1、资料和计算
丰富、可靠的气象观测资料是研究和了解大气环流及气候特征的最重要的基础。正是由于它们，才大大加深和扩大了我们对大气和气候运动本身的认识，并为理论研究和数值模拟提供了重要素材和基本保证。没有这些宝贵的资料作为基础，任何关于大气或气候的研究都只能停留在空中楼阁亦或海市蜃楼的阶段。虽然气象观测可以追溯到千年以前，但显然由于条件、认识、技术手段和科学发展水平的限制，在早期只是对发生在某些局部区域的大气中某些特殊天气现象的零星观测，还算不上是对大气环流的从地面到高空、从区域到全球、从单一到综合、从特殊到一般、从里到外、由外及里、从下到上、由上至下、从离散到连续的全方位、全视角的、系统的三维观测。近半个多世纪以来，随着科学技术的迅速发展、监测手段的日益先进、社会需求的不断增加、国际协作的日渐密切，上述状况有了本质的改变。各种新技术如气象雷达、气象卫星、红外及微波遥感、高速电子计算机等在气象观测中的广泛应用，使得气象观测水平有了史无前例的发展，观测的种类和质量有了前所未有的提高。加之，由于人类本身生存和发展的需要，使得气象观测项目和种类大大丰富起来；由于国际间广泛紧密的合作，使得观测资料的协调度和统一性也大大提高了。目前，已经形成了可同时监测全球天气情况的气象观测系统和气象通讯系统。特别是，1991年美国国家环境预报中心（NCEP）和美国国家大气科学研究中心（NCAR）联手实施的全球再分析计划（NCEP/NCAR Global Reanalysis Project），把全球观测资料的质量提高到一个新的水平。该计划在全球范围内，通过世界各国及各主要科研机构和业务部门，把能搜集到的资料包括地面观测资料、高空探测资料、航舶资料、卫星遥感资料、雷达资料、飞机资料、气球资料，浮标资料以及其它观测资料等统一进行编码、详细的订正预处理和复杂的质量控制，并用一个较完善的同化系统统一进行资料同化，使得观测资料的统一性、协调性、可靠性、完善性、代表性都有了显著的提高，引起了国际大气科学界的极大关注和反响。该计划现已完成1948～1997年的资料再分析工作，并在实施新的计划内容。NCEP/NCAR再分析资料反映了当代国际大气科学资料研究的水平，其代表性是不言而喻的。由于所搜集的资料来自于世界各国，所以处理后的资料理应采取“取之于民，用之于民”的使用原则，事实也是如此。因在资料使用上的高度开放性和高效性，目前该再分析资料已成为当今世界上应用最为普遍的大气环流和气候诊断资料。所以，NCEP/NCAR再分析资料是世界各国集体团结协作的优秀结晶，是世界大气科学界的共同财富，可以预料，其巨大的价值必会随着时间的推移越加显现出来。本套全球大气环流气候图集就是利用NCEP/NCAR的1958～1997年40年再分析资料进行统计处理的。
本套图集初步分为五册，具体是：第一册，气候平均态；第二册，变率；第三册，基本
模态和遥相关型；第四册，能量、动量和各种输送；第五册，持续性和谱特征。本书是其中的第一册，旨在用尽可能多的气象要素、从更多的角度来全面展示大气环流气候平均状态的三维结构和特征，包括环流的纬向对称性和随经度变化的纬向不均匀性（即纬向对称场的偏差场）。
原始资料
本书所用资料是NCEP/NCAR再分析数据集中月平均资料子集数据的最优月平均资料（月统计是按每日4个时次即0, 6, 12和18时的资料全部参加统计的最优平均），时间段为1958年1月～1997年12月共40年，包括常规要素资料、扩展要素资料和其它要素资料三类，具体由表1给出。
表1 本书中所用NCEP/NCAR1958～1997再分析资料一览表
Table 1. List of NCEP/NCAR 1958-1997 reanalysis data used in this book.
