气象学试验指导书.docx

1、气象学试验指导书气象学实验（实习）指导书实验（实习）项目 地面观测场的建立 温度和湿度的观测 气压和风的观测 蒸发与降水的观测 云的观测实验（实习）一 地面观测场的建立实验（实习）目的：掌握观测场建立的标准和要求，场内仪器布置原则实验仪器：普通温度表、最高温度表、最低温度表、自计温度计、百叶箱、地面温度表、直管地温表等。实验（实习）课时：1课时教学过程： 一、地面气象观测场建立的目的和观测项目及观测的特点1、目的：地面气象观测是用气象仪器对近地面层的物理现象及其变化过程进行测定；用肉眼对大气的一些现象如云、光、电进行观测，为天气预报、气候分析和科学研究提供气象情报和积累基本资料。2、项目：气压

2、、气温、湿度、降水、风向风速、积雪、蒸发、云、天气现象、能见度、日照、地温、冻土等。3、特点：代表性、准确性、比较性。二、观测场的选择地面气象观测的主要项目都是在观测场内进行通过各种仪器进行的，观测场的选择是否适宜，对观测资料的代表性、准确性和比较性影响较大。1、应选在能代表大范围天气、气候的地点；2、要建在平坦空旷、四周无高大建筑物、水体和森林的地方；3、场内地面水平、无洞穴、坑洼和突起；4、场内铺植浅草（20CM为宜），土壤保持当地结构特征。5、观测场地不宜过小，否则场内仪器安装难以保持一定距离，容易相互遮挡，影响通风。一般为25*25或20*16，中学气象园的面积可视实际情况和观测项目的

3、多少而定，但不得小于5*4。另外，场地四边东西南北方向一致，周边为铁丝网、铁栅栏或竹木围档，决不能用砖石砌墙。三、仪器布置的原则1、保持一定距离，互不影响；2、仪器布置北高南低；3、常用仪器在中央小路附近；4、观测场门开向北面；5、大、小百叶箱内温度表、温、湿度计安置的高度规定为距地面1.5M，雨量筒、雨量器和蒸发皿的高度以距地面70CM为宜，安置日照仪的地方地形开阔，东西无障碍，风向风速仪的高度不低于10M。观测场仪器布置参考图四、观测方位1、罗盘法；2、太阳高度法五、观测时间及顺序地面观测分定时和不定时观测2种。1、观测时间为北京时间：02、08、14、20时；中学气象园可进行3次观测：0

4、8、14、20。为不影响正常教学，也可提前1小时进行。2、观测程序短时间内变化不大的如云、能见度安排在前，变化快的则尽可能正点观测，尤其是气压，需要在接近正点的第56-58分钟观测，具体见下表：时间2、8、14、2081420日落后项目云、能见度、天气现象、气温、湿度、风、气压、作自记时间记号，0-40厘米地温。降水、冻土、雪深、雪压、最低气温。80-320厘米地温、换气压、温湿度自记纸。降水、蒸发、最高、最低气温、最高、最低地温，并调整。日照计换纸。气象要素均以北京时20时为界，自记则以北京时24时为日界。六、实验（实习）报告设计中学气象园。要求：面积为20*16实验（实习）二 温度和空气湿

5、度的观测实验（实习）目的：1.在室内了解温度表的构造、特性、误差及其消除方法等，目的是熟悉温度表；2.到观测场了解空气温度和土壤温度的观测方法。实验仪器：百叶箱、最高温度表、最低温度表、自记温度计、干球温度表、湿球温度表、通风干湿表、地面温度表、直管地温表。实验（实习）课时：2课时教学过程： 一、百叶箱中的温度观测 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

6、叶箱是安装干湿球和最高、最低温度表的。百叶箱应水平牢固地安装在一个高出地面125cm的特别的架子上，箱门对正正北，门下放一个小台阶梯，以便观测。箱架四足要牢固地埋在地下。埋入地下部分。必须涂上防腐柏油，在有强风地区，百叶箱的四角应加上牵绳。二、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

7、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。 百叶箱内外应保持清洁，大雨、大雪后，要及时将箱内的雨水擦干净，以免影响记录的正确性。三、温度和湿度的观测1、原理空气温度是表示冷热程度的物理量，它是最基本的气象要素之一。干球温度表、湿球温度表、毛发湿度表、最高温度表、最低温度表等在百叶箱中的位置如图三所示。图三干湿球温度表是两支相同的温度表，一支用来测定空气温度，称作干球，另一支温度表的球部缠有湿润的纱布，称为湿球。在未饱和的空气中，由于湿球纱布上的水分不断蒸发，而所需要的热量来自

