大气探测复习要点.docx

1、大气探测复习要点大气探测复习要点1 大气探测学研究的对象、任务和特点 大气探测是对表征大气状况的气象要素、天气现象及其变化过程进行个别或系统的、连续的观察和测定，并对获得的记录进行整理。这种探测既包括目测，也包括器测，既包括直接测定也包括间接测定。近几十年来，作为主动遥感的各种气象雷达探测和作为被动遥感的气象卫星探测，以及地面微波辐射探测等能活的较多信息的探测方法，正在逐步进入常规观测领域，这些先进的观测方法广泛地应用于大气科学的研究领域，极大地丰富了大气探测的内容。 大气探测是大气科学的一个重要分支，也是大气科学的基础，一方面大气探测为天气分析、预报、科学研究和国民经济各部门提供资料和数据，

2、另一方面大气科学本身的发展也对探测方法提出新的要求，因此大气探测技术的发展程度日益成为大气科学发展水平的标尺。随着生产和科学的发展，大气探测的范围和内容越来越广泛，观测方法也越来越多样，根据探测的对象和范围，大气探测可分为地面气象观测、高空气象观测和专业性气象探测。地面气象观测是以目力或仪器对近地面层的大气状况进行观察和测定，观测的项目包括云、天气现象、温度、湿度、气压、风、降水、蒸发、辐射能、日照时数、冻土深度、积雪和电线积冰等。高空气象观测是利用气球、无线电探空仪、气象探测飞机、气象火箭、气象卫星等对自由大气的温压湿风等要素进行探测。专业性观测是根据各种不同的专业研究需要套而进行的大气探测

3、工作，如大气污染监测、农业气象观测等。 直接探测：将探测元件直接放入大气介质中测量大气要素，探测元件的物理、化学性质收到大气作用而产生反应的原理。 遥感探测：根据点侧柏在大气中传播过程中信号的变化，反演出气象要素的变化，分为主动遥感和被动遥感。 施放示踪物质：向大气施放具有光学或金属性质的示踪物质，利用光学方法或雷达观测其随气流传播和演变规律，由此计算大气的流动状况。 模拟实验：有风洞模拟和水槽模拟。风洞模拟大气边界层风、温及区域流畅状况，水槽模拟大气层环路、洋流和建筑物周围环境流场特征。2 名词解释（大气探测仪器性能）精确度：测量值与实际值的接近程度，一般应该包括仪器的精密度和准确度。精密度

4、考察的是连续测量值彼此相互之间的接近程度，反映的是随机误差大小的程度。准确度考察的是测量值与实际值的接近程度，反映的是系统误差和随机误差的合成大小。探测仪器的精确度取决于感应元件的灵敏度和惯性。灵敏度：即单位待测量的变化所引起的指示仪器仪表显示或输出量的变化。或者说测量仪器相应的变化除以对应气象要素的变化。如果被测要素的物理量改变，相应仪器显示度或输出改变量为，则灵敏度表示为：。惯性：又称滞后性，即仪器的动态响应速度。具有两重性，大小由观测任务所决定。例如探空仪的惯性不能太大，否则无法准确反映温湿压等气象要素随高度的变化，而地面探测仪器的惯性又不能太小，否则人无法靠近仪器读数。分辨率：最小环境

5、改变量在测量仪器上的显示单位，分为时间分辨率和空间分辨率。量程：仪器的标称范围（测量仪器的操纵器件调到特定位置时可得到的示值范围）两极限之差的模。代表性：所测得的某一要素值，在所规定的精度范围内，不仅能够反映观测站该要素的局地情况，而且能够代表观测站周围一定行政区划范围内该要素的平均情况。代表性分为空间代表性和时间代表性。空间代表性：要保证大气探测资料的空间代表性，原则上要确定台站地形具有典型性。站址的选择、观测站的建立要防止局地地形地物造成大气要素不规则变化。一般说来，平原地区的台站资料代表性较好，山区、城市台站资料代表性较差。要保证时间代表性，则要保证大气要素观测的同时性。时间代表性：要保