参数单位层次类型和层次值网格类型
纬向风u m s-1p-L17经纬度
经向风v m s-1p-L17经纬度
垂直速度hPa s-1p-L11经纬度
位势高度z gpm p-L17经纬度
温度T K p-L17经纬度
比湿q kg kg-1p-L8经纬度
相对湿度r%p-L8经纬度
相对涡度s-1p-L17经纬度
散度D s-1p-L17经纬度
流函数m2 s-1p-L17经纬度
位势速度m2 s-1p-L17经纬度
海平面气压P SL hPa SL经纬度
降水率P kg m-2 s-1SFC高斯
可降水量W kg m-2TOT经纬度
对流性降水率P C kg m-2 s-1SFC高斯
云量C C, C CH, C CM和C CL%THML高斯
向下长波
↓
LW
F W m-2SFC高斯
向下短波
↓
SW
F和↓T
SW
F W m-2ST高斯
向上长波↑LW
F 和↑T LW
F W m -2
ST 高 斯 向上短波
↑SW F 和
↑T SW
F
W m -2
ST 高 斯 净长波 F LW W m -2 SFC 高 斯 净短波 F SW W m -2
SFC 高 斯 潜热通量↑LH
F W m -2
SFC 高 斯 感热通量
↑SH
F
W m -2
SFC
高 斯
表中的一些符号的意义如下：
p -L17：等压面, 共17层：1000, 925, 850, 700, 600, 500, 400, 300, 250, 200, 150, 100, 70, 50, 30, 20, 10hPa;
p -L11：等压面, 共11层：1000, 850, 700, 600, 500, 400, 300, 250, 200, 150, 100hPa; p -L8：等压面, 共8层：1000, 925, 850, 700, 600, 500, 400, 300hPa; SL ：平均海平面； SFC ：地面； ST ：地面及大气顶部； TOT ：总大气柱；
THML ：总大气柱、高云、中云、低云； 经纬度网格：网格，纬向从东经0E 到西经W ，经向从北纬90N 到南纬90S ； 高斯网格：
网格，纬向从东经0
E 到西经
W ， 经向从北纬
N 到南纬
S 。
计算
本书中的气候平均采用统计中简单的等权平均（即算术平均）。对任意量A 在第I 年第j 月（或季）的值记为j I A ，，其多年第j 月份（或季）的气候平均值为j A ，则
∑==
N
I j I j A N
A 1
1，, (1)
其中N 为统计的总年数。本书中N =40。令水平空间场A 在离散网格点上的值已知，其在纬
度为i 、经度为j 处的值记为ij A ，在纬度为i 处A 的纬向平均记为i A ][，则
∑==m
j ij
i A m A 11][, (n i ， ,2 ,1=)
(2)
其中m 为纬圈上的格点数，n 为经圈上的格点数。本书中对经纬网格场m ＝144，n =73; 对高
斯网格场m ＝192, n =94。进一步，记A 在纬度为i 、经度为j 处的纬向偏差值为*ij
A ，则
i
ij ij A A A ][*-=, (3)
其中n i ， ,2 ,1=，m j ， ,2 ,1=。
本书中在统计位势高度z 的纬向平均时已减去了相应等压面上标准大气的位势高度值SA z 。这里标准大气的位势高度SA z 是根据1976美国标准大气得来，如表2所示。
表2 本书中所用不同等压面的标准大气位势高度值 (美国标准大气, 1976)
Table 2. Values of the geopotential height of standard atmosphere at the different pressure levels used in this book. . Standard Atmosphere, 1976)
气 压 p (hPa)
位势高度 SA z (gpm)
1 1 000 110
2 925 762
3 850 1 457
4 700 3 012
5 600 4 20
6 6 500 5 574
7 400 7 185
8 300
9 164 9 250 10 363 10 200 11 784 11 150 13 608 12 100 16 180 13 70 18 442 14 50 20 576 15 30 23 849 16 20 26 481 17
10
31 055
对于位温θ是按下述熟知的公式计算的
κ
θ?
??? ??p p T 00＝, (4)
其中p c R d ＝κ，00p 为参考面气压，一般取为00p =1000 hPa.
相当位温e θ是根据下述关系式得到的
????
??=T c Lq p
e s
exp θθ,
(5)
其中L 是相变潜热，s q 是饱和比湿，满足
p e q s
s 622.0＝
，
(6)
这里s e 是饱和水汽压。利用关于饱和水汽压随温度变化关系的Clapeyron-Clausius 方程可得
????
