米高的稀疏圍欄，圍欄所用材料不宜反光太強。場地應平整，保持有均勻草層（不長草的地區例外），草高不能超過20厘米。對草層的養護，不能對觀測記錄造成影響。場

4、內不準種植作物。 (4) 為保持觀測場地自然狀態，場內鋪設米寬的小路（不用瀝青鋪面），只準在小路上行走。有積雪時，除小路上的積雪可以清除外，應保護場地積雪的自然狀態。 (5) 根據場內儀器布設位置和線纜鋪設需要，在小路下修建電纜溝或埋設電纜管，用以鋪設儀器設備線纜和電源電纜。電纜溝（管）應做到防水、防鼠，并便于鋪設和維護。 (6) 觀測場的防雷必須符合氣象臺（站）防雷技術規范（QX4-2000）的要求。 三、觀測場內儀器設施的布置 觀測場內儀器設施的布置要注意互不影響，便于觀測操作。具體要求： (1) 高的儀器設施安置在北邊，低的儀器

5、設施安置在南邊； (2) 各儀器設施東西排列成行，南北布設成列，相互間東西間隔不小于4米，南北間隔不小于3米，儀器距觀測場邊緣護欄不小于3米； (3) 觀測場圍欄的門一般開在北邊，儀器設備緊靠東西向小路南側安設，觀測員應從北面接近觀測儀器； (4) 輻射觀測儀器一般安裝在觀測場南邊，觀測儀器感應面不能受任何障礙物影響。因條件 限制不能安裝在觀測場內時，總輻射、直接輻射、散射輻射、以及日照觀測儀器可安裝在天空條件符合要求的屋頂平臺上，反射輻射和凈全輻射觀測儀器安裝在符合條件的有代表性下墊面的地方。 觀測場內儀器設施的布置可參考圖2-1，儀器設備安裝和維護、檢查按表2

6、-1的要求進行。 北回歸線以南的地面氣象觀測站觀測場內設施的布置要考慮太陽位置的變化進行靈活掌握，使觀測員的觀測活動盡量觀測記錄的代表性和準確性。四、站址遷移及對比觀測要求 (1) 基準站、基本站和輻射站站址的遷移必須報國務院氣象主管機構審批；一般站站址的遷移必須報省級氣象主管機構審批，并報國務院氣象主管機構備案。(2) 為取得全年完整的觀測資料，在舊站址的觀測記錄應持續到12月31日，新站址的正式觀測記錄應從1月1日開始。 (3) 為了解站址遷移前后觀測資料序列的非均一性程度，提供正確使用遷站前后觀測資料的依據，凡新舊兩地水平距離超過2000米、或海拔高度差在100米以上、或地形環境有明顯差

7、異者，遷站時須在新舊站址同時進行對比觀測。對比觀測可在遷站前進行，也可在遷站后進行。 (4) 對比觀測項目為氣溫（包括最高、最低）、濕度、風向、風速、深層地溫（無深層地溫觀測任務的站不需進行）。 對比觀測的時間，基準站為1年12個月；其他氣象站為1、4、7三個月，也可安排為7、10、1三個月。每天進行對比觀測的時次為02、08、14、20時（80cm、160cm、320cm等層的地溫僅在14時）四個時次，02時可用自記記錄代替。 (5) 對比觀測資料應統計整理成月報表，并上報存檔。 五、觀測記錄的注意事項：觀測記錄的內容要認真、仔細、清晰地填寫。在觀測進行中，觀測人員要注意觀測值得相互比較，判

8、斷其合理性。如發現可疑的數據，須認真核對和尋找原因，加以注明。但應注意，只要觀測到的是實際情況，儀器和環境沒有發生異常變動，絕對不可以任意改變觀測值。如有改動，原觀測值亦必須保留，并在備注欄中加以說明。當一次觀測結束時，要認真及時自審記錄是否有漏測或不合理處，以便進行補救。并及時整理完成觀測記錄表格中初步統計項目。六、實驗作業觀測記錄時應該注意哪些問題？比較感興趣哪種氣象要素的觀測，為什么？表1 氣象觀測場儀器安裝要求表儀 器 要 求 與 允 許 誤 差 范 圍 基 準 部 位 干濕球溫度表 高度1.5m ±5 cm 感應部分中心 最高溫度表 高度1.53m ±5 cm 感

9、應部分中心 最低溫度表 高度1.52m ±5 cm 感應部分中心 溫度計 高度1.5m ±5 cm 感應部分中部 濕度計 在溫度計上層橫隔板上 毛發濕度表 上部固定在溫度表支架上橫梁上 溫濕度傳感器 高度1.5m ±5 cm 感應部分中部 雨量器 高度70厘cm ±3 cm 口緣 虹吸雨量計 儀器自身高度 翻斗式遙測雨量計 儀器自身高度 雨量傳感器 高度不得低于70cm 口緣 小型蒸發器 高度70cm  ±3 cm 口緣 E-601B型蒸發器（傳感器） 高度30cm ±1 cm 口緣 地面溫度表（傳感器） 感應部分和表身埋入

10、土中一半 感應部分中心 草面溫度傳感器 草內離地面6cm ±1 cm 感應部分中心 地面最高、最低溫度表 感應部分和表身埋入土中一半 感應部分中心 曲管地溫表（淺層地溫傳感器） 深度5、10、15、20 cm ±1 cm 傾斜角45° ±5° 感應部分中心 直管地溫表（深層地溫傳感器） 深度40、80 cm ±3 cm 深度160 cm ±5 cm 深度320 cm ±10 cm 感應部分中心表身與地面 凍土器 深度50-350 cm ±3 cm 內管零線 日照計（傳感器） 高度以便于操作為準 緯度以本站