6、证时间代表性，则要保证大气要素观测的同时性。 比较性：指不同测站同一时间测得同一大气要素值，能够进行相互比较，并显示出要素的地区分布特征；另外，也指同一测站不同时间的同一大气要素的比较，以说明要素随时间的变化特点。观测资料的可比性是建立在观测时间、观测方法、仪器类型、观测规范、台站地理纬度、地形地貌条件等一致的基础上。没有这些一致性，也就谈不上可比性。3 简述对流云从淡积云Cu hum发展到鬃积雨云Cb cap的物理过程（1）淡积云Cu hum云体不大，轮廓清晰，底部较平，顶部呈圆弧形突起，垂直发展不旺盛，云底较扁平；（2）当大气对流运动增强时，淡积云向浓积云发展此时轮廓仍然清晰，云底仍然较平

7、，但云体个体高大而且底部比较阴暗，云的垂直发展旺盛，垂直高度一般大于水平宽度，顶部的圆弧形开始重叠突起，变得象花椰菜的样子；（3）当对流继续增强，云继续垂直发展，云顶就开始冻结，云顶花椰菜形的轮廓渐渐模糊，即形成了秃积雨云，此时云的丝絮状就够还不太明显，云体的其余部分仍有浓积云的 特性。（4）到积雨云发展的成熟阶段会形成鬃积雨云Cb cap，它的云顶呈白色，丝絮状结构明显，常呈马鬃状和铁砧状，底部阴暗，气流混乱。4 波状云区分：解释卷积云与高积云、高积云与层积云各有何异同卷积云与高积云：共同点：云块比较小，一般成群、成行、呈波状排列；不同点：卷积云呈白色细鳞片状，像微风吹拂水面而成的小波纹；而

8、高积云在厚薄，形状上有很大差异，薄的云呈白色，能见日月轮廓，厚的云呈暗灰色，日月轮廓分辨不清，常呈扁圆状，瓦块状，鱼鳞片或水波状的密集云条。高积云与层积云：共同点：云块在厚薄，形状上都有很大差异，云块一般成群、呈层、呈波状排列；不同点：高积云云块较小，轮廓分明，常呈扁圆状，瓦块状，鱼鳞片或水波状的密集云条，薄的云块呈白色，能见日月轮廓，厚的云块呈暗灰色，日月轮廓分辨不清；层积云云块一般较大，有的成条，有的成片，有的成团，常呈灰白色或灰色，结构比较松散，薄的云块可辨太阳的位置。5 层状云区分：解释卷层云与高层云、高层云与雨层云、雨层云与层云有何异同。卷层云与高层云：相同点：云体均匀成层；不同点：

9、卷层云呈透明或乳白色，透过云层日月轮廓清楚，地物有影，常有晕的现象；高层云呈灰白色或灰色，云底常有条纹结构，常布满全天；高层云与雨层云：相同点：云体均匀成层，常布满全天；不同点：高层云呈灰白色或灰色，云底常有条纹结构；雨层云低而漫无定形，能完全遮蔽日月，呈暗灰色，云底常有碎雨云，厚度常达到4000-5000米；雨层云与层云：相同点：云体均匀成层；不同点：雨层云低而漫无定形，能完全遮蔽日月，呈暗灰色，云底常伴有碎雨云，雨层云云层厚度常达到4000-5000米；层云呈灰色，很象雾，云底很低但不接触地面。6 解释碎积云、碎层云、碎雨云的外形与成因有何不同从外形上看： 碎积云通常个体很小，轮廓不完整，

10、形状多变，多为白色碎块； 碎层云的云体为不规则的碎片，形状多变，移动较快，呈灰色或灰白色； 碎雨云的云体低而破碎，形状多变，移动较快，呈灰色或暗灰色。从成因上看： 碎积云往往是破碎了的或初生的积云，当大气中对流增强时，碎积云可以发展成淡积云，若有强风和湍流时，淡积云的云体会变的破碎，形成碎积云；碎层云往往是由消散中的层云或雾抬升而形成；碎雨云常出现在雨层云，积雨云或厚的高层云下，是由于降水物蒸发，空气湿度增大，在湍流作用在下水气凝结而成。7 解释积状云、层状云、波状云的形成机理和基本特征。积状云：积状云又称为对流云，是由于对流作用，使大气中的水汽上升，达到凝结高度形成的云叫云。积状云一般个体比