??-=T T R L e e 16.273622.0exp d s0s ,
T
T e )
16.273(6.8s010
-?=, (7)
式中11.6s0＝e hPa 是温度为0C （即T ＝ K ）时的饱和水汽压。但由于上式算出的结果与实际情况不完全符合，所以在实际计算中一般采用Magnus 的如下经验公式
?????
??=++.
,10,102655.9s0
2375.7s0s 对于冰面对于水面；t t
t t
e e e
(8)
其中t =-T 是摄氏温度。
一般地说，大气环流是处于斜压状态的。根据绝对加速度的环流定理知，大气的斜压性是产生环流加速度的动力因素。因此，计算表征大气斜压性大小的物理量有重要意义。这一物理量可以由斜压矢量N （又称力管矢量）来表示，即
N = ) grad ( curl p α- =p grad grad ?-α.
(9)
用Hamilton 算子表示就是
N = ) ( p ???-α =p ???-α.
(10)
斜压矢量N 的大小代表了单位面积内力管数的多少。因为力管的存在是大气斜压性的充要条件，所以单位面积上的力管数（即斜压矢量N ）给出了大气斜压性大小的度量。简单的推导可得斜压矢量N 的三个分量如下：
(
)
y
p
z z p y N x ????-
????-=αα,
(11) (
)z p x x p z N y ????-????-=αα
, (12) (
)
x
p y y p x N z ????-????-=αα
.
(13)
在实际大气中，一般来讲，斜压矢量N 的垂直分量远小于它的水平分量，因此斜压矢量N 是准水平的。这表明，只需要考虑N 的水平分量N h 即可，它代表了垂直剖面上的力管数，表征了垂直剖面上大气斜压性的大小。不难知，
N h -=k
(
)ααh h ???-????z p
p z .
(15)
为了给出p 坐标系中N h 的表达，需要应用准静力学方程，即 0=+??g z p
α. (16)
由此可得，
()()
z
p g z
p ???=+???=ααh h 0 ()p z p z z p h h h ???+???-???=
ααα.
(17)
所以，
N h -=k ()
p z h ???
?
α.
(18)
此式表明，水平斜压矢量N h 是由水平气压梯度力的垂直微分决定的。再根据地转风关系
V g
f α
=
k p h ??,
(19)
所以，
N h
z
f
??-=g V p gf
??-=g
V ρ.
(20)
利用p 坐标系中地转风表达式
V g
f 1
=
k Φ??p ，
(21)
有
p
??g V f 1=
k p
p
?Φ???f α
-=k T p ln ??. (22)
故，
N h g -=k T p ln ??.
(23)
上式说明水平斜压矢量是由温度的对数场的水平梯度所决定，其与热成风矢量平行（也即与等平均温度线平行）而方向相反。在北半球背N h 的方向而立，高温在左，低温在右；南半球则相反。水平斜压矢量的模为
|N h ||ln |T g p ?=.
(24)
本书就是利用式(23)和(24) 对水平斜压矢量及其模进行计算的。
),,,(t z y x 坐标系中垂直速度w 是利用它与),,,(t p y x 坐标系中的垂直速度ω满足的如下
近似等式获得的
gw z p
w
ρω-=??≈.
(25)
对于质量流函数或称纬向平均经圈环流，这里需要特别地给予说明，以澄清某些模糊之处。对p 坐标系中的质量连续性方程
div V +0=??p ω.
(26)
取时间平均和纬向平均后有
][cos cos ][=??+??p a v ω???.
(27)
于是引入质量流函数满足
A Ψ
g a -=??-=?ω?π][cos 22,
(28) B p Ψ
v g a =??=][cos 2?π.
(29)
显见，
???=
??B
p A .
又因为考虑的区域是单连通的，所以有全微分形式
p B A d d d +=ψ?,
(30)
且的积分与路径无关，只与积分路径的端点有关。设积分路径为C ，则
),(),(d 0
1
1
1
p Ψp ΨΨΨΨC C C
??-=-=?
