大气科学 地面气象观测Word下载.docx
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1％
4％（≤80％）
8％（＞80％）
气压
500～1100hPa（任意200hPa）
0.1hPa
0.3hPa
降水
雨强
0～4mm/min
0.1mm
0.4mm（≤10mm）
4％（＞10mm）
5.什么是测站代表性？
什么是区域代表性？
测站代表性：
是指空间某定点要素值测量的结果能够反映测站该时刻（或时段）被测要素值的真实状态或实际的变化情况。
假设仪器是精确的，测站代表性的程度则主要由被测量值本身所决定。
因此测站代表性表示所测要素值所受地方性条件干扰的程度。
区域代表性：
是指所测得的某一要素值，能够反映测站周围一定范围内该要素区域平均情况的程度。
因此代表的区域平均情况的范围越大，则认为代表性越好。
测站代表性和区域代表性的关系。
从每个测站来说，它代表的是这个区域中一定范围内气象要素的平均状态，。
区域的气象特征正是由区域内许多测站的平均气象特征所组成的。
这就是说区域代表性是以测站代表性为前提，没有测站代表性就没有区域代表性，但只有测站代表性而没有区域代表性，气象资料的使用也受到限制。
6.国家级地面气象站网优化的目的是什么？
站网优化的目的是完善国家气候观测网和国家天气观测网，满足防灾减灾和应对气候变化需求；
完善专业气象观测网，满足多领域业务服务需求；
完善区域气象观测网，提高区域精细化订正预报和服务的能力。
7.观测场四周某障碍物是否符合观测环境保护的要求，需要测定障碍物的方位角和高度角，那么应是哪一地点的测量数据？
障碍物的水平视宽角的测量方法有哪些？
试说出两种。
“障碍物”是指建筑、作物、树木等影响观测场气流通畅或探测资料代表性、准确性的物体。
“孤立”障碍物是指在观测场围栏距障碍物最近点，向障碍物方向看去，与邻近物体的横向距离≥30m的单个物体在水平方向的最大遮挡角度≤22.5°
的障碍物。
水平方向的最大遮挡角度可通过经纬仪测量或通过余弦定理及其它方法计算求得。
“成排”障碍物是指在观测场围栏距障碍物最近点，向障碍物方向看去，单个物体或两个单个物体的横向距离≤30m的集合物体在水平方向的最大遮挡角度＞22.5°
“障碍物高度的倍数”是指观测场围栏距障碍物最近点的距离与障碍物最高点超出观测场地面高度的比值。
“大型水体距离”是指水库、湖泊、河海等水体的历史最高水位距观测场围栏的水平距离。
（3）迁建以及周围新建、扩建、改建时，部门内部建筑物必须同时满足的要求
①观测场围栏距障碍物最近点的距离与障碍物最高点的比值大于等于10倍。
②从观测场围栏距离障碍物最近点看，障碍物的水平最大遮挡角度小于等于22.5°
。
③从观测场围栏距相邻两个障碍物的最近处看，两障碍物无遮挡间距的水平视宽角应大于等于22.5°
④相邻障碍物之间最近距离应大于30m。
8.影响观测质量的因素主要有哪些？
影响因素有：
（1）仪器设备
（2）仪器安装（3）兼容性（4）测量方法（5）测量环境条件（6）测试和校准（7）仪器维护与场地维护（8）培训和教育
9.气象台站探测环境保护专项规划的主要内容有哪些？
如何实施？
专项规划编制的内容包括城乡概况、气象观测站现状与评价、指导思想和主要原则、规划年限、规范范围、规划目标、主要任务、气象探测环境保护范围和标准、规划实施。
重点内容包括探测环境保护范围、标准（包括所有探测项目）的确定，以及成排建（构）筑物高度、孤立建（构）筑物高度、周边地块建（构）筑物高度控制等。
专项规划应由城乡规划建设部门委托具有相应资质等级的单位承担，基本定稿后，应提交当地规划建设部门，由当地规划建设部门组织评审（评委由气象、规划及相关部门专家组成），通过当地规划建设部门的审批，再由当地规划建设部门在当地公众媒体或相当方式对专项规划进行公示，时间一般为一个月。
如公示无异议，由当地规划建设部门（也可由气象部门）将专项规划上报地方政府审批，由地方政府批准生效，并对社会公布，纳入城乡总体规划、土地利用总体规划及相关地块控制性详细规划系统。