11、緯度為準 ±0.5° 方位正北 ±5° 底座南北線 輻射表（傳感器） 高度1.5 m 直射、散射輻射表（傳感器）： 方位正北 ±0.25° 直射輻射表（傳感器）： 緯度以本站緯度為準 ±0.1° 支架安裝面底座南北線 風速器（傳感器） 安裝在觀測場高10-12 m 風杯中心 風向器（傳感器） 安裝在觀測場高10-12 m 方位正南（北） ±5° 風標中心方位指南（北）桿 電線積冰架 上導線高度220 cm ±5 cm 導線水平面 定槽水銀氣壓表 高度以便于操作為準 水銀槽盒中線 動槽水

12、銀氣壓表 高度以便于操作為準 象牙針尖 氣壓計（傳感器） 高度以便于操作為準 盒體垂直中線 采集器箱 高度以便于操作為準 實驗二 溫度的觀測一、實驗目的1.了解溫度表的構造原理和儀器安裝的原則 2. 掌握空氣溫度的觀測原則和方法二、實驗儀器地面溫度表、最高/最低溫度表、曲管溫度表、雙金屬片溫度表 三、實驗說明空氣溫度（簡稱氣溫）是表示空氣冷熱程度的物理量。地面氣象觀測中測定的是離地面1.5M高度處的氣溫。在大氣環境中，測溫范圍：-80+60。溫度的測量對暴露狀況特別敏感。尤其是對于氣候研究來說，溫度測量受到諸如環境狀態、植被、建筑物和其他物體的形態、地表覆蓋物、防輻射罩或百葉箱的設計及其變化、

13、以及設備中其他改變等的影響。因此，不但保存溫度數據的記錄是重要的，而且保存測量環境的記錄也是重要的。常規測溫儀器有溫度表和溫度計兩類，都是將儀器的感溫元件和被測物體接觸，待兩者達到熱平衡時，測得感溫元件的形體和特性變化，從而可知被測物體的溫度。玻璃液體溫度表：是利用裝在玻璃容器中的測溫液體隨溫度改變引起的體積膨脹，從液體位置的變化來測定溫度的。感應部分是一個充滿液體的玻璃球或柱，一根一端封閉的玻璃毛細管與它相連，表柱是一個有極細管腔的管子與主球部相通。溫度表中液體的體積使球部完全充滿，而在要測量的所有溫度下只是部分地充滿表柱。液體的體積相對于其容器的變化量是由表柱中液體長度的變化來指示的；常用

14、的測溫液體有水銀、酒精和甲苯等，水銀可用于在其凝固點（-38.3）以上的溫度；而酒精或其他的純有機液體用于較低溫度。玻璃應當是經認可適用于溫度表的一種“標準”玻璃或“硅酸硼”玻璃。玻璃球要制成既有適當強度又薄到便于熱量傳入或傳出球部及其內裝液體。對于一個給定的表柱長度，細窄的管腔使表柱中的液體在給定的溫度變化中可以有較大的移動，但卻減少了溫度表可使用的溫度范圍。溫度表在進行刻度之前，應當進行適當的退火處理以減少玻璃老化引起的緩慢變化。水銀溫度表：優點純水銀易得到比熱小導熱系數高對玻璃無濕潤飽和蒸汽壓小 缺點溫度在-38.862以下不能用飽和蒸汽壓小有機液體玻璃溫度表：常用的有機液體有酒精和二甲

15、苯 優點可用于低溫膨脹系數大 缺點濕潤玻璃，易發生斷柱現象導熱系數小，球內溫度分布不均勻飽和蒸汽壓高，溫度降低時會有液體小滴凝結在毛細管上部中空部分1、觀測項目包括空氣的溫度和地溫，單位，取一位小數。測定項目：定時氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫。測量氣溫的儀器主要有干球溫度計、最高溫度表、最低溫度表、溫度計、雙金屬片溫度表。2、普通（氣象站用）溫度表這是在所有氣象溫度表中最準確的儀器，通常采用玻璃水銀溫度表。其刻度間隔為0.2或0.5，量程要比其他氣象溫度表大。安置在百葉箱內以避免輻射誤差。用支架使其保持直立，球部在最下湍，球部形狀為圓柱體狀（測濕）或洋蔥頭狀（測溫）。 一對普通溫度表可用作干濕

16、表。3、最高溫度表水銀玻璃溫度表，感應部分內有一玻璃針，伸入毛細管，使感應部分與毛細管之間形成一窄道。當溫度升高時，感應部分水銀體積膨脹，擠入毛細管；而溫度下降時，毛細管內的水銀，由于通道窄，卻不能縮回感應部分，因而能指示出上次調整后這段時間內的最高溫度。 調整：取下，手握溫度表上部，球部朝下，手向外伸出30度角，前后甩動，直到它的示度接近干球示度為止。放置：先放球部，后放頭部。注意：避免陽光照射，手不要接觸水銀球，甩動時勿使球部向上，以免水銀針撞壞窄道。 應當安置成與水平面成大約兩度的角度，球部在低的一頭，以保證水銀柱能停留在縮頸上而不會因重力穿過縮頸。為了使分離開的水銀柱易于合起來，最好將