??+-=C
C
p
B A d d ?,
(31)
其中C 0和C 1为路径C 的端点。现选取C 0在上边界0=p 处，且C 取为如图1所示的折线路径，在折线的一边是与上边界0=p 面重合，另一边则是与其正交并与p 轴平行。这样利用上边界条件0|][0==p ω有，
?
-p
C C p
B ΨΨ 0
d 01＝
. (32)
所以，当端点C 0上的值已知时，在所考虑的区域内的积分由][v 的分布完全决定，而并不需要预先知道区域内][ω的分布。而反过来，由所得的质量流函数取经向梯度则可以得到纬向平均经圈环流的垂直分量][ω。通常假定在大气层顶没有净的质量通量，这样在大气层顶处＝0，由此利用式(32)和观测的][v 就可确定出所考虑的区域上的分布。
图 质量流函数的计算
p =0
p =p 1
C 0
0=p ω
p =P S
1
1
C
)
,(111p C ?ψ=ψ
?
Fig. Calculation of mass streamfunction.
地面净辐射通量为
LW SW sfc rad F F F +=,
(33)
其中地面净长波和净短波辐射通量分别为
↑↓-=SW
SW SW F F F . (34) ↑
↓-=LW
LW LW F F F .
(35)
所以，本书中的地面净长波和净短波辐射通量与原始资料中的相应量在数值上相等，但符号正好相反。
大气顶净辐射通量为
↑
-=LW
T SW top rad F F F ,
(36)
其中大气顶净短波辐射通量为
↑↓-=T SW
T SW T SW F F F .
(37)
Bowen 比是向上潜热通量和感热通量的比值，即
↑↑=
SH
LH F F B .
(38)
它表征了潜热通量和感热通量两者之间的相对大小。
本图集中计算了气象要素的梯度，从而涉及到关于物理量的空间差分方法。在水平方向由于资料是等间距的，所以采用熟知的中央差分格式，即
x u u x u k j i k j i k
j i ?-≈?
??
????-+2,,1,,1,,, (39)
y u u y u k j i k j i k
j i ?-≈????
????-+2,1,,1,,,. (40) 它们具有二阶精度。在南北极的边界上，通常采用向前差或向后差，这是具有一阶精度的，与式(40)的二阶精度不匹配。为了在精度上得到协调一致的差分方案，在南北边界上，本书中采用如下二阶精度的三点格式进行计算
y u u u y u k i k i k i k
i ?-+-≈????
????234,0,,1,,2,,0,, (41)
y u u u y u k N i k N i k N i k
N i ?+-≈????
????--243,2,,1,,,,,. (42)
在垂直方向上，由于是不等间距的，因此需要构造适当的不等间距差分方法。这主要是为了考虑所用差分格式应当与水平等间距差分在精度上相匹配。因为不等间距的差分不仅仅是在资料诊断中经常会遇到，而且在数值模式的格式构造上也是十分关键的，所以，在此我们给出较为详细的讨论。为书写简便起见，假定u 只是z 的函数，这显然不失一般性。设在
z 方向上有格点k z ) , ,1 ,0(n k =，并记=k u )(k z u , )()
()(k n n k z u u =，且令,
,1k k k z z -=?+)1 ,,1 ,0( -=n k . (43)
先讨论内部格点上的情形，即1 ,,1 -=n k . 根据Taylor 展开
+'''?+''?+'?+=?+=+k
k k k k k k k k k u u u u z u u ! 32)(321 +'''?-''?+'?-=?-=-----k k k k k
k k k k k u u u u z u u ! 32)(3121111
所以可得带余项的三点微分表达式
)
(! 3)()(11112212121k k
k k k k k k k k k k k k k u u u u u ξ'''??-?+????-?-?+?='-----+-, ),(11+-∈k k k z z ξ. (44)
显然当?=?k )1 , ,1 ,0(-=n k ，即等间距情形时，由式(44)得到带余项的中央差分式
)
(! 32211k k k k u u u u ξ'''?-?-='-+, ),(11+-∈k k k z z ξ. 对于边界点0z ，因为
+'''?+''?+'?+=?+=0
30
020000001! 32)(u u u u z u u
+'''?+?+''?+?+'?+?+=?+?+=0
31002
1001001022! 3)(2)()()(u u u u z u u
所以可得带余项的三点微分表达式
)
(! 3)(])[()(01
0101002021012102200ξu u u u u '''??+?+????-?+?-?+?+?-=', ),(200z z ∈ξ. (45)
当?=?=?21时，可得
)
(! 3234020120ξu u u u u '''?+?-+-=', ),(200z z ∈ξ.