11、较明显，云块之间多不相连，如积云、积雨云等。由于对流运动的强度不同，空气中水汽含量不同，对流云垂直发展的厚度也不同，它取决于对流强度、水汽含量和凝结高度。若大气中对流强度不够，虽然水汽充沛，但达不到凝结高度，形不成对流云；若大气中对流强度较强，对流高度较高，使大气中的水汽充分达到凝结高度，形成对流云；若大气中对流强度很强，使对流高度达到冻结高度，云顶出现冰晶云。热力对流形成的积状云具有明显的日变化。通常，上午多为淡积云。随着对流的增强，逐渐发展为浓积云。下午对流最旺盛，往往可发展为积雨云。傍晚对流减弱，积雨云逐渐消散，有时可以演变为伪卷云、积云性高积云和积云性层积云。如果到了下午，天空还只是淡

12、积云，这表明空气比较稳定，积云不能再发展长大，天气较好，所以淡积云又叫晴天积云，是连续晴天的预兆。夏天，如果早上很早就出现了浓积云，则表示空气已很不稳定，就可能发展为积雨云。因此，早上有浓积云是有雷雨的预兆。傍晚层积云是积状云消散后演变成的，说明空气层结稳定，一到夜间云就散去，这是连晴的预兆。层状云：层状云包括卷层云，高层云，雨层云和层云，它们的共同特征是云体均匀成层。天空有层状云，大气为稳定层结，层状云是由直接冷却作用或气团沿锋面缓慢抬升而形成的云，层状云的上部通常有逆温层存在，云不易向上发展，只有水平方向的伸展，云顶较为平坦。波状云：波状云包括卷积云、高积云和层积云，它们的共同特征是云块常

13、成群、成行、呈波状排列。波状云是由波动作用和湍流交换形成的云，多形成于逆温层或稳定层附近，云层沿水平方向散布。当空气存在波动时，波峰处空气上升，波谷处空气下沉。空气上升处由于绝热冷却而形成云，空气下沉处绝热增温无云形成。如果在波动形成之前该处已有厚度均匀的层状云存在，则在波峰处云加厚，波谷处云减薄以至消失，从而形成厚度不大、保持一定间距的平行云条，呈一列列或一行行的波状云。一般认为形成波动的原因主要有二：一是由于大气中存在着空气密度和气流速度不同的界面，在此界面上引起波动；二是由于气流越山而形成的波动（称地形波或背风波）。由于各高度上的风向、风速常随时间变化，波动的方向也随之改变，新产生的波动

14、叠加在原来的波动之上，从而形成棋盘格子般的云块。波动气层甚高时形成卷积云，较高时形成高积云，低时形成层积云。波状云的厚度不大，一般为几十米到几百米，有时可达10002000m，在它出现时，常表明气层比较稳定，天气少变化。谚语“瓦块云，晒死人”、“天上鲤鱼斑，明天晒谷不用翻”，就是指透光高积云或透光层积云出现后，天气晴好而少变。但是系统性波状云，像卷积云是在卷云或卷层云上产生波动后演变成的，所以它和大片层状云连在一起，表示将有风雨来临。“鱼鳞天，不雨也风颠”就是指此种预兆。8 解释荚状云、堡状云、絮状云、钩状云的形成机理和基本特征荚状云：荚状云是在局部上升和下沉气流汇合处产生的云。在上升气流携带

15、暖湿空气的上升过程中，遇到下沉气流的阻挡，云体不能向上扩展，下沉气流的绝热增温使云体的边缘发生蒸发，导致云体边缘变薄，使云体形成豆荚状。比如冷锋过后，地面因太阳照射而增温导致局部空气上升，而上空可能仍有冷空气下沉，此时就容易形成荚状云；另外在山区由于谷地聚集充沛的水汽，受地形抬升作用，常常在山脊上空形成荚状云。 堡状云：堡状云为中空对流云。在低层空气较稳定，而中空不稳定时，中空对流突破逆温层而形成的云。其形状好象排列的城堡。包括堡状层积云和堡状高积云，天空出现堡状层积云而且大气中对流持续增强，水汽条件也具备，则往往预示有积雨云发展，甚至有雷阵雨发生；堡状高积云一般预示有雷雨天气。絮状云：絮状云