17、表柱頂部的內腔管加粗。4、最低溫度表是在酒精中浸有一個長約10mm的深色啞鈴形玻璃游標，毛細管較粗，感溫球部多呈叉狀，用以增加散熱面積和減小球部內溫度分布不均勻。由于在酒精溫度表的內腔管中殘留著一些空氣，因此其上端應有一安全囊，此囊的容積應能保證使儀器經受住50的溫度而不損壞。與最高溫度表相似，最低溫度表應當安置在近乎水平的狀態。 觀測時，將游標調整到酒精柱的頂端，游標很輕，不會突破酒精柱的液面，然后將溫度表放平。溫度下降時，酒精柱便相應下降，由于酒精柱頂端張力作用，帶動游標下降；當溫度上升時，酒精膨脹，酒精柱經過游標周圍慢慢上升，而游標仍停在原來位置上，其指示的溫度只降不升，遠離球部的一端將

18、指示上次調整以來這段時間內的最低溫度。 觀測最低溫度表時，眼睛應平直地對準游標離感應部分遠的一端；觀測酒精柱時，對準凹面中點（即最低點）的位置。 氣溫觀測中注意的問題防輻射由于太陽的直接輻射、地面的反射輻射等影響，使測溫元件的表示度與實際氣溫存在差異。白天強日射的情況，將使元件溫度高于氣溫，導致較大的輻射誤差。消除和減小輻射誤差，是氣溫測量中關鍵問題。百葉箱是安置測定溫、濕儀器用的防護設備。它的作用是防止太陽對儀器的直接輻射和地面對儀器的反射輻射，保護儀器免受強風、雨、雪、太陽輻射等的影響，并使儀器感應部分有適當的通風，能真實地感應外界空氣溫度和濕度的變化。 我國氣象臺站常用的玻璃鋼百葉箱，包

19、括百葉箱和支架，百葉箱由箱體和頂蓋組成，支架由立柱和連接架組成。箱體內是玻璃鋼組成，其葉片為倒V形，上蓋有一漏斗狀通風口；頂蓋內部為蜂窩結構，箱門朝正北，箱底保持水平。立柱為獨柱式支撐，聯結架由角鋼制成。高880、寬720、780，箱內高615、寬470、深465mm ，安裝：支架應牢固地埋入地下，頂端約高出地面125厘米；埋入地下的部分，要涂防腐油。， 維護：百葉箱要經常保持潔白，視具體情況每一至三年要重新油漆一次；內外箱壁每月至少定期擦洗一次。寒冷季節可用干毛刷刷拭干凈。清洗百葉箱的時間以晴天上午為宜。在進行箱內清潔工作和洗滌百葉箱之前，應將儀器全部放入備份百葉箱；清洗完畢，待百葉箱干燥之

20、后，再將儀器放回。清洗百葉箱不能影響觀測和記錄。 4、地溫土壤溫度是下墊面溫度和不同深度的土壤溫度的統稱。下墊面溫度包括裸露土壤表面的地面溫度、草面（或雪面）溫度及其最高、最低溫度。淺層低溫包括離地面5、10、15、20CM深度的地中溫度。 較深層低溫包括離地面40、80、160、320CM深度的地中溫度。測量地溫的儀器主要有玻璃液體地溫表和鉑電阻地溫傳感器。理想情況測量，地表溫度只能與土壤表層進行熱交換，實際上卻復雜得多，原因：地表面及貼地層的溫度梯度往往很大，要使傳感器只與土壤表面進行熱交換，而不受地表面以下土壤或貼地層空氣的影響是不可能；防輻射問題不能用遮蔽陽光的方法，否則遮蔽處的熱交換

21、狀況與周圍地表將有所不同，而不加遮蔽則陽光直射造成輻射誤差影響增大；即使同一塊地面（裸地），由于地表不同部位的物理、化學性能的差別以及平整度和土壤顆粒大小不同，測出來的溫度也會有較大差別。 （1）地面溫度表地面溫度表（又稱厘米溫度表），地面最高和最低溫度表的構造和原理，與測定氣溫用的溫度表基本相同。 地面和淺層地溫的觀測地段，設在設在觀測場內南面平整出的裸地上，地段面積為2M*4M。地表疏松、平整、無草、與觀測場整個地面齊平。 地面3支溫度表須水平的安放在地段中央偏東的地面，按0CM、最低、最高的順序自北向南平行排列，感應部分向東，并使其位于南北向的一條直線上，表間相隔5CM，感應部分和表身，

22、一半埋入土里，一半露出地面。（2）曲管地溫表 5、10、15、20cm曲管地溫表的構造和原理亦基本同上，只是表身下部伸長、長度不一，并且在感應部分上端彎折，與表身成 135°夾角。其安裝在地面最低溫度表的西邊約20CM處，按5、10、15、20CM深度順序由東向西排列，感應部分向北，間隔約10CM，表身與地面成45°，須用叉形木/竹架支住。曲管地溫表安裝示意圖四、觀測注意事項1、各種溫度表讀數均要準確到0.1.若讀數為整數，小數要補充“0”。溫度在0以下時，應加負號。允許誤差為0.1。2、避免視差。觀測時保持視線與水銀（或酒精）彎月面相切。觀測最低溫度表時，以游標遠離球部的

23、一端的示度為最低溫度讀數。3、各種溫度表讀數要迅速、敏捷、準確，先讀小數，后讀整數。為了防止誤讀或顛倒零上、零下的差錯，讀完一遍后，再重復讀一遍（即注意復讀）。4、溫度表不要脫離被測介質，更不能用手扶摸感應球。5、讀數時人體（主要是面部和口）不要過分接近感應球部，也不要對著溫度表深呼吸五、實驗作業1、記錄觀測的數據及其時間2、最高溫度表構造與性能是哪些？最低溫度表構造與性能是哪些？如何調整和放置？3、觀測氣溫的順序是什么？實習三 氣壓的觀測一、實驗目的掌握氣壓觀測儀器的構造原理和氣壓讀數訂正的理論根據和方法二、實驗儀器動槽式水銀氣壓、定槽式水銀氣壓表、空盒氣壓表、空盒氣壓記錄儀三、實驗概述1、