同理，对于边界点n z 可有
)
(! 3)()(])[(1
21212221121221212n n n n n n n n n n n n n n n n n u u u u u ξ'''??+?+????+?+?-?-?+?='--------------， (46)
其中),(2n n n z z -∈ξ. 当?=?=?--12n n 时，有 )
(! 3243221n n n n n u u u u u ξ'''?+?+-='--, ),(2n n n z z -∈ξ. 综合上述，对于不等间距格点，有如下准二阶精度的三点差分格式
)(])[()(101002021012102200?+????-?+?-?+?+?-≈
???
????u u u z u , (47) )()(1112212121k k k k k k k k k k k k u u u z u ?+????-?-?+?≈
???
????----+-, (1 ,,1 -=n k ) (48) )()(])[(1212221121221212------------?+????+?+?-?-?+?≈
???
????n n n n n n n n n n n n n n u u u z u . (49)
当?=?k ) , ,1 ,0(n k =时，得等间距格点的二阶精度的三点数值微分公式 ?-+-≈
???
????2340120u u u z u , (50)
?-≈
???
????-+211k k k u u z u , (1 ,,1 -=n k ) (51)
?+-≈
???
????--24321n n n n u u u z u . (52)
式(50)～(52)实质上就是式(40)～(42)。利用Lagrange 插值多项式的方法，也能得到式(47)～(49)，这里不再赘述。对于式(47)～(49)，我们可给出另外一种表达式如下
12120010100
)()
1(z z u u z z u u z u ---+--+≈???
????αα, (53) k k k k k k k k k k
k
z z u u z z u u z u ---+--≈???
????++--1111)1(αα, (1 ,,1 -=n k ) (54) 112121)1()
(--------++---≈???
????n n n n n n n n n n n
z z u u z z u u z u αα. (55)
其中
020
11000z z z
z --=?+??=
α, 1111-++---=?+??=k k k
k k k k k z z z
z α, (1 , ,1 -=n k ),
1-=n n αα.
由此可知，上述三点公式实质是左微商（向后差）和右微商（向前差）的加权平均，即式(54)的几何意义就是如图2中所示的点B 处函数的斜率BT （在B 点处的切线）可以用弦线AB 的斜率与弦线BC 的斜率的加权平均来近似，所以这种不等间距差分法又称加权平均法。若记
k k k
k k k k z z u u u d --=??=
++11, (1 , ,1 ,0 -=n k ).
则上述公式还可写成如下更为简洁的形式 10000)()1(d d z u αα-++≈???
????,
k k k k k d d z u )1(1αα-+≈???
????-, (1 ,,1 -=n k ) 12)1()(--++-≈???
????n n n n n d d z u αα.
z
z k -1 z k z k +1
图 不等间距差分的几何意义
Fig. Geometrical significance of
u
下面给出式(47)～(49)或式(53)～(55)的几何意义更为清晰的另外一种表达式。虽然这个表达式可以从式(47)～(49)或式(53)～(55)导得（拼凑复杂），但我们将采取另外的办法。这不仅仅是因为要细致深入的讨论，而且因为推导过程中的结果在后面的讨论中仍然需要。
因为根据Taylor 展开有(1 ,,1 -=n k )
-'''?-''?-?-='+k
k
k k k k k k u u u u u ! 3221, (56) +'''?-''?+?-='----k
k k k k k k k u u u u u ! 3221
111, (57)
所以
-'''??-''?-?-???? ??--+--='--++--k
k k k k k k k k k k k k k k u u z z u u z z u u u 124212211
1111＋, (58) -'''???-?-''?-?---='-----k
k
k k k k k k k k k k k u u z z u u u 62212111111＋＋＋. (59)
由此得
+'''??------+--='--+-+++--k
k
k k k k k k k k k k k k k k
u z z u u z z u u z z u u u 6111111111.