经批准的探测环境保护专项规划，任何单位和个人不得擅自变更，确需变更的，须由同级气象部门审核后，报同级人民政府批准。
第二章复习思考题
复习思考题
1.简述高云族、中云族、低云族各自的特征？
高云包括卷云、卷层云和卷积云。
它们是冰晶构成的，云体通常呈白色，有蚕丝般的光泽，薄而透明。
阳光通过高云时，地面物体的影子清楚可见，云底高度一般在4500m以上。
中云包括高层云、高积云。
云底高度一般在2500～4500m之间，由水滴（包括过冷却水滴）或水滴与冰晶（或雪花）混合构成。
云体较稠密。
厚的中云能产生降水。
低云包括积云、积雨云、层积云、层云、雨层云。
低云由于形成的天气条件不同，外形特征有很大差异。
积云、积雨云产生于不稳定的气层中，常称为对流云。
其基本特征是生成时云体垂直向上发展，消散时向水平扩展，常为分散孤立大云块。
云底通常在2000m以下，由微小水滴构成，对流发展旺盛时，上部有冰晶结构。
层积云、层云、雨层云则产生于稳定的气层中，主要由水滴构成，如云体较厚，其上部可能有冰晶（雪花）。
云层低而黑，结构稀松。
2.简述卷积云和高积云、高积云和层积云的不同点。
卷积云和高积云：
高的Ac高积云云块较小，或在Ac的边缘有很小的云块，较容易误认为Cc卷积云，其区别如下：
（1）Cc必须具有以下特征的一个或一个以上，否则为Ac。
①Cc与Cs之间有明显的联系。
②从Ci或Cs云蜕变而成（Ac也可演变成Cc，但云底明显升高）。
③确有冰晶云的特征。
（2）Cc的云块很小（地平线30°
以上，云块视宽度小于1°
）且很明亮。
若云块很小，但具有阴暗部分，则为Ac。
Ac高积云与Sc层积云
（1）在地平线30°
以上，天空中多数云块视宽度大于5°
即为Sc，否则为Ac。
（2）Sc看起来结构较松散，没有Ac紧密。
（3）云高在2500m以上时，一律记Ac云。
3.卷层云和高层云、高层云和雨层云、雨层云和层云的区别是什么？
Cs卷层云与Astra透光高层云
凡具有下列条件之一者就认为Cs，否则为Astra。
（1）有晕存在；
（2）日月轮廓分明；
（3）地面上的物体有影子（以上三个条件只是在太阳高度角大于30°
时才适用）；
（4）丝缕结构明显。
Ns雨层云与St层云
（1）通常St的高度更低，有时可以掩盖高大物体的上部，但Ns不会有这种现象。
（2）St只能产生毛毛雨或米雪，Ns多产生连续性的雨或雪。
另外，Ns的下部常有雨雪幡和Fn，而St没有。
（3）透光情况不同，薄的St有时能见到日月轮廓，但Ns不能。
（4）St多数出现于静风或微风条件下，强风时不常出现。
Ns则不一定。
（5）St出现前，经常有雾，且St往往由雾升高而成，多是局部地区形成的，不常有其它中、低云存在，而Ns几乎都是由别的云层演变而成。
4.碎积云、碎层云、碎雨云在外形与成因上有何不同？
Fc、Fs与Fn
三者都是破碎的低云，外形很相似，主要从云的形成过程与当时天气条件来区别。
具体如下：
碎积云（Fc）：
破碎的积云。
自行生成的Fc有的形状像Cu，有圆拱形的顶部，但没有水平的底边。
碎层云（Fs）：
破碎的层云。
自行生成的Fs，有圆拱形的顶部，但没有Fc那么厚。
碎雨云（Fn）：
出现在Ns、As、Cb等降水云层之下，由于有上层云为背景，Fn常呈暗黑色或深灰色，形状可能像Fc，也可能像Fs。
在云的移向上，Fc一般由偏南方向偏北方移动，Fn一般由偏北方向偏南方移动，Fs则不确定；
Fc、Fs可以单独出现，Fn则总是伴见云。
5.如何界定云层的透光和蔽光？
6.淡积云、浓积云、秃积雨云、鬃积雨云如何区别？
积雨云可能产生哪些天气现象？
7.试画出非对流性云、对流性云的演变规律图。
8.估计云量的方法有哪些？
如何提高目测云高的准确性？
观测云量的地点应尽可能见到全部天空，当天空部分为固定障碍物（如山、房屋等）所遮蔽时，云量应从未被遮蔽的天空部分中估计；
如果一部分天空为降水所遮蔽，这部分天空应作为被产生降水的云所遮蔽来看待（如果孤立的积云云块产生降水，并迅速移出测站，则应根据连续观测照实记载，不作全天遮蔽来看待）。