8、于蒸发湿球本身及流经湿球周围的空气，致使湿球温度下降，因此一般情况下，湿球温度表的读数比干球温度表低。毛发湿度表是根据人的头发脱脂后会随着空气相对湿度的变化而有所改变长度的特性制成的。毛发湿度表是由毛发、指针和刻度盘构成的。当空气湿度增大时，毛发伸长；当空气湿度减小时，毛发收缩。毛发伸长或收缩，指针随即在刻度盘上向右或向左转动，指示出当时空气的相对湿度的数值。用毛发湿度表观测读数时，要使视线垂直于刻度盘，并对准指针的尖端，读取指针所指的数值，只读整数，小数四舍五入。最高温度表能用来测量一天中的最高气温，它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，使感应部分与毛细管之间形成一

9、窄道。当温度升高时，感应部分水银体积膨胀，挤入毛细管；而温度下降时，毛细管内的水银，由于通道窄，却不能缩回感应部分，因而能指示出上次调整后这段时间内的最高温度。 最低温度表能用来测量一天中的最低气温，最低温度表如图四所示，它里面的感应液是酒精，它的毛细管内有一哑铃形游标。当温度下降时，酒精柱便相应下降，由于酒精柱顶端张力作用，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。游标右端点指示位置即为最低温度读数。2、观测程序对空气温度和湿度的观测是地面观测中最重要的部分。温度和湿度观测测定的是离地面1.5米高度

10、处的气温和湿度。气温测定的项目有定时气温、日最高气温和日最低气温。观测程序依干球温度表、湿球温度表、最低温度表酒精柱、最高温度表、最低温度表游标进行。观测结束后要及时调整最高温度表水银柱和最低温度表游标。3、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。观测时要坚持复读，避免发生误读或零上零下的颠倒差错。温度在0以下时，记录时应在读数前加

11、负号。4、湿度计算根据干湿球温度表的读数可以查算空气的相对湿度。气象部门已编写了湿度查算表（气象常用表第一号）供大家方便查阅。相对湿度以百分数表示，取整数。由于多数学校没有湿度查算表，因此建议使用下列经验公式估算相对湿度近似值：相对湿度=100%A(干球温度读数湿球温度读数)%经验公式中的A 是订正系数，不同的干球温度选用不同的A 值，见下表：干球温度-4-3-2-10123-456-78-1010-1515-2020A 值22212019181716151413121098例：已知干球温度23.4，湿球温度18.8，根据经验公式选用A = 8估算相对湿度：相对湿度=100%8 (23.418

12、.8)%=100%84.6%=63%相对湿度有日变化。夜间相对湿度较大，秋冬季节夜间多雾，相对湿度可达80%甚至更大。早晨日出后随气温升高相对湿度相应地迅速降低。中午前后相对湿度达一天中最小值，一般多在50%及以下。夏秋季节中午时分相对湿度往往可能为30%或更小。中午时分相对湿度如果在80%及以上，应注意天气是否有变坏的趋势。相对湿度的观测还应注意其多日间的变化。如发现近几天相同时刻的干湿球温度差变得越来越接近即相对湿度越来越大，则往往可能是天气将转阴雨的征兆。四、地温的观测 地温包括地表温度，地表最低、最高温度，浅层（5,10,15,20厘米）的地中温度。 地面温度表（又称0厘米温度表），地

13、面最高温度表和地面最低温度表的构造和原理，与测定空气温度用的干球温度、最高和最低温度表相同，只是测量范围大小不同，地面温度表和地面最高温度表的最高示度为80。它们在地面的位置如图所示。 曲管地温表（5,10,15,20厘米）是测量浅层地温的仪器，它们在地面的位置如图所示。10cm五、实习（实验）要求写出实习（实验）报告实验三气压、风的观测实验（实习）目的：通过实习，使学生了解气压表盒气压计的构造原理，掌握气压观测方法和数据订正方法以及风向、风速的观测方法。实验仪器：动槽式水银气压表、空盒气压表、自计气压计；电接风向风速计，轻便风向风速计。实验（实习）课时：2课时。教学过程一、气压气压的观测，通