同理可得边界点处的三点微分表达式。综合就有如下三点差分格式 1212020201010z z u u z z u u z z u u z u -----+--≈
???
????, (60)
11111111-+-+++-------+--≈
???
????k k k k k k k k k k k k k z z u u z z u u z z u u z u , (1 ,,1 -=n k ) (61)
21212211-------------+--≈
???
????n n n n n n n n n n n n n z z u u z z u u z z u u z u . (63)
上三式是与式(47)～(49)或式(53)～(55)完全等价的，但它们的几何意义却是非常不同的。式(60)～(61)的几何意义更为清晰，就是如图2所示，A, B, C 是函数u 上的任意三点，它们构成一个三角形，其中任一点处函数的斜率近似等于与该点相邻两个边的斜率之和减去对边的斜率。本书就是根据式(60)～(61)来计算垂直差分的。
一阶的差分格式，除了向前差和向后差两种格式外，由式(58)和式(59)还可得另外两种一阶的差分格式，即
?
???
??--+--≈???
????++--k
k k k k k k k k z z u u z z u u z u 111121, (64)
1111----≈
???
????k k k k k z z u u z u ＋＋. (65)
显然，格式(64)的精度要好于格式(65)。需要特别注意的是，尽管是一阶精度，但在实际中，由于网格的间距是有限的且较大，因此，对于有限网格距的情况下，格式(61)未必比格式(64)的精度要高，有时甚至还差。这说明对于不等间距的差分格式的选取是很有讲究的，不经过精心的校验和比较，盲目地采取某一格式的做法是不可取的。这一点在数值模式的设计中表
现的更为突出。在垂直方向上，在早期的大气数值模式中一般是均匀网格，然而当代的数值模式却常常是不等间距的，因此，水平和垂直方向上差分格式的不协调性就是一个非常严重的问题。目前还无法从数值格式的构造上来解决这一问题，这个事实表明要彻底解决上述问题就必须采取均匀网格或网格分段均匀的设计方案。在实际当中，根据函数在不同区间所具有的性质，采取网格分段均匀的设计方法，可能是最为理想的。在这方面的深入讨论已超出本书的范围，我们将另文研究。
本书中还涉及到数值积分，用的是大家熟知的复化梯形求积公式。给定积分区间] ,[b a ，其上有格点n n x x x x , , , ,110- ，满足b x x x x a n n =<<<<=-110 ，于是
∑?
?
?
-=+=
=
=1
1
d )( d )( d )( )(n i x x x x b
a
i i
n
x
x u x x u x x u u I .
在] ,[1+i i x x 上，
?
+1
d )( i i
x x x
x u 用梯形公式近似，有
)]
()([2d )( 1 1++?≈=?
+i i i x x i x u x u x x u I i i .
其中,1i i i x x -=?+1 ,,1 ,0 -=n i . 所以有
∑∑-=+-=+?
≈=1
0110)]
()([2 )(n i i i i n i i x u x u I u I
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一、锋面系统与天气 冷锋和暖锋的判断方法： （1）气团的移动方向 (2)看锋面坡度 (3)看雨区范围及位置 (4)看符号 (5)看过境前后气压、气温变化 二、低（气旋）和高压（反气旋）系统 1、低压、高压是对天气系统气压状况的描述 气旋、反气旋是对天气系统气流状况的描述 锋面图示及雨区 冷气 团 运行 暖气团 运行 过境前 天气 过境时 天气 过境后 天气 常见实例 冷 锋 冷气 团主 动向 暖气 团移 动 暖气团 被迫抬 升 受单一暖气 团控制，气 温较高、气 压较低、天 气晴朗 阴天、下雨、 刮风、雨雪、 降温等天气。 