16、的形成机理与堡状云相似，只不过云中湍流和对流更强一些，致使云层发生形变，象棉絮团似的不规则地分布在天空。絮状云有絮状高积云，是由强烈的湍流作用将使空气抬升而形成，预示将有雷阵雨天气来临。钩状云：通常出现的是钩卷云，这种云的出现往往是由于冰晶云的下垂部分因高空风速有较大的垂直切变，并伴有蒸发现象而形成的。由于大的水平高空风速的垂直切变意味着大的温度梯度，而大的温度梯度往往伴随锋面，因此，成行的钩卷云连续地侵入天空，预示着未来有较大的天气变化。9 写出暖锋降水和冷锋降水天气系统云的演变顺序。暖锋降水：暖锋云系的云序为：Ci Cs As tra As op Ns；冷锋降水：第一型冷锋云系的云序是：N

17、s As op As tra Cs Ci；第二型冷锋云系的云序是：Cu cong Cb，锋面过后也常形成Ns和As，锋前下沉气流中往往形成典型的荚状云。10 简述形成连续性、间歇性和阵性降水的天气系统及云的特征。连续性：雨或雪不间断地下，而且比较均匀，强度变化不大，一般下的时间长，范围广，降水量也比较大。多降自雨层云Ns和高层云As，一般气层较稳定。间歇性：雨或雪时下时停，或强度有明显变化，但变得比较缓慢，下的时间时短时长。多降自薄厚不均高层云As、层积云Sc和层云St。阵性：骤降骤停或强度变化突然，下降速度快，强度大，但往往时间不长，范围也不大。主要降自积雨云Cb、浓积云Cu和层积云Sc，气

18、层不稳定，上升、下降气流剧烈。附：雨层云高层云高积云演变雨层云多半是高层云加厚、云底降低而蜕变成的，也可能是直接从蔽光高积云、蔽光层积云蜕变而成。高积云云层个体可以融合成为连续的高层云或雨层云，反过来高层云也能蜕变成为高积云。11分析天气记录08:00, CL1CM8CH1, 4/2在8h时，天空中的总云量为4/10，低云量占2/10。低云为淡积云或碎积云，或两者同时存在。低云的云状为：云的个体不大，轮廓清晰，底部较平，顶部呈圆弧形的突起，云块较扁平分散孤立在天空，或者是个体很小，轮廓不完整，形状多变的白色碎积云。中云为积云状高积云（絮状的或堡状的）或堡状层积云。云状为云块的边缘破碎，象破碎的

19、棉絮团，云块大小以及在空中的高低都很不一致，或者是云块细长，底部水平，顶部凸起有垂直发展的趋势，看上去象城堡或长条形锯齿。高云为毛卷云，云状为云体很薄，呈白色，毛丝般的纤维状结构清晰，云丝分散。从中云的情况来看，空中的气层不稳定，有较强的上升气流，云层可能会继续发展。10:00, CL2CM6CH2, 6/4在10h时，总云量为6/10，低云量占4/10。低云已经发展为浓积云伴有淡积云和层积云。云状为：浓积云的个体高大，轮廓清晰，底部较平，比较阴暗，垂直发展较旺盛，顶部呈圆弧形重叠。中云为由积云扩展而成的积云性高积云。云块大小不一致，呈灰白色，外形略有积云特征。高云已由毛卷云发展成为密卷云。云

20、体较厚，云丝密集，聚合成片，边缘毛丝般纤维结构仍较明显。浓积云在早晨的发展，预示着大气层结不稳定，也许会有积雨云产生。12:00, CL3CM7CH6, 8/6在12h时，总云量继续增多，占到8/10，低云量也在增多，占到6/10。低云为浓积云的继续发展，中云为积云性高积云的继续发展。高云不能观测清楚。从云的发展来看，大气层结仍处于不稳定状态，天气可能还要进一步地转坏。14:00, CL9CMxCHx, 10/10在14h时，低云已经遮满天空，即总云量和低云量都为10/10。低云已经发展成为鬃积雨云，带有砧状，并且可伴有积云、层积云、层云或恶劣天气下的碎云。鬃积雨云的云顶有明显的白色毛丝般的纤

