氣象儀器第1章氣象儀器發展概況2023/2/421.1氣象儀器發展概況1.2地面氣象觀測項目及儀器種類1.3

地面氣象儀器性能要求1.4本書主要內容1.1氣象儀器發展概況2023/2/431、早期的氣象觀測人類的生產、生活、出行，特別是農業、航海、漁業等與氣象有著密切的關系，早在三千多年前，殷墟甲骨文中就有關于天氣現象的記載，如雨、雪、雹、霧、雷電等，這一時期對氣象的觀測處于原始階段，只是目測現象的記錄和應用。利用儀器對天氣現象進行觀測在人類歷史上則較晚，而且早期主要是簡單的器測，如公元前二世紀，我國有利用木炭重量的變化和琴弦的伸縮來測量大氣濕度,后來出現了觀測風的向簡單儀器，如銅制和木制的風向器，時間大概在公元七世紀的唐朝。雨量器在我國的明朝永樂年間(1424年前后)，統一頒發到全國，用來報告各地的雨量大小。氣象儀器的發展主要是從十六世紀以來的三、四百年時間里逐步發展起來的，最先發明出來的儀器，一般認為是伽利略在1600年左右制作的玻璃管溫度表。1643年左右，發明了水銀氣壓表，用一根玻璃管插入水銀槽中制成了氣壓表，大氣壓力使汞柱在頂端為真空的玻璃管中上升了約76厘米，這段汞校的重量就等于玻璃管截面上的大氣壓力，這就是今日常用的水銀氣壓表的原理。1.1氣象儀器發展概況2023/2/442、典型氣象儀器的發展典型的溫度和氣壓觀測儀器主要是17-19世紀發明的。1620年，荷蘭人發明了酒精溫度計1643年德國人發明水銀溫度計，1742年制定了攝氏溫標。1643年意大利人發明了水銀氣壓計1810年法國人發明了福丁式水銀氣壓計，1877年德國人發明了自記式水銀氣壓計。1769年德國人發明了濕度計1783年瑞士人發明了毛發濕度計1799年法國人發明了干濕球溫度計1854年法國人制成露點計1887年德國人發明通風干濕計。1892年英國人發明了達因式風速儀。1889年德國人設計了簡單、方便的翻斗式雨量儀，沿用至今，雖然有修改，但仍是氣象觀測降水量的重要觀測儀器。

1.1氣象儀器發展概況2023/2/453、氣象雷達和氣象衛星應用于氣象觀測天氣雷達：二次世界大戰后，雷達技術引入到氣象部門，成為氣象觀測云、雨變化的一種新的手段，用于此種目的的雷達被稱為天氣雷達。在大氣科學領域中逐漸形成丁一個新的分支學科——雷達氣象學。早期的氣象雷達是由軍用雷達改造而成，二次大戰中發現微波波段的雷達在監測飛機、艦艇等軍用目標的同時，云雨會對其造成較大的干擾，相反微波雷達探測云、雨的能力則為探測降水天氣狀況及未來變化提供了非常有用的信息。戰后，雷達探測云的的能力得到重視．將戰爭中應用的雷達經過改造，專門用于云雨和降水天氣的監測。美國較早將退役的軍用雷達改造成氣象等雷達并組網觀測降水和云體的結構變化，用于短期降水和對流天氣的監測和預報。利用云、雨對電磁波的散射、衰減及回波信號漲落等進行研究，可以分析并對天氣進行監測和預報。上世紀50年代一些國家先后建立了雷達氣象觀測網。我國天氣雷達是從20世紀60年代由國外引進開始，并進行了天氣雷達的研制，如我國自主研制的711雷達(x波段，1968年)、713雷達(c波段，1978年)等，在氣象業務系統中起到了重要作用。目前的氣象雷達向著數字化方向發展，采用多普勒原理和偏振理論探測云、雨、風、冰雹等。