24、氣壓：指單位面積上向上延伸到大氣上界的垂直空氣柱的重量。單位是百帕（hPa） 統一規定：在標準溫度0、標準重力為9.806 65ms-2條件下，高度為760（mmHg）的水銀柱所產生的壓強等于1013.250hPa，作為一個標準大氣壓。測量范圍：920-1080hPa適合于工作在海平面或海平面附近的儀器；對于在海拔較高地方使用的儀器、在其氣壓較低部分可以擴展相當的量程。2、水銀氣壓表： 氣壓室要求：不能有大量通風（主要測定大氣靜壓力）室內不裝任何熱源和冷源，避免陽光直射，使室內溫度變化較小。（原因：若室內溫度變化過大或過快，附屬溫度表所測溫度不能真正代表氣壓表的變化，引起較大誤差）雙層門窗以減

25、小風及觀測人員進入室內引起的氣壓波動安置在固定和不受震動的地方氣壓表應垂直懸掛讀數：當用水銀氣壓表進行觀測時，必須先讀附屬溫度表，而且要讀得越快越好，因為溫度表的溫度會由于觀測者的出現而上升。必須用手指在彎月面附近和靠近槽部兩處輕叩幾下，目的是使水銀面保持穩定狀態。觀測時，應當使眼睛與游標前部的下緣和后部的下緣都在同一條視線上。讀數必須取最靠近的0.1hPa。風常引起氣壓室內氣壓的動力變化。這類波動總會迭加在靜壓上，強風或陣風能產生2-3hPa的波動。訂正：是利用水銀的壓力（重力）與大氣壓力相平衡的原理測量大氣壓力的。由于儀器差的存在和氣壓表并不總是在標準條件下使用，即使氣壓相同，也會因溫度和

26、重力加速度的不同，水銀柱的高度不一樣。因此，水銀氣壓表讀數須順序經過儀器差、溫度差、重力差三步訂正才是本站氣壓。維護：（1）水銀氣壓表應經常保持清潔。氣壓室內不能堆放雜物。（2）水銀面產生氧化物時，應及時清除。（3）氣壓表必須垂直懸掛，應定期用錢垂線在相互成直角的方向上檢查校正。 （4）氣壓表水銀柱凸面突然變平并不再恢復，或者示值顯著不正常，應更換。（5）定槽式水銀氣壓表的水銀是定量的，應該特別注意防止漏失水銀。（6）水銀氣壓表在移運時，應把表身緩慢地倒過來，將水銀槽向上，以保護玻璃管內真空不受破壞。（7）對水銀表的安置情況定期進行檢查，發現問題及時糾正。 動槽式水銀氣壓表3、動槽式水銀氣壓表

27、主要特點是有測定水銀柱高度的固定“零點”，故每次測定都需調整水銀面的高低，使其符合固定零點的位置，才能讀取水銀柱高度。 標尺和游尺是用來讀取氣壓表氣壓讀數的整數部分和小數部分；附屬溫度表的球部在內管和套管之間，用來測定水銀及銅套管的溫度。 測量范圍一般為810-1070hPa或600-800mmHg，并能在空氣溫度為-15-+45的條件下正常工作，其測量誤差不超過 ±0.4hPa觀測步驟：（1）觀測附屬溫度表，準確至 0.1 。（2）輕叩槽部，（3）從下向上調整槽部水銀面的位置，使之與象牙針尖恰好接觸。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

28、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。（4）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。（5）讀數并記錄，準確至 0.1 hPa。（6）降低水銀面，使它與象牙針尖脫離23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）。觀測時如光線不足可用電燈（2540瓦）或手電照明。4、定槽式水銀氣壓表：最大特點是槽部沒有調整水銀面的裝置，無固定零點需要測定。觀測步驟：（1）觀測附溫表。（2）輕擊管壁。輕擊處以玻璃套管下部附溫表上部為宜。輕擊的目的在于使附在內管壁的水銀

29、滴下落，并使水銀柱頂保持正常的彎月面。（3）調整游尺與水銀柱相切。（4）讀數、記錄并復讀。四、實習作業1. 動槽式與定槽式水銀氣壓表的構造有何不同?2. 記錄觀測的時間和數據實習四：大氣濕度的觀測一、實驗目的1. 掌握干濕球溫度表的構造原理及使用方法；2. 掌握毛發濕度計、毛發濕度表的構造原理及使用方法；二、實驗儀器干濕球溫度表、毛發濕度計、毛發濕度表三、實驗概述 空氣的濕度（簡稱濕度）是表示空氣中的水汽含量和潮濕程度的物理量。通常，氣象分析和預報、氣候研究、以及在水文學、農業、航空服務和環境研究等許多的特定應用中，都需要地球表面的濕度測量。大氣濕度的測量，以及通常的大氣濕度的連續記錄，是大多

30、數氣象活動領域的重要需求。而其中與大氣中水的狀態有關的測量更為重要。地面觀測中測定的是離地面1.5m高度處的濕度。 1、測量儀器：干濕球溫度表、毛發濕度計、毛發濕度表 2、干濕表法：干濕表主要由兩支型號完全一樣的溫度表并排安置，溫度表球部的直徑約為10mm。其中一支溫度表的感應部份包扎著紗布，用蒸餾水濕潤，稱濕球溫度表，而另一支溫度表的感應部份則簡單地裸置于空氣中從而稱為干球溫度表，這是最為廣泛采用的方法。濕球周圍空氣未達到飽和時，表面的水分蒸發，不斷地消耗蒸發潛熱，使濕球的溫度下降；同時，由于氣溫與濕球的溫差使四周空氣與濕球產生熱交換。在穩定平衡的條件下，濕球溫度表蒸發支出的熱量將等于由于與