21、维结构，并扩展成为马鬃状或铁砧状，底部阴暗混乱。在云底可能有形状破碎、多变，移动较块，呈灰色或暗灰色的碎雨云。由于低云的遮挡，这时看不清属于CM和CH的云。鬃积云的出现表明对流云已经发展到极盛阶段，并发展成为成熟的积雨云，这会产生较强的阵性降水，可能伴有大风、雷电等现象。16:00, CL7CM9CHx, 10/10-在16h时，总云量仍为10/10，低云布满天空，但有空隙。低云为恶劣天气下的碎雨云，通常在高层云或雨层云之下。它的云体低而破碎，形状多变，移动较快，呈灰色或暗灰色。透过低云的云缝隙，可辨别中云为混乱天空的高积云，云底的高度不同，中空不稳定。高云不可辨别。由中云和低云预测大气层结仍

22、处于不稳定状态，可能会由雷雨天气。18:00, CL6CM6CH9, 9/8在18时，总云量和低云量都略有下降，总云量为9/10，低云量为8/10。低云为层云和碎层云，中云为积云性高积云，高云以卷积云为主，伴有卷云和卷层云。附：云码代表的天气演变情况低云云码：CL1CL2CL3CL9 是对流天气由弱到强的不同发展阶段；CL4时大气处于或转趋于稳定状态，使得原来可能发展得更高的积云不得不从顶部平散开来变成积云性层积云；CL5、CL6是稳定天气的征兆，它们都是低空有湍流逆温时存在的云，CL6比CL5更为稳定；CL8表示湍流逆温和对流并存，若逆温被破坏，则可变为Cb，若大气层稳定程度增加，则可变为C

23、L4或CL5。中云云码：CM1多从CH7即卷层云演变而来；CM2的As op和Ns二者经常连续演变，没有明显的界限，除云高云厚有所不同以外，二者成因和组成大多相同，CH7-CM1-CM2是暖锋云系的典型演变过程；CM3一般是逆温层下的Ac，形成原因和CL5即非积云性层积云类似；CM4表示空中有下沉气流，未来天气好；CM5表示未来有天气系统向测站而来，天气可能转坏；CM6类似于CL4积云性高积云，只是云块较小、高度较高，在Cu cong和Cb消散过程中常见，表示对流活动在中空受到抑制或对流衰退；CM7表示天气缓慢变坏或云层逐渐加厚；CM8表示中空不稳定，看低空是否有条件呼应形成强对流；CM9中空

24、气流混乱，常出现在雷雨来临之前或雷雨之后。高云云码：CH1、CH2、CH3一般表示高空气团较稳定，但当远处有Cb时，顶部Ci结构因高空风而延展到测站上空，说明附近可能有强对流天气，如果云体继续向本站推进，就预示着有雷阵雨天气；CH4、CH5、CH6、CH7是典型的暖锋前方高云，按顺序进入天空，CH5、CH6表示有大范围的系统性缓慢上升运动，CH6更加接近测站，CH7表示系统已经到达本站;CH8是不发展或将趋于消失的Cs，多表示系统从测站附近移过；CH9表示高空有波状运动，若Ac lent和Cc并存，可能冷锋将要到来；另外也可能是有Cs或Ci蜕化而成的少许高而薄的Cc，则仍是好天气的征象。12

25、说明浮尘与霾，霾与轻雾，浮尘、扬沙、沙尘暴及尘卷风天气现象的形成机理，并写出其符号。霾（ ）：由大量极细微沙尘均匀漂浮在空气中，使空气浑浊，能见距离10km，常出现在气团稳定、较干燥时期。轻雾（ ）：由细小水滴组成的稀薄雾幕，能见距离10km，呈灰白色，早晚较多出现。扬沙（ ）：由于本地或附近的沙尘被吹起，使能见度显著下降，能见距离一般为1-10km，天空浑浊，风力较大，在北方春夏冷空气过境或空气不稳定时出现。沙尘暴（ ）：成因与扬沙相似，但能见度1km，风力很大，常伴有强对流或雷雨过境。浮尘（ ）：出现在冷空气过境前后无缝或风小时，由远处沙尘经高空气流传播而来，或由沙尘暴或扬沙天气过后尚未下