1.1氣象儀器發展概況2023/2/463、氣象雷達和氣象衛星應用于氣象觀測氣象衛星：1958年美國發射的人造衛星開始攜帶氣象儀器，1960美國首先發射了第一顆人造試驗氣象衛星，到目前為止，全世界已有數百顆氣象衛星，已經形成了一個全球性的氣象衛星網。我國1988發射了第一顆氣象衛星—“風云一號”氣象衛星。氣象衛星觀測的主要方面是拍攝衛星云圖、云頂溫度、云頂狀況、云量和云內凝結物，陸地表面狀況，如冰雪和風沙，以及海洋表面狀況如海洋表面溫度、海冰和洋流等，大氣中水汽總量、濕度分布、降水區和降水量的分布，大氣中臭氧的含量及其分布，太陽的入射輻射、地－氣體系對太陽輻射的總反射率以及地氣體系向太空的紅外輻射等。1.1氣象儀器發展概況2023/2/474、自動氣象觀測----自動氣象站隨著電子技術、傳感器技術、智能儀器和通信技術的發展，地面氣象儀器逐步向自動氣象站的方面發展，通過自動氣象站完成多種氣象要素的數據自動采集、傳輸、記錄和處理。1.2地面氣象觀測項目及儀器種類2023/2/481、氣象觀測要素不同國家要求氣象觀測的項目有些差別，我國對氣象觀測項目及觀測時間等也有相應的規定。不同的氣象站觀測的項目會多少有些差別，主要有云、能見度、天氣現象、氣壓、空氣的溫度和濕度、風向和風速、降水、日照、蒸發、地面溫度、草溫、雪深；有些要增加觀測項目有淺層和深層地溫、凍土、電線積冰、輻射、地面狀態，雪壓等，還可以根據需要增加其它一些觀測項目。氣象觀測項目需要定時進行觀測，有自動觀測和人工觀測兩種方法。定時自動觀測項目表時間北京時地平時每小時20時每小時24時觀測項目氣壓、氣溫、濕度、風向、風速、地溫、草溫及其極值和出現時間時降水量、時蒸發量日蒸發量輻射時曝輻量輻射輻照度及其極值、出現時間時日照時數輻射日曝輻量輻射日最大輻照度及出現時間日照總時數1.2地面氣象觀測項目及儀器種類2023/2/491、氣象觀測要素定時人工觀測項目表時間北京時真太陽時02、08、14、20時08時14時20時日落后觀測項目云能見度氣壓氣溫濕度風向、風速0-40cm地溫降水量凍土雪深雪壓80～320cm地溫地面狀態降水量蒸發量最高、最低氣溫最高、最低地面溫度日日照時數1.3地面氣象儀器性能要求2023/2/4101、政策要求我國地面氣象觀測規范中，對氣象儀器的要求如下：(1)應具有國務院氣象主管機構業務主管部門頒發的使用許可證，或經國務院氣象主管機構業務主管部門審批同意用于觀測業務；(2)準確度滿足規定的要求；(3)可靠性高，保證獲取的觀測數據可信；(4)儀器結構簡單、牢靠耐用，能維持長時間連續運行；(5)操作和維護方便，具有詳細的技術及操作手冊。1.3地面氣象儀器性能要求2023/2/4112、性能要求人工觀測儀器的技術性能要求

1.3地面氣象儀器性能要求2023/2/4122、性能要求

人工觀測儀器的技術性能要求1.3地面氣象儀器性能要求2023/2/4132、性能要求表2自動氣象站技術性能要求測量要素測量范圍分辨力準確度平均時間采樣速率氣溫-50～+50℃0.1℃0.2℃1min6次/min相對濕度0～100％1％8％（＞80％）1min6次/min氣壓500～1100hPa（任意200hPa）0.1hPa0.3hPa1min6次/min風向0～360°3°5°3s2min10min1次/s風速0～60m/s0.1m/s（0.3+0.03V）m/s（基準站）降水雨強0～4mm/min0.1mm4％（＞10mm）累計1次/min日照0～24h60s0.1h累計蒸發0～100mm0.1mm1.5％累計地溫-50～+80℃0.1℃0.3℃（基準站）1min6次/min總輻射0～2000W/m21W/m25％1min6次/min凈輻射-200～1400W/m21W/m2（15～20）％1min6次/min直接輻射0～2000W/m21W/m22％1min6次/min1.4本課程主要內容2023/2/414主要內容本課程主要學習應用于自動氣象站的氣象儀器，特別是基于智能儀器的氣象儀器，能夠實現對氣象要素的自動測量、數據傳輸和存儲，對一些人工觀測儀器也進行簡要介紹。