31、四周空氣熱交換得到的熱量。 濕球溫度表測得的溫度，由于濕球上的水的蒸發，總是比干球溫度表所測的溫度要低些。由這一對溫度表所測溫度的差異就可以作為空氣濕度的量度，環境濕度愈低，水的蒸發率就愈大，其結果就是濕球溫度低于干球溫度的程度（干濕差）就愈大。這種方法正廣泛用于觀測工作。利用干濕法構成的儀器也經常用作工作標準器 干濕表的技術規格：（a）干濕表安置在有強制通風的百葉箱內，則應當給兩支溫度表提供各自分開的通風通道。通風通道的入口位置應能保證測量到真正的環境溫度。空氣應當從百葉箱的頂部抽出，要避免在百葉箱內形成空氣的循環流動；（b）貯水器和紗布的安置應當使水能到達感應濕球溫度的濕球球部，并且不能影

32、響干球溫度。濕球沙布套：濕球通常都采用一塊棉紗布或類似的紡織品（均為專用）緊緊的貼在感應元件的四周，使其保持著一層均勻的水套，水可以直接注入或者以毛細管方式從貯水器中引出。棉紗布通常制成布套狀，使之能很好地緊貼球部四周，紗布套上端延伸至溫度表球部上端表身至少2cm。裹住濕球的棉織品必須薄而緊貼。在使用之前，紗布套必須放在碳酸氫鈉（NaHCO3）溶液（每升中含5克）中清洗干凈，并在蒸餾水中漂洗幾次。或者，也可以用純凈的洗滌劑水溶液清洗。 棉紗布或濕球布套上有任何污染均應予以更換。在安裝紗布套或棉紗布時必須十分注意避免手的污染。濕球必須使用蒸餾水。 對濕球的管理特別重要。應當定期更換濕球紗布或紗布

33、套。對于所有連續使用的干濕表，每周至少更換一次。在近海地區以及在塵埃多的或工業地區，需要更多地更換紗布。應當經常檢查水量并按需要予以更換或添加。在干熱條件下，潤濕濕球紗布套的水最好是放在多孔性的盛水杯中，這樣由于水可從多孔水杯的表面蒸發而使水得到預冷。盛水杯要放在陰處，但不可太靠近干濕表。觀測步驟：規定的測量溫度的步驟都適用，并增加以下的步驟：（a）如果要更換濕球的紗布套、棉紗布或水，都應當在觀測之前提前足夠的時間進行。取得正確的濕球溫度所需的時間與干濕表的型式有關；（b）溫度表的讀數要讀到一度的十分位數；（c）每次觀測時，對兩支溫度表的讀數必須盡可能地同時進行，且必須明確濕球確已獲得足夠的水

34、量供應。注意：在自然通風的情況下，貯水器提供的水溫與氣溫相同，在換上新的紗布套之后，需等候約15分鐘才能獲得正確的濕球溫度；如果水溫明顯地不同于氣溫，則需要等候30分鐘。干濕表方法的誤差來源（a）溫度表的讀數誤差：溫度表讀數有誤差，將導致相對誤差的很大誤差，這種誤差是非線性的，特別在低溫時誤差是相當大的。因此，在我國規定，在-10，即停止使用干濕表測濕；（b）風速造成的誤差：一是風速不穩定造成的誤差、二是風速達不到規定要求造成的誤差，三是通風不合要求，引起的誤差就變得更為嚴重；（c）濕球結冰造成的誤差：濕球紗布結冰尤其是結冰時間很長，將會增加溫度表滯后效應而造成的誤差。因此在觀測前應先進行濕球

35、融冰，并在讀數前判明是否重新結冰；（d）濕球紗布套受污染或蒸餾水受到污染而引起的誤差：濕球紗布及蒸餾水受到污染時，能減少水分蒸發。濕球和紗布套必須定期放在蒸餾水中清洗，以除去可溶解的雜質。在一些地區（如海洋或近海區，或者在空氣受到污染的地區）應比其它地區進行清洗的次數要更多些；（e）因溫度表表身對濕球球部的熱傳導而引起的誤差：溫度表表身傳向濕球球部的熱量會減少濕球溫度的下降量，從而導致測定的濕度值過高，在相對濕度較低時這種影響最為明顯，但是，這種影響可以通過將紗布套的上端加長使之高出球部至少2cm而得到有效的消除。四、實驗作業表4-1 空氣溫濕度觀測記錄表時間項目讀數讀數讀數讀數讀數讀數讀數讀

36、數讀數讀數讀數讀數合計平均干球溫度表濕球溫度表最低 酒精柱毛發濕度表通風干濕表最高溫度表最低 游標實習五 降水和蒸發的觀測一、實驗目的理解降水和蒸發觀測儀器的構造原理，掌握降水和蒸發的觀測記錄方法。二、實驗儀器人工雨量器、翻斗式雨量器、小型蒸發皿、E-601型蒸發皿三、實驗概述降水是從云中降落或從大氣沉降到地面的液態或固態的水汽凝結物，包括：雨、雪、冰雹、露、霧凇、白霜和霧、吹雪。對液態降水通常以毫米為單位。日降水量應當讀到0.2mm，最好讀到0.1mm。周和月的降水總量，至少應精確到1mm。日降水量的測量應定時進行。少于0.2mm的降水通常作為微量降水。降雪測量以厘米及其十分位為單位，讀到0

