气象与气候学实验指导书Word格式文档下载.docx

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玻璃片数m为正整数。

p的求解

（1）设通过玻璃前和玻璃后的光照迁都分别是

、

，玻璃透明程度P，玻璃片数m之间遵循公式：

则lgI=lg

+（lgP）m

似Y=a+bx的直线方程，式中a,b可通过测定的数据用统计相关的方法求得。

因为a=lg

b=lgP,所以

、P即可求得。

（2）按投射率公式求P

m=1,

m=2,

观测记录见附表1-2

三、注意事项

1.测试时感应元件的接收板应正对发光源的中心。

2.各玻璃片应重叠，且与筒口面平行，第一块玻璃片以贴近筒口面为宜。

四、思考题

1.验收接收点照度（用实测值）与光源的距离的平方成反比。

2.如将本实习测定内容“2”中的透明玻璃换成毛玻璃结果会怎样？

3.用实测值做I-d曲线，用实验方程做I-m曲线

4.在室外，全光照下测到的照度是否就是太阳直接光照强度？

为什么？

实验二温度的观测

空气的温度（简称气温，下同）是表示空气冷热程度的物理量。

地面观测中测定的是离地面1.5米高度处的气温。

测定的项目和单位：

定时气温，日最高、日最低气温。

配有温度计的台站作气温的连续记录。

气温的单位以摄氏度（℃）表示，取一位小数。

一·

测温原理

任何物质温度变化都会引起它本身的物理特征与几何形状的改变。

利用物质这一特性，确定它与温度间的数量关系，就可以作为测温仪器的感应部分，制成各种各样的温度表。

常用的温度表有以水银或酒精为感应液的玻璃液体温度表。

水银和酒精都具有比较明显的热胀冷缩的特性。

水银和酒精相比较，具有导热快，比热小，易提纯，沸点高（356.9℃）蒸汽压小，不与玻璃发生浸润作用等优点，所以用水银用感应液的温度表灵敏度和精确度都较高。

但是由于水银冰点比酒精高（－38.9℃），测定低温不适宜，而酒精冰点低（－117.3℃），用来测定低温比较好。

但酒精本身具有膨胀系数不够稳定，纯度较差，容易蒸发，以及与玻璃起浸润作用等缺点，所以一般情况下，不使用酒精温度表，只有在气温低于－36℃时，才按照《地面气象观测规范》规定使用酒精温度表。

因此，除了最低温度表用酒精作为感应液外，一般温度表多用水银。

二、百叶箱

百叶箱的四边是由两排薄的木板及叶组成，木板向内倾斜成450角，箱底由三块木板组成，每块宽101mm，中间一块比边上两块稍高些，箱盖有两层，其间空气能自由流通。

百叶箱应具有良好的反辐射能力，故内外均涂以白色，以减少辐射影响。

百叶箱有大、小两种，大百叶箱是安装温度、湿度自记仪器的，小百叶箱是安装干湿球和最高、最低温度表的。

三、百叶箱内仪器安装

小百叶箱内各仪器都安置在箱内特别的铁架上，干湿球温度有应垂直固定在铁架的两端，干球在东，湿球在西，球部地面1.5米，湿球的下方是一个带盖的水盂，水盂固定在铁架下面的横梁上，盂口离湿球约3cm，湿球纱布通过杯盖的狭缝引入盂内，浸入水中。