14、常包括测定本站气压，以及根据本站气压计算出海平面气压。本站气压是指气象台站所安置的气压表的海拔高度上的大气压力。测定本站气压通常用水银气压表和气压计，野外观测时常用空盒气压表。（一）、水银气压表动漕式水银气压表1、气压表测压原理动槽式水银气压表其构造可分为内管、套管和水银槽三部分。内管：是一根直径为8毫米，长约1米左右的玻璃管。玻璃管经洗净并抽成真空后，用纯净和干燥的水银灌满，就成为水银气压表的内管。内管装在气压表外部的套管中，用数个软木圈支柱，开口的一端插在盛满水银的槽里。 套管：是用黄铜制成，管的上半部前后都开有长方形窗孔，用来观测内管中水银柱的高低。窗孔边上有刻度尺和游尺是用来测定气压整

15、数和小数的。套管下部装有一支附属温度表，其球部在内管与套管之间，用来测定水银及铜管的温度。套管的下端与水银槽连接。 水银槽：分为上下两部分，中间有一玻璃圈可以看见槽内水银面。槽的上部为一由很软的羊皮制成的皮囊，其特性是能通空气而不漏水银。皮囊的一头牢固紧扎在玻璃内管上，木杯中央凸出成圆筒形，内管即通此木杯而伸入槽内。用来指示刻度零点的象牙针固定在木杯的平面上，尖端向下。槽的下部有一皮囊，呈圆袋状，袋口扎在一硬木制的木杯下部，此木杯分成上下二截，以螺旋紧连着，上下木杯的外面有一用以调节水银面的调整螺旋，螺旋的顶部有一小木托顶住下皮囊以免皮囊摩损。水银气压表2、气压观测步骤和方法（1）首先观测附属

16、温度表，精确到0.1。（2）调整水银槽内的水银面与象牙针尖恰好相接，直到象牙针尖相接完全无空隙为止。（3）调整游尺，使其底边与水银柱顶相切，调整过程中视线和游尺的底边必须始终保持在同一平面上，从上往下调，在水银柱顶与游尺底边相切两旁还应露出三角形空隙时为止。（4）读数并记录。先在标尺上读整数，从游尺上读取小数，精确到0.1毫米（毫巴）。读整数时，应以稍低于游尺零线或与游尺零线相齐的标尺刻度为准；读小数时，应以标尺上某一刻度线相齐的标尺刻度为准。（5）降低水银面。读数后旋底部螺旋使水银面离开象牙针尖约23毫米，目的是使象牙针尖不致被水银磨秃，使刻度零点位置升高。3、观测站气压订正（器差订正、温度

17、订正、重力订正）水银气压表读数只是表示测得的水银柱高度。由于各气压表精确度不同，所测出的数值往往是不同的，即使用同一支气压表进行测量，由于温度不同、地理位置不同、测量的数值也会各有差异。这说明水银气压表的示度，不仅随气压的变化而改变，而且还随仪器的改变、温度、重力的改变而变化。因此，直接从水银气压表测得的气压数值，并不能代表真正的本站气压值。 （1）器差订正原理：每支水银气压表都有一定误差。这种仪器自身的误差叫仪器差（简称器差）。器差主要是由于内管真空不良，水银不纯，刻度不均等原因所造成的。因此，每支气压表必须和标准气压表比较，得出误差值，编成检定证。器差可从检定证上直接查取。订正方法：A、根

18、据测得气压读数，从检定证相应的气压值范围内查出订正值。 B、把气压读数与订正值相加，取代数和，即为经器差订正后的气压值。例如：气压读数为761.0毫米，检订证上查得订正值为0.2，则订正后的气压值为：761.0（0.2）760.8毫米（2）温度订正水银气压表在制作过程中，是以附温0时的水银柱长度和黄铜标尺的长度作为标准长度。当附温不等于0时，由于水银和黄铜刻度标尺膨胀系数不同（水银膨胀系数0.0001818，黄铜膨胀系数0.000184）也就引起了两者相对位置发生改变。这种由于温度影响而引起的气压示度的改变值，称水银气压表的温度差。当附温在0以上时，由于水银的膨胀比黄铜大得多，如果这时依照水银