37、.2cm。少于0.2cm的降雪通常作為微量降雪。每日地面雪深的測量讀到厘米的整數位。就天氣和氣候應用來說，一般觀測時次是每小時、每3小時和每日。 降水強度是指單位時間的降水量，通常測定5分鐘、10分鐘、1小時內的最大降水量。強度分7類：微雨：總降雨量不超過毫米的雨。小雨：0.12.5mm/h、在小時內總降雨量不超過毫米或小時內降雨量不超過毫米。中雨：2.68.0 mm/h、在小時內降雨量毫米，或小時內降雨量在毫米之間。大雨：8.115.9 mm/h、小時內降雨量超過毫米，或小時內降雨量在毫米之間。暴雨：>16.0 mm/h。小時內降雨量在毫米之間，或小時內降雨量在毫米之間。大暴雨：小時內

38、降雨量在100.0250.0毫米之間特大暴雨：小時內降雨量超過250.0毫米1、選址：最貼近場地周圍的風場的影響可引起當地降水量的增多或減少。通常，雨量器離障礙物的距離應大于障礙物與雨量器受水口高度差的兩倍以上。場地不宜選擇在斜坡或建筑物的頂部。測量降雪和積雪的地點應當盡量選在避風的地方，最好的地點是在樹林或果園中的空曠地方，或在樹叢或灌木叢間的空曠地方，或者在有其它物體能對各個方向的來風起到有效屏障的地方。2、翻斗式雨量傳感器主要是測量降水量的連續變化，用于天氣報告和挑取最大降水等。當計量翻斗承受的降水量為0.1mm時（也有的計量翻斗為0.5mm或1mm），計量翻斗把降水傾倒計數翻斗中，使計

39、數翻斗翻轉一次，計量翻斗不直接計數的原因使為了避免信號輸出系統的電磁場對雨量計量的影響；計數翻斗在翻轉時，與它相關的磁鋼對干簧管掃描一次；干簧管因磁化而瞬間閉合一次；這樣，降水量每次達到0.1mm時，就送出去一個開關信號，采集器就自動采集存儲0.1mm的降水量。（1）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。（2）誤差與修正（a）雨水濺失誤差約0.10.2MM；（b）蒸發的損失-平均誤差約是年降水量的3%5%；（c）風的影響-與雨滴的大小、風速及承水器扣的安裝高度有關，一般使降水量

40、偏小；（d）在毛毛細雨或很小的雨的情形下，記錄的不連續性無法提供滿意的數據，特別是降雨起止時間無法準確界定（3）維護：儀器每月至少定期檢查一次，清除過濾網上的沙塵、小蟲等以免堵塞管道，特別要注意保持節流管道的暢通。日常設備維護應包括清潔漏斗和翻斗內積存的灰塵和雜物，并確保雨量計的水平狀態。應大力提倡每年以新校準的翻斗裝置更換舊的。測量范圍是雨強04mm/min，分辨率是0.1mm。蒸發率定義為單位時間內從單位表面積蒸發的水量，可以表示為在單位時間內單位面積所蒸發的液態水的質量或容積，通常表示為單位時間內從全部面積上所蒸發的液態水的相當深度。時間單位一般為一天，深度單位可用mm也可用cm表示。根

41、據儀器的精密程度，通常測量的準確度為0.10到0.01mm。1、E-601型蒸發器：主要由蒸發桶、水圈、溢水桶和測針四部分組成，工作環境溫度要求是0±50（1）蒸發桶是一個器口面積為3000平方厘米、口徑為61.8CM、高68.7CM，有圓錐底的圓柱形桶，器口要求正圓，口緣為內直外斜的刀刃形。 桶底中心裝有一根直管，在直管的中部有三根支撐與桶壁連接，以固定直管的位置并使之垂直。直管的上端裝有測針座，座上裝有器內水面指示針，用以指示蒸發桶中水面高度。在桶壁上開有溢流孔，孔的外側裝有溢流嘴，用膠管與溢流桶相連通，以承接因降水從蒸發桶內溢出的水量。桶身的外露部分和桶內側涂上白漆，以減少太陽

42、輻射的影響。（2）水圈是裝置在蒸發桶外圍的環套，用以減少太陽輻射及濺水對蒸發的影響。 它由四個相同的、其周邊稍小于四分之一的圓周的弧形水槽組成。水槽用較厚的白鐵皮制成，寬20厘米，內外壁高度分別為13.7厘米和15.0厘米。每個水槽的外壁上開有排水孔，孔口下緣離水槽均應按蒸發桶的同樣要求涂上白漆。水圈內的水面應與蒸發桶內的水面接近。（3）溢水桶用金屬或其它不吸水的材料制成。它用來承接因暴雨從蒸發桶溢出的水量。用量尺直接觀測桶內水深的溢流桶，應做成口面積為 300平方厘米的圓柱桶；不用量尺觀測的，所用的溢流桶的形式不拘，其大小以能容得下溢出的水量為原則。放置溢流桶內的箱要求耐久、干燥和有蓋。須注

43、意防止降落在膠管上的雨水順著膠管流入溢流桶內。不出現暴雨的地方，可以不設置溢流桶。（4）測針 用于測量蒸發器內水面高度。使用時將測針的插桿插在蒸發桶中的測針座上（見右圖），插桿下部的圓盤與座口相接。測針所對方向，全站應統一。插桿上面用金屬支架把測桿平等地固定地插桿旁側。測桿上附有游標尺，可使讀數精確到 0.1毫米。測桿下端有一針尖，用磨擦輪升降測桿，可使針尖上下移動，對準水面。針尖的外圍水面上套一杯形靜水器，器底有孔，使水內外相通。靜水器用固定螺絲與插桿相連，可以上下調整其位置，恰使靜水器底沒入水中。（5）維護：每次觀測后應檢查蒸發桶內的水面高度，如水面過低或過高，應加水或汲水，使水面高度合適