云量观测全凭目力估计，主观成份较大，特别对天边附近的云，观测中往往估计偏多，实际观测中应引起注意。
观测云量时，一般先估计总云量，后估计低云量。
云层未布满全天时云量的估计可以采取以下方法：
（1）分量法：
当云分布比较集中时，可分别估计青天或云天所占天空的成数。
（2）等分法：
在估计云量时，以观测者为中心，根据当时云天分布状况，将天空一分为二，或进一步再对分，这样就可以得到天空1/2或1/4的具体范围，从而估测出较为客观的云量值。
（3）平移法：
天空云的分布在多数情况下是分散和不规则的，此时，可采用平移填补方法，加以集中估计。
即为了便于估计云量，观测时以主要云区为基础，将其余零散的云平移或填补在一起，以得到较为集中的云区，并以此估计其占天空的成数。
以上方法既可以单独使用，也可以综合使用。
9.夜间云的观测有哪些特点？
需注意什么？
夜间云的观测和记录
夜间云的观测，是比较困难的。
观测前应先到黑暗处停留一段时间，待眼睛适应环境后再进行观测。
要比较正确的判定夜间云，首先必须了解当天傍晚云的发展与变化趋势，为夜间观测打下基础。
如果傍晚云的性质稳定，并且变化不大，则夜间可能继续保持。
如果白天是对流云，则可根据傍晚观测的云是发展还是衰退，来决定夜间可能演变成什么云状。
夜间应在没有灯光或灯光很弱的地方进行观测。
在有月亮的夜晚，各类云除某些细微结构不易分辨和颜色略有不同外，其它特征与白天基本相同。
其它时间观测时，可根据视觉，结合星光的疏密、清晰程度，云体的颜色、移动速度以及伴见的天气现象和实测云高，参照傍晚时云的状况判别云状，估计云量。
夜间估计云量时，视星光的能见与否及清晰程度来决定。
看不见星光的那部分天空作为总云量。
有些薄云虽然能透过星光，但可按照星光的清晰程度加以判断。
夜间在云状、云量能完全确定的情况下，记录方法与白天相同。
通常情况下夜间总云量都必须进行估计，由于某种原因，低云状、量不能判别时，记录以“-”表示。
例如云布满全天，不能确定什么云时，云量记10/-，云状记“-”。
根据实践经验，将无月光时云的主要特征归纳于表2.5。
表2.5夜间云的特征（无月光）
云属
星光分布
云体结构
颜色
Cs
星光模糊，分布均匀。
云层厚时，也可只见几颗亮度较大的星
云层均匀
灰黑色
As
一般不见星光，透光高层云时天空较明亮，偶尔可见个别特亮的星光
云底均匀，能分出云地间界限
黑色
Ns
完全不见星光，天空较暗黑
云底均匀，云下碎云可辨
地面灯光照耀呈灰白色
St
厚时不见星光，薄时隐约见个别星光
云体模糊，云地间无分界线
地面灯光照耀呈灰白色、白色
Cc
有云的地方星光模糊，无云的地方星光明亮
仔细观察，云体结构可辨
Ac
透光时，星光忽隐忽现，云隙处星光闪烁可见；
云薄处星光模糊，云厚处不见星光；
蔽光时，全部不见星光
云块深浅相间，透光时云块轮廓可辨
Sc
透光时，星光时有时无，云隙处星光清晰可见，云薄处星光隐约可见，云厚处不见星光；
云块起伏、阴暗相间明显
Ci
星光稀疏零散，有云处星光模糊，由于云的移动，星光时明时暗
卷云结构不易分辨
灰黑，薄时与天空颜色接近
Cu
有云处星光完全遮蔽，无云区星光清晰明亮
好似孤立黑体悬挂天空
Cb
借闪电光可见云体形状
注意事项
（1）卷云易与银河混淆，银河白色呈带状，短时间里看不出移动。
（2）天空有一层均匀浮尘时，易误认为Cs满天。
（3）工矿区、市区靠近地平线的一片片烟幕，易误认为卷云、高积云。
12云状编码原则：
观测时，根据天空低、中、高云层的云状选择CL、CM、CH三个云码。
同一层出现几种云状时，根据以下原则选定一个云码。
（1）指示性云状优先原则：
当天空有指示性云状出现时，不论其量多少，或有无其它云存在，均应选指示性云状编报。
（2）量多原则：
同一层出现几种云状时，一般情况选择量多的云状来编码。
（3）发展趋势原则：
根据云状的发展趋势（是继续发展增强，还是趋于减弱消散）合理选择云码。
（4）码大原则：
同一层出现几种云状，而其量又相同时，一般选择电码大的云状来编报。