最高温度表应水平放置在铁架下面横梁上的铁钩上（头部略高），球部中心离地面1.5米，最低温度计放在较低的钩上，球部中心离地1.52米，二支表球部均向东。

大百叶箱内的温度计安置在前面的木架上，感应部分中心离地1.5米；

温度计应放在后面稍高的木架上，其高度以便于观测为准。

四、温度表的观测

观测程序，先读干球，后读湿球。

记录后复读干球和湿球温度再读毛发湿度表，然后读最高、最低温度，复读记录后，调整最高、最低温度表，放回最高温度表时应先放球部后放头部。

然后观测大百叶箱的温度计，湿度计并做时间记录。

五、观测注意事项：

（1）熟悉仪器的刻度，温度观测要求记录到0.1度，初次使用一支温度表，应先了解其最小刻度单位。

（2）避免视差，视线应于水银柱顶端附近刻度线是否直来较正。

（3）动作迅速。

因温度表感应较快所以读数时动作要迅速，先读小数后读整数，同时注意勿使头、手和灯接近球部，并尽量不要对温度表呼吸。

（4）复读，复读是为了防止产生5度和10度的误差。

图1干球温度表图图2干湿球温度表的安装

六、几种液体温度表

普通温度表（干湿球温度表）：

普通温度表是由球部、套管、白磁刻板及顶部所组成的水银温度表。

如图2－1。

它的特点是：

如前所述毛细管内水银柱的示度，随着被测物的温度变化而变化。

因而可以测出任意时刻被测物的温度。

气象站、哨是用一对规格相同的普通温度表测定空气的温度和湿度，因此又称为干湿球温度表。

最高温度表：

最高温度表的构造与一般温度表不同，它的感应部分内有一玻璃针，伸入毛细管，使感应部分和毛细管之间形成一窄道（见图3）。

当温度升高时，感应部分的水银体积膨胀，挤入毛细管；

而温度下降时，毛细管内的水银，由于通道窄不能缩回感应部分，因而能指示出上次调整后这段时间内的最高温度。

图3最高温度表

最低温度表：

最低温度表的感应液是酒精，它的毛细管内有一哑铃形游标（见图4），当温度下降时，酒精柱便相应下降，由于酒精柱顶端表面张力作用，带动游标下降；

当温度上升时，酒精膨胀，酒精柱经过游标周围慢慢上升，而游标仍停在原来位置上。

因此它能指示上次调整以来这段时间内的最低温度。

图4最低温度表

实验三空气湿度的测定

空气的湿度（简称湿度，下同）是表示空气中水汽含量和潮湿程度的物理量。

地面观测中测定的是离地面1.5米高度处的气温和湿度。

湿度有：

水汽压（e）----空气中水汽部分的压力。

单位以毫巴（mb）表示，取一位小数。

相对湿度（U）----空气中实际水汽压与同温度下的饱和水汽压之比。

以百分数（%）表示，取整数。

露点温度（td）----空气在水汽含量和气压不变的条件下冷却达到饱和时的温度。

单位以摄氏度（℃）表示，取一位小数。

一干湿球温度表的制作

有两支形状、大小、规格相同的套管式温度表组成，一支成为“干球”；

另一支球部包上湿润的纱布称为“湿球”。

测试原理：

水分蒸发与温度有关。

在空气中水汽含量未饱和时，湿球纱布上的水分随时都在蒸发，蒸发过程中所消耗的热量来自“湿球”及其周围的空气层。

“干球”的示度即表示当时的气温值，“湿球”的示度必然低于“干球”，从而得到干、湿温度示度差，称为“干湿差”。

湿度表面的蒸发（耗热）同时还与当时空气的潮湿程度、风速、气压有关。

“干湿差”越大，表示空气越干燥；

“干湿差”越小，表示空气越潮湿。

湿球纱布的包扎方法：

先用清洁的水将纱布浸润，使其上端服帖无皱折的包卷在水银球上（包卷纱布的重叠部分不超过球部周长德1/4），然后用纱线把球部上、下端的纱布扎紧。

百叶箱内纱布长约10cm，当纱布结冰时应将湿球扎口下端2-3mm处剪去。

通风干湿表中湿球表中湿球纱布扎口下端宜留2-3mm。

二、通风干湿表结构原理

通风干湿表主要用于野外考察或自动气象站在气温或湿度采集出现故障时进行补测时使用。

它由干湿球温度表、通风装置、金属套管、双层保护管和上水滴管等组成（见图5）。

其作用、原理与百叶箱干湿球温度表基本相同。

主要不同处是：

温度表球部装在与风扇相通的管形套管中，利用机械或电动通风装置，使风扇获得一定转速，球部处于≥2.5m/s（电动通风可达3m/s以上）的恒定速度的气流中。

由于球部双层金属护管表面镀有镍或铬，是良好的反射体，能防止太阳对仪器的直接辐射。

图5通风干湿表图6毛发湿度表

三、湿度查算表制作公式

按道尔顿公式，湿球蒸发耗热量为

:

式中：

M为单位时间湿球蒸发的水量；

L为汽化耗热；

E’为湿球温度下的饱和水气压；

e为空气中的实际水汽压；

C为与风速有关的系数；

P为气压

湿球耗热吸收的热量来自湿球周围的空气层，需供给热量为

，

式中：

B为热交换系数；

S为热交换面积（同前式）

t为干球温度；

为湿球温度；

由热量平衡原理得

=

即

所以

令A=B/CL

则

（1）

公式

（1）即为用干湿球温度值求算空气水汽压的依据。

A为湿度系数或干湿表系数，其值随干、湿表安置方式而变化；

P、e（单位：

hpa）;

t、

（单位：

摄氏度）；

饱和水汽压求算式：

（2）

相对湿度和饱和差的公式各为：

（3）

（4）

四、湿度的查算

查算步骤

（1）由观测的t、

查的n值；

（2）用n、p（个位数“四舍五入”）查湿球温度订正值

；

（3）再由t、

+

查得e、U、

（4）由t值查得

（5）计算空气绝对湿度a、比湿q

五、毛发湿度表

利用脱脂的人发随空气湿度的增大（减少）而增长（缩短）的特性制作的毛发湿度表和温度计，用以测定空气相对湿度（图6）。

思考题

1．何谓湿球温度表？

为何用干湿差可反映空气潮湿程度？

2．表示空气湿度的物理量有哪些？

试说明它们的意义和关系？

3．查算湿球订正值应注意什么？

4．若测湿度方式不同，t不变、P变时，饱和水汽压值会如何？

5．湿球用水为何需蒸馏水？

实验四贴地层风速的测定

空气的水平运动叫风。

空气作水平运动时即有风向和风速两项。

风向是指风的来向，用十六向表示，通常以符号表示，如：

N，SSE等。

风速是指空气在单位时间内所移动的水平距离，通常以米/秒表示，有时也用千米/小时，日常用风力等级来表示。

测定风向风速的方法通常用电接风向标风速仪或轻便风速表。

铁架、木杆、卷尺、轻便风向风速表。

轻便风向风速表由风向部分（包括风向标、方位盘、制动小套）、风速部分（包括十字护架、风杯、风速表主机体）和手柄三部分组成（见图7）。

图7轻便风向风速表图8电传风速风向传感器

轻便三杯风向风速表用于测量风向和一分钟时间内的平均风速。

轻便三杯风向风速表由风向仪，风速、手柄三部分组成。

风向仪：

包括风向指针、方位盘、制动小套管部件。

风速表：

由十字护架，感应组件旋杯，和风速表主机体组成。

旋杯是风速表的感应元件，它的转速与风速有一个固定的关系。

风速表主要就是根据这个基本原理制成的。

手柄：

由一段空心管和一个带螺纹的零件组成。

以上三部分可以通过螺纹连接在一起。

安置和使用：

风向风速表可以手持使用，也可安置在固定地点使用。

仪器安在四周开阔无高大障碍物的地方。

安装高度以便于观测为限，并保持仪器垂直，机壳侧面向风。

观测时将方向下小套管拉下再右转一角度，此时方向盘就可以按地磁子午线的方向稳定下来。

风向与方向盘所对的读数就是风向。

如果指针摆动，可读摆动的中间值。

用手指压下风速按钮，风速指针就回到零位。

放开风速按钮后，红色时间小指针就随风速指针开始走动，经一分钟后铜指针停止转动。

接着时间指针转到最初位置也停止下来，结束了风速的测量。

风速指针所示数值称为指示风速。

以这个风速值从风速检定曲线图中查出实际风速值即为所测之平均风速。