44、。每次水面調整后，應測量水面高度值，作為次日觀測器內水面高度的起算點。如因降水，蒸發器內有水流入溢流桶時，應測出其量（使用量尺或專用量杯），并從蒸發量中減去此值。四、實驗作業1.翻斗式雨量計的測量原理。2.翻斗式雨量計和E-601B型蒸發器在觀測后該如何維護？實習六 地面風的觀測一、實驗目的了解測風儀器的原理，并掌握風向，風速的觀測方法。二、實驗儀器 風杯風速傳感器、便攜式風速風向表、EL型電接風向風速計三、實驗概述空氣的運動分解成垂直的和水平的兩個分量，垂直分量稱為空氣的垂直運動（如對流運動），水平分量即是風，風的運動既有速度又有方向，因此風的觀測包括風向和風速。風向是指風的來向。自動觀測：

45、以度（°）為單位，以最靠近的整十度用0136為電碼作報告。風速以米/秒（m/s）為單位，最大風速：是指在某個時段內出現的最大10min平均風速值。 極大風速（陣風）：是指某個時段內出現的最大瞬時風速值。 瞬時風速：是指3s的平均風速。氣象臺站上用的最多的是觀測前后2分鐘的平均值。還有3秒、1分、10分鐘的平均值。陣風是在規定時間間隔（10分）內，風速偏離其平均值的一個正的或負的偏距，其持續時間不超過2分鐘許多應用方面需要風的陣性的資料。這些應用方面是：飛機的起飛與降落、風載荷氣候學、空氣污染擴散問題等。風的預報服務及日常應用使用風力等級來代表風速的大小，18個等級（017）。測量方法

46、：地面風用風標和風杯（或螺旋槳）測風表來測量。1、風向標：是用以指示風向的最主要的部件。分為頭部（維持平衡也稱平衡錘）、水平桿與尾翼三部分。整個風向標可繞垂直軸旋轉。它的重心正好在轉動軸的軸心上。原理：當風的來向與風向標成某一個交角時，風對風向標產生壓力，這個力可分解成平行和垂直于風向標的兩個分力。由于風向標頭部受風面積較小，尾翼受風面積較大，因而感受的風壓不相等，垂直于尾翼的風壓產生風壓力矩，使風向標繞垂直軸旋轉，直至風向標頭部正好對著風的來向時，由于翼板兩邊受力平衡，風向標就穩定在某一位置。風向標都應滿足：（1）靈敏性：在小風速或風向改變不大的情況下，能很快地反映出風向變化來（可在重量一定

47、的前提下，加大尾翼的面積，加大其壓力中心到垂直軸的距離，減小軸部摩擦等）；（2）穩定性：當風向改變時，由風向標本身慣性作用引起的擺動要小（適當減小風向標的重量，減小轉動半徑和增大受風面積）。菱型風向標是比較理想的風向標，它的體積和重量都較小；另外尾翼透空，氣流從尾翼透空部分通過，形成一股強氣流，使得尾翼不易擺動，并將尾部形成的渦流帶走，使得氣流穩定。所以它的靈敏性、穩定性都很好。2、風杯式風速傳感器：感應部分是由三個或四個圓錐形或半球形固定在架子上的風杯組成。整個架子連同風杯裝在一個可以自由轉動的軸上，所有的風杯都順著一面。在風壓的作用下，風杯就順著圓錐（球形）的凸面方向自由旋轉。一般三杯優于

48、四杯，錐形杯的性能比半球形的好。當風速增加時，轉杯能迅速增加轉速，但風速減小時，由于慣性，轉速不能立即下降。因此，旋轉風速在陣性風里指示的風速偏高，稱過高效應。（1）安裝對環境的要求：要求適當地高，避免地面突出障礙物的影響就可以。高度：1012m之間。地點：要求盡量開闊空曠，遠離障礙物，使之不受氣流渦旋的影響。因為建筑物、凹地、山谷等地形作用會使氣流產生渦流、輻合、輻散，使風的資料只有小氣候方面的意義，而缺少代表性。（2）安裝時注意的問題：測風儀器必須垂直安裝；安裝測風儀器的桿不能太粗，否則會改變氣流的自然狀況；儀器應安裝在桿的頂端，如果需要安裝在桿的中間，則應使用一定長度的橫臂，以使風速儀器

49、遠離桿柱。3、風的估計。當缺少測量風的裝備時，風的觀測就必須靠估計來做。用估計方法作觀測的誤差可能是大的，但是，只要按規定小心地進行估計，可以證明估計方法如同所提供的數據一樣是合適的。風速的估計可以根據風對可活動的物體的影響來作出。幾乎是任何物體都可以采用（這些物體有支承，所以在風的作用下能自由活動），不過，在蒲福風力級數表（即上面列出的風速當量表）所提供的描述性征象是特別有用的。為了做出估計，觀測者必須站在開闊平坦的地域上并盡可能遠離障礙物。必須牢記：即使是小的障礙物，也能導致風速的重大變化和風向的偏差，尤其是在障礙物的背風側。風向就必須通過觀測高煙囪的飄煙和樹葉的搖動等來估計，而在開闊的地