1.能见度的影响因子有哪些？
影响能见度的主要因子有大气透明度、目标物和背景（指地平天空背景）的亮度对比和观测者的视觉感应能力。
2.简述气象能见度的定义。
如何确定“能见”和“不能见”？
气象能见度定义为：
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）的最大水平距离。
实际上也是气象光学视程。
所谓“能见”，在白天是指能看到和辨认出目标物的轮廓和形体；
在夜间是指能清楚看到目标灯的发光点。
凡是看不清目标物的轮廓，认不清其形体，或者所见目标灯的发光点模糊，灯光散乱，都不能算“能见”。
3.对白天能见度目标物的选择有哪些要求？
为确定能见距离的远近，一定要在台站四周不同方向、不同距离选择若干固定目标物，作为观测能见距离的依据。
目标物的选定，应符合下列要求。
（1）目标物的颜色应当越深越好，而且亮度要一年四季不变或少变。
浅色、反光强的物体（如白色、粉红色、淡青色的建筑物或雪山顶等）不适宜选为目标物。
（2）目标物应尽可能以天空为背景，若以其它物体（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。
暗目标物与光亮背景之间的距离，应比目标物与观测点之间的距离远1.5倍左右。
如果背景比目标物暗，那么背景与目标之间的距离，应比目标物与观测点的距离远2倍左右。
（3）目标物大小要适度。
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：
（3.2）
式中，A表示目标物的视角；
Ah表示目标物的高度角；
Ab表示目标物的宽度角。
各角度单位均为度（°
）。
视角以0.5°
～5.0°
之间为宜。
（4）由于气象站观测的是水平能见度，因此目标物的仰角最好接近水平，不宜超过6°
另外，由于能见度的测量误差与能见度的大小有关，即能见度越大，误差越大，而能见度越小，测量要求的精度相对越高，所以近距离的目标物应适当多设置一些。
特别地，0.05km、0.5km、1.0km、10.0km是判断某些天气现象及其强度的关键点，可考虑在四周设置这样距离的目标物。
在沙漠、草原或其它地物稀少的地区，可采用人工设置目标物，并视其清晰程度来判定能见度。
人工设置的目标物，一般多用来估计1.0km以内的能见度，物体大小要适度，材料因地制宜（木板、土墙、水泥预制件等），向着观测点的一面应涂成黑色，以与天空背景有清楚的对比。
某些地区（如丘陵、山区台站）由于条件所限，以上要求可酌情放宽。
4.什么叫有效水平能见度？
下面三种能见度分布情况下，其有效水平能见度各是多少？
所谓有效水平能见度，是指四周视野中二分之一以上的范围里都能看到的目标物的最大水平距离，简称“能见度”（在后述章节中，凡没有特殊标明的都指有效水平能见度）。
各方向能见度相同时，则任何一方的能见度就是有效水平能见度。
各方向能见度不相同时，如图3.1a，能见度取0.8km；
图3.1b，能见度取4.6km。
5.夜间能见度目标灯的选择有哪些要求？
月夜在7400m处有100W的白炽灯恰好能见，能见度应为多少米？
灯光目标物的选择
有条件的地方，均应在各方位选择一些固定的目标灯来作为观测能见度的依据。
确定目标灯时应注意：
（1）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；
（2）目标灯的灯光强度应固定不变；
（3）灯光应是不带颜色，没有灯罩的白色光源（除白炽灯外，碘钨灯、汞灯等均不适宜）；
（4）应位于开阔地带，不受地方性烟雾的影响。
选择目标灯后（包括专设的目标灯），应测定目标灯至观测点的距离，并了解其功率，按表3.3查出其相当的白天能见距离，并登记、填绘（与白天同）制成灯光目标物图，以此作为观测的依据。
或将目标物、目标灯一起填绘“能见度目标物（灯）分布图”，标明适用于白天观测和夜间观测。
6.在没有能见度目标灯的情况下，夜间如何测定能见度？
无目标灯情况下的观测
（1）月光较明亮时，可根据目标物的能见与否来判定能见度。