26、沉的浮尘浮游在空中所致，能见距离10km，垂直能见度也很差。尘卷风（ ）：由地面局部强烈曾文而形成的强对流天气，形成涡旋垂直运动，常见于华北地区及西北地区夏季，出现时地面尘土及其他物体随风卷起形成尘柱。13 天气现象及电码1) IIiiiII：区号iii：站号54511：北京气象台2) 1：指示码，表示其后为气温资料：表示温度的正负号，正时编报0，负时编报1TTT：表示气温，以0.1为单位编报3) 2：指示码，表示其后为露点温度资料：表示露点温度的正负号，正时编报0，负时编报1：表示露点温度，以0.1为单位编报29UUU：自动气象站编报，29为指示码，UUU为相对湿度3：指示码，表示其后为本站

27、气压资料：本站气压，以0.1hPa为单位编报5) 4PPPP4：指示码，表示其后为海平面气压资料PPPP：海平面气压，以0.1hPa为单位编报6) 5appp5：指示码，表示其后为过去三小时本站气压的变化趋向和变量资料a：过去三小时本站气压的变化倾向2：上升（正值）4：无变化（000）7：下降（负值）ppp：过去三小时本站气压的变量，即观测时与观测前三小时本站气压的差值，以0.1hPa为单位编报，正负号由a表示7) 6RRR16：指示码，表示其后为降水资料RRR：降水量，以mm为单位 000989：000989mm990：微量991999：0.10.9mm1：指示码，表示本组中RRR编报的是过

28、去六小时内的降水量请写出下列电码的要素值：54511：北京气象台站；10015：本站气温为+1.5；11205：本站气温为-20.5；29080：自动气象站测量相对湿度为80%；39888：本站气压为988.8hPa；40015：海平面气压为1001.5hPa；52125：过去三小时本站气压上升12.5hPa；54000：过去三小时本站气压无变化；57021：过去三小时本站气压下降2.1hPa；60021：过去六小时本站降水2mm。14能见度的定义是什么？影响能见度的因子有哪些？能见度分为气象能见度和有效能见度：气象能见度是指视力正常的人，在当时气象条件下能从天空北京中分辨出目标物轮廓的最远距

29、离；有效能见度是指四周视野中，二分之一以上的范围内能见目标物的最大水平距离。 影响能见度的因子有大气透明度、目标物和背景的亮度对比k和观测者的视力指标对比视感域。 大气透明度是影响能见度的主要因子。大气中的气溶胶粒子通过反射、吸收、散射等机制削弱光通过大气的能量。导致目标物固有亮度减弱。所以，大气中杂质愈多，愈浑浊，能见度就愈差。在大气中目标物能见与否，取决于本身亮度，又与它同背景的亮度差异有关。比如，亮度暗的目标物在亮的背景衬托下，清晰可见；或者亮的目标物在暗的背景下，同样清晰可见。表示这种差异的指标是亮度的对比值K。 在白天当K=0时，难以准确辨别目标物。当K逐渐增大，即亮度差异逐渐增大，

30、当K值增大到某一值时，才能准确地辨别目标物，这个亮度对比值叫做对比视感域，用表示。的大小主要取决于观测者的视力、观测时的光照条件和目标物视角的大小。15 能见度的器测法主要有哪几种？说明它们的优缺点和探测原理。（1）遥测光度计由目标物、天空背景的视亮度比较给出大气消光系数推算气象能见度。（2）测大气透射率表气象能见度Lmax或气象光学距离P均可写成大气透射率（T）的函数，因此只要测得大气透射率，就能够计算得到气象能见度。测量透射率的仪器由光发射器，反射器和接受器构成。光发射器和接收器合成一体安置在基线一端，反射器安置在基线另一端。发射器发射的光被分成两束，一束透过大气层经反射器反射回来被接受器

31、接收；另一束光作为参考光，不经过大气层而直接进入接收器，回波信号与参考光信号同轴地照在光电接收器件上，由比较法确定其透射率。光程差越大，能见度越小。（3）大气散射仪应用透射仪需要基线，不适合高山、沿海、船舶台站使用。大气散射仪的主要原理是光脉冲发射机发射光脉冲信号，被空气散射后，由接收机接收。光敏元件把光脉冲转换成电脉冲，由记录器和显示器给出能见度值。电脉冲信号越强，能见度越小。16 请写出水平均一大气的目标物亮度方程，并说明方程各项的意义（3.5）。17请写出人眼所见目标物的总视亮度方程，并说明方程各项的意义（3.12）。18 请写出目标物水平天空背景亮度对比度衰减规律方程，并说明各项意义（3.14）。