50、域，就要觀測固定在高高旗桿上的飄帶或三角小旗。此外，機場上的風向袋也可以用，只要當時的風速能夠吹動這樣的裝置。不論采用上述輔助手段中任何一種，都很容易產生由于透視方法而產生誤差，除非觀測者就正好站在所觀測的目標物的正下方。還必須注意不要把由于建筑物影響而產生的局地渦流誤認為是風的正常偏移。在開闊的環境中，用面對著風的方法可以相當精確地估計出地面風向。但是，云（無論多低）的移動方向是不宜考慮的。4、便攜式風向風速表。便攜式風向風速表，是測量風向和一分鐘內平均風速的儀器，適用于農田流動觀測，也可作為定時觀測風向風速的儀器。（1）儀器的構造原理：由風向儀（包括風向標、方向盤、制動小套）、風速儀（包括

51、十字護架、風杯、風速表主機體）和手柄三部分組成。風速部分風杯是風速表的感應元件，它的轉速與風速有一個固定關系。當按下風速按鈕后，風速表上紅色計時指針開始工作，同時，由于風杯與風速表主機相連接，風杯的轉動帶動風速表主機內的齒輪開始工作，使風速指針也一起旋轉。風速愈大，風杯轉動愈快，風速指針偏轉的角度愈大。一分鐘后，計時裝置迫使傳動裝置與風杯脫離，風速指針立即停止轉動。再經10秒后計時指針回到零位。風速指針所在刻度位置即為指示風速。風向部分風向標是風向部分的感應元件。指示風向的方位盤，是一磁羅盤，當制動小套管打開后，羅盤按地磁子午線的方向穩定下來，風向杯的轉動，使風向指針在磁性羅盤上指示出當時風向

52、。（2）觀測方法便攜式風向風速表風杯高度為觀測高度，儀器中軸線與地面垂直，風速表刻度盤面向觀測者。觀測風向時，將方位盤制動小套向下拉，并向右轉動一角度，待方位盤穩定下來，注視風向標在兩分鐘內的平均位置。以16個方位記錄下來。觀測風速時，待風杯旋轉約半分鐘后，按下風速按鈕，風速指針回到零位。放開風速按鈕后，紅色計時指針開始工作，儀器啟動。待風速指針自動停轉后，讀出風速指針所示數值為指示風速，將此值從該儀器訂正曲線上查出實際風速，取小數一位。觀測完畢，將方位盤制動小套向左轉一角度，固定好方位盤，將儀器放入盒內。（3）維護1. 儀器應避免碰撞和震動，切勿用手觸摸風杯。2. 非觀測時間不要隨便按動風速

53、按鈕，計時機構在運轉過程中亦不得再按該按鈕。3. 風杯與風速表主機連接處，不得隨意松動。旋上及旋下手柄時，一手握住手柄，另一手握住風速表刻度盤部位。4. 不得隨意用口吹動風杯，以延長儀器壽命。（4）注意事項注意事項：勿用手撥杯（翼），或強迫停止轉動。避免在腐蝕性氣體或粉塵多的地方使用，并注意保持清潔。測定氣流時，注意勿使身體或其他物體阻擋氣流。四、實驗作業1、填寫下表中與風力等級相應的地物征象及相當風速。風力等級地物征象相當風速(m/s)012382、記錄上課時觀測的時間和數據 實習七 輻射和日照時數的觀測一、實驗目的了解太陽輻射與日照數的觀測原理，掌握日照時數觀測方法。二、實驗儀器輻射表、暗

54、筒式日照計三、實驗概述1、日照時數日照的長短與農業生產密切相關，所以日照時數是所有氣象臺站必須觀測的項目。太陽中心從出現在一地的東方地平線到進入西方地平線，其直射光線在無地物、云、霧等任何遮蔽的條件下，照射到地面所經歷的時間，稱為“可照時數”。太陽在一個地方實際照射地面的時數，稱為“日照時數”。日照時數以小時為單位，可用日照計測定。日照時數與可照時數之比為日照百分率，它可以衡量一個地區的光照條件。測定日照時數的儀器有：（1）暗筒式日照計：一個圓型暗筒上留有小孔，當陽光透過小孔射入筒內時，裝在筒內涂有感光藥劑的日照紙上便留下感光跡線，利用感光跡線可計算出日照時數，這是氣象臺站常用的儀器。儀器構造

55、：由金屬圓筒、隔光板、緯度刻度盤和支架底座構成。金屬圓筒底端密閉，筒口帶蓋，筒的兩側各有一個進光小孔，兩孔前后位置錯開，與圓心的夾角為120，筒內附有壓紙夾。圓筒固定在支架上，松開固定螺釘可繞軸旋轉，使圓筒軸與地平角為當地緯度，使太陽一年四季在南北緯度23.5變化時，就相當于在暗筒洞孔的垂直切面南北23.5范圍內變化，故一年內太陽光照射時，光線都會落到暗筒內。在春、秋分這兩天陽光垂直筒身，感光線是一條垂直圓筒軸的直線，下半年陽光偏于北半球，感光線位于直線的下方，冬半年陽光偏于南半球，陽光跡線偏于直線上方。工作原理：暗筒式日照計是利用太陽光通過儀器上的小孔射入筒內，使涂有感光藥劑的日照紙上留下感光跡線如圖1.23，通過計算跡線的長度確定一日的日照時數，隔光板的邊緣與小孔在同一個垂直面上，它使太陽光除了在正午有1-2min可以同時射入兩孔外，其余時間光線只能從一孔射入筒內。儀器的安裝：日照計要安裝在開闊的、終年從日出到日沒都能受到陽光照射的地方。通常安裝在觀測場內或平臺上，如安裝在觀測場內，首先埋設鐵架(高度以便于觀測為宜)，鐵架頂部要安裝一塊水平而又牢固的臺座，座面上要精確標出南北線，將日照計安裝