《航海气象与海洋学》实验指导书.docx

1、航海气象与海洋学实验指导书航海气象与海洋学实验指导书目录航海气象与海洋学 1实验指导书 1陈达森 编 1广东海洋大学航海学院 1二00七年五月 1目录 2实验一 海洋水文和气象要素观测 3实验一 海洋水文和气象要素观测一、 实验目的进行海洋水文和气象要素观测是航海气象与海洋学课程大纲的要求。通过实验，既使学生进一步认识和理解主要水文和气象要素的含义，又使学生掌握这些要素的观测、记录和计算方法，为日后进行船舶海洋水文气象辅助测报工作打好基础。二、 实验内容1、气象项目：海面有效能见度、云、天气现象、风、气压、空气温度和湿度。2、水文项目：表面海水温度、盐度、海发光、风浪和涌浪。三、 各项目的观测

2、（一）能见度的观测视力正常的人在四周海面1/2以上视野范围内能见到的最大水平距离，称为海面有效能见度。能见度以千米（km）为单位，所谓“能见”，在白天指目力能辨认出目标物的形体和轮廓，在夜间指能清楚地看见目标灯的发光点。“不能见”是指看不清目标物的轮廓，分不清其形体，或者所见目标灯的发光点模糊，灯光散乱。 观测时参照表1，选择较高、视野开阔的地方（夜间应站在不受灯光影响处）。白天观测应根据海天交界处的清晰程度判定海面有效能见度。当海天交界处完全看不清楚时，则按经验判定。表1 海面有效能见度参照表海天交界处清晰程度海面有效能见度（km）眼高出海面7m时眼高出海面7m时十分清楚清楚勉强可以看清隐约

3、可辨完全看不见50.020.050.010.020.04.010.04.050.020.050.010.020.010.0(二) 云的观测云的观测主要是判定云状，估计云量和目测最低云的云底高度。云的观测应尽量选择在能看到全部天空和海天线的位置上进行。观测云时，如阳光较强，需戴黑色（或暗色）眼镜。1、云状的观测和记录方法观测时，应注意当时云的外形特征、结构、色泽、高度和伴随的天气现象。根据不同地理纬度，不同季节，结合结构特点和云底高度，将云分成三族十属。 低云族：有积云、积雨云、层积云、层云、雨层云（碎雨云）五属 中云族：有高层云、高积云两属 高云族：有卷云、卷层云、卷积云三属 云状按国际简写字

4、母，分高、中、低三族记入记录表相应栏内。同族云出现多属时，云量多的云状在前，云量相同时，记录的先后次序自定。无云时（包括某一族）相应云状栏空白。无法判断云状时，相应栏记“”。2、 云量的观测和记录方法云量的观测包括总云量和低云量的观测。将全部天空分成10等份，全天无云记0，天空完全为云所遮蔽时记10，天空为云所遮蔽，但从云隙中可见蓝天，则记10；云占全天1/10，总云量记1，云占全天2/10，总云量记2，其余依此类推。天空有少许云，云量不足0.5时,总云量也记0。总云量记入记录表相应栏内。低云量是指天空被云所遮蔽的成数，记录方法同总云量。3、最低云底高度的观测和记录方法云高只测定低云云底高度。

5、观测时结合当时的季节，天气条件及不同地理纬度进行目测。以m为单位记入相应栏内。4、几种特殊情况的云量、云状的观测和记录（1）因雾使天空的云量、云状无法辨明时，总、低云量记10，低云状栏内记“”。因雾使天空的云量、云状不能完全辨明时，总、低云量记10，低云状栏内记“”，可见的云状记相应栏内。（2）因霾使天空的云量、云状全部或部分不明时，总低云量记“”，低云状栏记“”，相应栏记录可辨明部分的云状；若透过这些现象能完全辨明云量、云状时，则按正常情况记录。（三）天气现象的观测 天气现象指在大气中、海面上或船体（或其他建筑物）上产生或出现的降水、水汽凝结物（除云外）、冻结物、干悬浮物和声、光、电等现象，

6、也包括一些风的特征。船舶观测的天气现象有：霾、轻雾、雷暴、龙卷、雾、毛毛雨、雨、雨夹雪、雪、阵雨、冰雹和雷雨等12种。 现在天气是指在定时观测时出现的天气现象。过去天气是指在定时观测之前6h内出现的天气现象。此外，还有一些视区内出现的天气现象应随时观测和记录。在观测天气现象的时间内所观测到的天气现象用天气现象符号分别记录在现在天气现象栏（表2）表2 天气现象电码表天气现象电码天气现象电码天气现象电码没有以下天气现象00雾45阵雨80霾05毛毛雨50冰雹89轻雾10雨60雷雨95雷暴17雨夹雪68龙卷19雪70(四) 风的观测风的观测包括风向和风速。WMO规定海面风的观测应采用正点观测前10mi