19、柱高度读数就会偏高，因此应减去一段由于水银柱与黄铜膨胀不同造成的气压差，如图56。即温度差应为负值。如果附温在0以下时，水银收缩比黄铜多，水银柱示度偏低，因此就加上一段水银柱高度，即温度差为正值。温度差订正值可从气象常用表第二号第一表中直接查取。（二）空盒气压表1、结构空盒气压表又称固体金属气压表。是一种轻便的测定大气压力的仪器。它是利用大气作用于金属空盒上（盒内接近于真空）的压力，使空盒变形，通过杠杆系统带动指针，使指针在刻度盘上指出当时气压的数值。空盒气压表不如水银气压表精确，一般台站只作参考仪器，多用于野外观测。空盒气压表是以弹性金属做成的薄膜空盒作为感应元件，它将大气压力转换成空盒的弹

20、性位移，通过杠杆和传动机构带动指针。当顺时针方向偏转时，指针就指示出气压升高的变化量，反之，当指针逆时针方向偏转时，指示出气压降低的变化量。当空盒的弹性应力与大气压力相平衡时，指针就停止转动，这时指针所指示的气压值就是当时的大气压力值。2、观测步骤与方法 1、使用时请将空盒气压表水平放置。 2、读数请用手指轻轻扣敲仪器外壳或表面玻璃，以消除传动机构中的摩擦。 3、观察时指针与镜面指针相重叠，此时指针所指值数即为气压表示值，读数精确到小数一位。 4、读取气压表上温度表示值，精确到小数一位。3、示数订正（刻度订正、温度订正、补充订正）（1）温度订正：由于环境温度的变化，将会对仪器金属的弹性产生影响

21、，因此必须进行温度订正。温度订正值可由下列计算： Pt=a.t式中Pt-温度订正值 a-温度系数值(检定证书上附有) t-温度表读数 （2）示度订正，由于空盒及其传动的非线性，当气压变化时就会产生示指误差，因此必须进行示度订正。求算方法：根据检定证书上的示度订正值，在气压表示值相对应的气压范围内：用内插法求出值订正示值 ps （3）补充订正：为消除空盒的剩余变形对示值产生的影响，从检定证书上得到补充订正值 pd 经订正后的气压值可由下式示出：p=ps+(pt+ps+ pd)（三）气压计气压计是自动记录气压连续变化的仪器。根据托里拆利（Evangelista Torricelli,1608164

22、7）的实验原理而制成，用以测量大气压强的仪器。气压计的种类有水银气压计及无液气压计。其用途是：可预测天气的变化，气压高时天气晴朗；气压降低时，将有风雨天气出现。可测高度。每升高12米，水银柱即降低大约1毫米，因此可测山的高度及飞机在空中飞行时的高度。1、 构造气压计的种类有水银气压计及无液气压计。分为感应部分、传递放大部分和自记部分。感应部分：由几个空盒串联而成的，最上的一个空盒与机械部分连接，最下一个空盒的轴固定在一块双金属板上，双金属板上用以补偿对空盒变形的影响。传递放大部分：由于感应部分的变形很小，常采用两次放大。空盒上的连接片与杠杆相连，此杠杆的支点为第一水平轴，杠杆借另一连接片与第二

23、水平轴的转臂连接。这一部分的作用是将空盒的变化以放大后传到自记部分去。这样以两次放大能够提高仪器的灵敏度。自记部分与其他自记仪器相同。气压计应水平安放在水银气压表附近，离地高度以便于观测为宜。气压计读数要精确到0.1毫巴，其换纸时间和方法与其他自记仪器相同。气压计二、风的观测（一）风向和风速的观测 风的观测包括风向和平均风速。风向指风的来向。观测风向可采用8个方位法，即东、南、西、北、东南、西南、西北、东北。风速是指空气所经过的距离对经过距离所需时间的比值。有风向风速计的学校，可以观测风标在2分钟内的最多指向为风向，可以根据风杯在2分钟内的转速估算平均风速。风速单位为米/秒，小数1位。静风时，

24、风向记为G，风速记为0；平均风速大于40米/秒，则记录为40。 没有风向风速计的学校，可通过观测旗帜或低云的飘向估算风向，可观察地面的征象对照风力等级表估算风力大小。风力记录只记级数，不用小数。同学们记录时任取一种表示方法读取1分钟内最多风向为当时的风向，而风向就是看风标的朝向。风向方位图下面的口诀可帮助我们记忆风力等级： 0级无风烟直上，一级看烟辨风向，二级轻风叶微响，三级枝摇红旗展，四级枯叶纸张舞，五级水面起波浪，六级强风撑伞难，七级树摇步行难，八级大风折小枝，九级风吹小屋裂，十级狂风能拔树，十一十二陆上稀。（二）仪器1、电接风向风速计测风（1）组成EL型电接风向风速仪是电感应器、指示器和