由于光照条件差，不可能像白天那样看清目标物的形体、轮廓，因而只要能隐约地分辨出比较高大目标物的轮廓，该目标物距离就可定为能见距离；
如能清楚分辨时，能见距离就可定为大于该目标物的距离。
（2）月光暗淡或无月光时，只能根据天黑前能见度的实况和变化趋势，通过连续观测，并结合天气现象、湿度、风等气象要素的变化情况以及实践经验等，首先分析能见度是增大还是减小，然后加以判定。
目前，夜间能见度观测几乎都是在没有目标灯的情况下进行的。
在实际估测中，若能总结出测站在各种照度下，夜间能见度与白天能见度的相互关系，作为判定的依据，这对提高夜间能见度的估测质量是大有益处的。
一般说来，当测站处于同一性质的气团控制下，且无视程障碍现象产生时，能见度在短时间内的变化是很小的。
夜间能见度观测中就利用这一特点，在气层稳定且无视程障碍现象产生时，分别对不同月光（满月、半月、无月等）、不同云天（碧空、少云、蔽光云等）、入夜（或黎明）前后的能见度进行多次对比观测，总结出经验值供参考，以减少盲目性，增加可靠性
7.目前台站在目测能见度中有哪些主要问题需要解决？
在气象观测站测定的能见度，远没有满足气象光学视程的定义要求，存在的问题较多。
首先是大部分台站受地方条件的限制，其采用的目标物不具备能见度目标物的条件，大小、视角、亮度等都不符合要求。
其次是没有足够的目标物，且分布不合理，导致观测员单凭经验估计，造成能见度主观误差较大。
同时目测能见度的影响因子很多，如观测员是否经过适当的训练、是否具有通常所指的正常视力、对可见的理解水平、以及观测员的眼睛对于当时照度情况的适应程度和目测视觉感应能力的不断变化等，都影响能见度观测的精确度。
而夜间观测能见度，既没有足够的目标灯，又没有完善的方法，存在的问题更多，观测员主观成分更高。
为精确测定能见度，发展能见度器测显得尤为重要。
目前能见度自动观测仪主要有透射能见度仪和散射能见度仪。
能见度仪虽然能客观准确地记录测点的大气透视状况，但它用单点的记录代表测站四周大范围的透视状况，在能见度分布差别较大时，误差就较大。
8.简述透射能见度仪和散射能见度仪的工作原理和维护要点。
透射能见度仪采用在发射器和接收器之间测量水平空气柱的平均消光系数的最普通的方法，发射器提供一个经过调制的定常平均功率的光通量源，接收器主要由一个光检测器组成（一般是在一个抛物面镜或透镜的焦点上放置一个光电二极管）。
最常使用的光源是卤灯或氙气脉冲放电管。
调制光源以防来自太阳光的干扰。
透射因数由光检测器输出决定，并据此计算消光系数和气象光学视程。
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。
它利用光的散射原理，在发送端发出一束红外光，经过空中空气分子、气溶胶粒子、雨雾滴等微粒时发生散射，接收端收到散射光后将光强转化为电信号，再通过专门算法转换为气象光学能见度（MOR）。
透射能见度仪基线要测准，并对准光轴。
电源和通讯电缆要可靠。
透视能见度仪应定期校准基线，才能保证测量气象光学视程的准确度。
校准时应在非常好的能见度（10.0～15.0km）下进行。
必须避免由于大气状况不同而导致的错误校准，例如，当有强大的上升气流或暴雨之后，接近地面的气层中的消光系数会有明显的改变。
透镜被灰尘过度污染，或在透镜表面有一些凝水，或遮光板之一被雪、树叶或其它物体覆盖等都可能使仪器给出太好的能见度值，所以平时要注意维护发射器和接收器镜面。
注意检查机盖组件和光学部件有没有积尘、凝水、蛛网、冰和雪的污染，如有则要清除，并将机盖内外表面的灰尘擦去。
一般应该每天维护一次、每六个月进行一次全面地清洁维护，或者根据实际情况增加次数（比如设备附近有多尘的公路）。
清洁时，用不起毛的软布和异丙醇酒精擦拭透镜。
小心不要划伤透镜表面。
1.如何区别很小的雨与毛毛雨？
2.雨夹雪包括哪几种情况？
3.霰与米雪有何异同处？
4.怎样区别冰雹、冰粒与霰？
5.在什么天气条件下常
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