7、n内的平均风速及相应的最多风向。1、手持风向风速表测风手持（轻便）风向风速表携带方便，但在观测时要注意选择迎风面没有障碍物，离高大上层建筑较远的位置。该仪器由三部分组成：风向部分（风向标、方向盘和套管制动器）、风速部分（十字形护架、旋杯、启动杆、风速表主体及风速刻度盘）和手柄。 观测程序：（1）取出仪表安装好（2）选择有代表性的测风位置，将套管制动器向下拉，再往右转一角度，使罗盘处于自由状态，然后把仪器垂直举过头。（3）待方向盘按地磁方向稳定后，用拇指按一下启动杆，此时刻度盘的红色时针及风速指针均开始走动。（4）读风向值。红色箭头所指方向盘方位即风向，要求读至整数位（如箭头摆动，可读摆动的平均

8、值）。 （5）1分钟后，时针回到原位停下，风速指针也自动停止转动。将套管制动器向左传一角度，使恢复原位，以固定罗盘。（6）读取风速值。风速指针所指刻度是指示风速，要求读至0.1米/秒,以此值从风速检定曲线图中查出风速.（7）观察完毕,将仪器拆开放入盒内.2、目力测风目力测风是在仪器发生故障情况下使用的一种方法。风向和风力均可以用海面征状来判断。海面的小波（或涟漪）的波峰线是与风向垂直的，故可由波峰线的方向来决定风向，在风力为六级以上时，风向可由白浪花带的方向决定，因为这时白浪花带的方向与风向垂直。（五）空气温度和湿度的观测空气温度和湿度的观测，是要得到空气的温度、绝对湿度、相对湿度和露点四个量

9、值。下面采用通风干湿表观测空气的温度和湿度。1、 风通干湿表的构造风通干湿表的主要部分是两支规格相同的温度表。温度表的球部装在两组平行的双重套管里。管的外壳镀镍，以反射太阳辐射。干湿表的头部安装风扇，使温度表的球部有常定速度的气流通过，使测湿系数固定不变。2、观测方法（1）观测前四分钟把仪器挂好。将湿球纱布用下述方法浸润：观测员一手拿住灌满了蒸馏水的橡皮囊，一手放开铜夹。轻压橡皮囊使水达到玻璃管中固定标志处后，即夹紧铜夹。然后用管里的水润湿纱布，注意不要溢出。持续五、六秒钟后，放松铜夹，使管中的水流回皮囊，并拿走滴管。湿球纱布润湿之后，再小心地上好风扇发条，但不要上得太紧，以剩下一转为限。（2

10、）进行读数。读数时，观测员必须注意不要让风将自身的热量带到仪器上去，特别注意不要用手触摸外套管。当气温高于0时，读数方法同干湿球温度表。当气温在010时，观测前半小时把仪器拿到室外挂好，随即把湿球纱布润浸并通风。待观测时再通风一次。（3）当风速大于4米/秒时，观测前应将防风罩套在风扇向风面裂口上，使其开口（即自小到大的方向）顺着风扇旋转的方向。2、 观测结果的计算（1）干球和湿球温度表读数应进行器差订正。（2）根据订正后的干球和湿球温度，由气象常用表一号查得绝对湿度、相对湿度和露点。具体查法见该表湿度查算方法中关于用通风干湿表的实例。（六）气压的观测单位面积上空气柱的重量，称为气压。舰船上气压

11、的观测主要用空盒气压表。1、空盒气压表的构造 空盒气压表的感应部分是一个有弹性的密封金属盒，盒内抽去空气并有一个弹簧支撑着。当大气压力变化时，金属盒随之发生形变，使其弹性与大气压力平衡。金属盒的微小形变由气压表的杠杆系统放大，并传递给指针，以指示出当时的气压。刻度表上有一附属温度表，指示观测时仪器本身的温度，用于进行温度订正。2、空盒气压表的安置 空盒气压表应水平放置在温度均匀少变、没有热源、不直接通风的房间里，要始终避免太阳的直接照射。气压表下应有减震装置，以减轻震动，不观测时要把空盒气压表盒盖盖上。3、观测步骤 打开盒盖，先读附属温度表，读数要快，要求读至一位小数。然后用手指轻击气压表玻璃

12、面，待指针静止后，读指针所指示的气压值，读数时视线要通过指针并与刻度面垂直，要求读至一位小数。4、空盒气压表读数的订正将气压表读数进行刻度订正（由检定证给出）、温度订正（取平均基值25乘以由检定证给出的温度系数为温度订正值）、补充订正（由检定证给出）、高度订正（以空盒气压表安置位置的平均吃水线高度作为高度订正）。此四项订正的代数和称为综合订正值。经上述订正后的气压值为海平面气压，记在相应栏内。（七）海浪的观测海浪是船舶海洋水文气象观测的重要项目之一，采用目测的方法进行观测。观测点应选择在视野开阔处。规定观测的项目为风浪高、涌浪高和涌浪向。浪高的单位为米(m)，涌浪向的单位为度（）。波高是指相邻