25、记录器三部分组成。感应器：感应器安装在室外1012米高的杆子上。感应器的上部为风速部分，由风杯、交流发电机、蜗轮等组成；感应器的下部为风向部分，是由风标、风向方位块、导电环、接触簧片等组成。指示器：指示器放在室内桌上用来观测瞬时风向和瞬时风速的。它由电源瞬时风向指标盘、瞬时风速指示盘等组成。记录器：记录器也置于室内，用来记录风向风速连续变化。它是由八个风向电磁铁，一个风速电磁铁、自记钟、自记笔、笔档、充放电线路等部分组成。EL型电接风向风速仪（2）观测方法打开指示器的风向风速开关，观测两分钟风速指针摆动的平均位置，读取整数，记在观测簿相应栏中。风速小的时候，把风速开关拨到“20”挡，读020米

26、/秒标尺刻度；风速大时，应把风速开关拨到“40”挡，读040米/秒标尺刻度。观测风向指示灯，读取2分钟的最多风向，用十六方位的缩写记录。静风时，风速记0，风向记c；平均风速40超过米/秒，则记为40。自记纸更换方法、步骤与温度计基本相同，只是更换时间为13时。2、三杯轻便风向风速计测风（1）组成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

27、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。轻便三杯风向风速仪 （2）观测方法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

28、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。如欲进行下一次观测时，只要再压一下风速按钮就可以了。当观测完毕时，务必将小套管向左转一角度，使其恢复原来位置，这时方向盘就可以固定不动。小心地将风向仪和手柄退下，放入仪器盒内。3、目测风向风力在测风仪器发生故障或没有测风仪器时，也可用目力来测风力，风向作为正式记录。根据风对地面物体的影响而引起的各种征象，将风力分为13级，最小为0级，最大为12级。如以目力来测风作为正式记录，则应估计风力等级并换算成相当的风速。目测风向一般是旌旗、布条、炊烟的方向以及人体感觉等方法，按八个方位进行估计。目测风向和风力时，观测者尽是站在空旷地方，多选几种物

29、体，仔细观测。观测时，应连续看两分钟，以平均情况记录。风力等级表风力等级陆地上面物体征象相当风速米/秒范围中数0123456789101112静烟直上烟能表示风向，树叶略有摇动人面感觉有风，树叶有微响树叶及小枝摇动不息，旗子展开能吹起地面灰尘和纸张，树的小枝摇动有叶的小树摇摆，内陆的水面有小波大树枝摇动，电线呼呼有声，撑伞困难大树摇动，大树枝弯下来，迎风步行感觉不便可折毁树枝，人向前感到阻力甚大烟囱及平房屋顶受到损坏，小屋遭到破坏树木可被吹倒，一般建筑物遭破坏大树可被吹倒，一般建筑物遭到严重破坏陆上少见，摧毁力极大0.00.20.31.51.63.32.45.45.57.98.010.710.

30、813.813.917.117.220.720.824.424.528.428.532.632.60.10.92.54.16.79.412.315.519.022.626.530.630.6三、 实习（实验）要求要求写出观测步骤，实习结论分析。实习（实验）四 蒸发、降水的观测目的要求：初步掌握降水、蒸发仪器的使用、观测、记录方法。实验仪器：雨量筒、雨量杯、虹吸式雨量计、翻斗式雨量计、小型蒸发皿。实验学时：1课时教学过程一、降水观测 降水量是指从天空降落到地面上的液态或固态（经融化后）的降水，未经蒸发、渗透、流失而在水平面上积聚的深度。 最常用的测定降水量的仪器是雨量筒。用与雨量筒配套的量杯量取储水瓶内收集的雨水。降水量很大时，要分数次量取和记录，正确求其总和。在天气炎热干燥的日子，降水停止后就要及时测量以免雨水蒸发。降水量的记录以毫米为单位，取1位小数。无降水时，降水量一栏空白可不填写。降水量不足0.05毫米的，记为0.0。 上海地区秋冬季节多锋面雨，春季多连阴雨，初夏梅雨时节多暴雨，夏秋之交有台风雨。梅雨和台风雨降水强度最大，锋面雨降水强度较大但历时不长久，春雨降水强度最小。（一） 雨量器的构造与使用雨量器是直接观测降水量