13、的波峰与波谷间的垂直距离。观测波高时首先根据浪的特征，区分出风浪和涌浪（风浪的波形极不规则，背风面较陡、迎发风面较平坦，波峰较尖、峰线较短；涌浪的波形较规则、圆滑，波峰线较长，波面平坦无破碎现象。）各挑选较远处35个显著大波分别估计它们的波高，然后取平均作为风浪和涌浪的波高值，精确到小数1位，记入相应栏中。观测时可利用船体吃水线至甲板的距离作为测定波高的参考标尺。若波长大于船长时，可在船处于波谷时观测前后的波峰高度相当于船身高度的倍数（或几分之一）来确定波高。观测时，如果船身发生倾斜，则应将通过上述过程测得的波高进行适当的倾角订正。观测涌浪向时用罗经上的方位仪，使瞄准线平行于离船较远、波高较大

14、的涌浪波峰线，然后转动90，使其对着涌浪来向，则指针读数即为涌浪来向。需要说明的是，海面上可能同时存在从几方面传来的涌浪，按规定只对其中波高最大的那列举涌浪的波高和涌浪向进行观测。（八）表层水温观测表层水温系指海面以下一米层内的水温，一般用表面温度表或颠倒温度表观测，表面温度表是普通的水银温度表，通常安装在金属外壳内使用观测方法：用带金属外壳的表面温度表测温时应先将金属管上端的圆环用绳子拴住，在离开船舷0.5米以外的地方放入水中，然后提上，把筒内海水倒掉，再重新将温度表浸没在01米的深度处感温5分钟后取上读数。从温度表离开水面到读数完毕的时间不得超过20秒，要求读到一位小数。读数时眼睛应与水银

15、柱头位于同一水平面上，视线与温度表垂直。读数完毕后，将圆筒内的海水全部倒掉，并把表面温度表放在阴暗的地方。风浪较大或水温与气温相差较大时，应用水桶取水观测。观测时把温度表放入桶内水中，感温12分钟后将桶内海水倒掉，重新取水，然后把温度表套筒内的海水倒出，再放回桶中，感温3分钟后读数。读数时温度表不得离开水面，过1分钟后再读取一次。当气温高于水温时，读数取偏低的一次；反之，取偏高的一次。水桶应以木质、帆布或塑料等不易传热的材料制成，其容量约为510公斤。温度表读数经器差订正，即为实测表层水温值。（九）海水温度深度的观测海水温度深度观测是指测量海水温度随深度的连续变化。一般采用抛弃式温度深度探测仪

16、（XBT）来进行观测。观测要素包括海水温度、深度以及观测时相应的船位。海水温度单位为。海水深度单位为米（m），经纬度的单位为度（）。记录时，温度、经纬度取一位小数，深度取整数。用XBT观测温度随深度变化时，作业海域一般适用于大洋或水深不小于400m的海区，其他水域如无特殊需要，一般不宜用此种仪器。用XBT观测时，弹头发射失败或记录失常时，应立即进行重测。具体观测方法详见使用说明书及海洋调查规范-海洋气象观测（GB12763-2-91）中的有关要求（十）表层海水盐度的观测表层海水盐度是指海水表面到0.5m深度之间的海水实用盐度。盐度观测时，若条件允许可采用盐度直测仪进行现场测量；无条件时可采样品

17、回实验室进行测量。海水样品的采集与保存：每天06Z测水温时采水样一瓶；采用密封性能好的样品瓶，用帆布桶采水，每次采集量至少250ml；装样品时，先倒净瓶中剩余海水，用现采海水冲洗样品瓶及瓶塞两遍，然后灌入海水样品，盖紧瓶塞，记下瓶号；海水样品必须放在室内阴暗处。（十一）海发光的观测 表3 海发光等级表等级海发光程度0无海发光现象1发光勉强可见2发光明晰可见3发光显著可见4发光特别明亮 海发光是指夜间海面出现的浮游微生物的发光现象.观测时站在背光的黑暗处，注视海面浪花或船行航迹浪花上的发光现象。对照表3判断发光强度及等级，记入海发光栏内。因月光或其它原因影响，无法观测到海发光时记“”。五 实验报告要求 报告内容包括：实验目的、每个观测项目的观测过程和注意事项；实验数据的分析和处理等。 要求：报告格式规范，数据处理准确、有效。六 成绩评定标准 根据学生对每个观测项目的认知程度，观测时对仪器操作熟练、规范程度，组员之间的协作情况以及实验报告的质量等，将成绩评定分：优秀、良好、中等、及格和不及格五等。