气温下降，气 压升高，天气 转晴 我国北方夏季 的暴雨；冬、 春季节的大风 或者沙尘暴； 冬季爆发的寒 潮；一场秋雨 一场寒。 暖 锋 冷气 团后 退 暖气团 主动沿 锋面爬 升 受单一冷气 团控制，气 温较低，气 压较高，天 气晴朗 多形成连续 性降水 气温升高，气 压降低，天气 转晴。 一场春雨一场 暖；华南地区： 春暖多晴，春 寒雨起。 准 静 止 锋 冷暖气团势相 当，使锋面来回 摆动 降水强度小，多形成阴雨连绵的天气。持续 的时间长。 夏初：长江中 下游地区的梅 雨；冬季，贵 阳多阴雨天气
2、低压、高压控制下大气的垂直运动特征与天气的关系 气旋反气旋定义低气压中心形成的大型空气“旋涡”高气压中心形成的大型空气“旋涡” 成因气流由四周向中心运动时,受地转 偏向力影响,气流的运动方向发生偏转 而形成“旋涡”。 气流由四周向中心运动时,受地转 偏向力影响,气流的运动方向发生偏转 而形成“旋涡”。 中心气流垂 直 上升下沉 水 平 运 动 北半球 逆时针辐合 (右手) 南半球 顺时针辐合 (左手) 北半球 顺时针辐散 (右手) 南半球 逆时针辐散 (左手) 天气特 点 阴雨天气 天气晴朗 成 因 中心气流上升，气温下降，水汽容易凝结。中心气流下沉，气温升高，水汽不能凝结。 对我国影响夏秋季节，我国东南沿海地区的台风天气 就是在气旋的控制下而形成的。 我国夏季长江流域地区炎热干燥的伏旱 天气；北方秋高气爽的天气。 图示 北半 球为 例 三、锋面气旋的判读及天气特征(以北半球为例) 近地面气旋一般与锋面联系在一起，形成锋面气旋。它主要活动于温带地区，因而也称温带气旋。 1．锋面位置的判断：锋面出现在低压槽中，锋线往往与低压槽线重合，如图中AB和CD处。 2．锋面附近的风向：根据北半球风向的画法，可确定锋面附近的风向，如图 中F、G处为偏北风，E、H处为偏南风。 3．锋面类型及移动：图中F、G处都在锋面的北侧(纬度较高的地区)，为冷气 团，E、H则相反，为暖气团。根据图中E、F、G、H各处的风向及冷暖气团的性 质，可确定AB为冷锋，CD为暖锋。而且锋面应随气流呈逆时针方向移动。 4．天气特点 由图中可知，气旋的前方CD为暖锋控制，故在锋前G处等地出现宽阔的暖锋云系及相伴随的连续性降水天气；气旋的后方AB为冷锋控制，故在锋后F处等地出现比较狭窄的冷锋云系和降水天气。
第三节常见天气系统 执教老师：蒋卫兴 上课班级：高一 (10)班 上课日期：2009年12月10日 一、课标要求： 1.运用简易天气图，简要分析锋面、低压、高压等天气系统的特点。 2.以某种自然灾害为例，简述其发生的主要原因及危害。 二、教材分析： 本节由三部分组成：锋与天气、低压（气旋）、高压（反气旋）。 这三部分的内容都是先介绍一些基本概念，如：气团（冷气团、暖气团）、锋（锋面、锋线）、低压（气旋）、高压（反气旋）、高压脊、低压槽等，再进一步明确受这些天气系统的影响，会带来怎样的天气或天气会有怎样的变化过程。最后都安排有一活动，这些活动既可以让学生运用所学的知识解决问题，又突出了学习对生活有用的地理。 两个案例——台风、寒潮，是本节所学的天气系统带来的两个天气实例，它们属于自然灾害中的气象灾害，它们的发生机制和规律与本节所学的天气系统息息相关。简易天气图的识读。这是对第一部分知识掌握情况的检测，可以由教师组织学生对教材中的活动展开讨论和对图2.24锋面气旋进行天气状况分析。 三、三维教学目标 （一）知识与技能 1.了解气团（冷气团、暖气团）的概念；理解锋的概念与分类；理解低压（气旋）、高压（反气旋）、高压脊、低压槽的概念。 2.从气温、气压、湿度、降水、风等几个方面分析各种天气系统的形成及其气流特点，并综合出各种天气系统控制下的天气状况。 3.能运用简易天气图，说明天气系统的活动特点。 （二）过程与方法 1.让学生能阅读和简单分析天气图，解释天气变化现象。 2.用案例说明气象灾害发生的原因和危害。 3.结合我国常见的天气系统说明其对人们生产和生活的影响。 （三）情感、态度与价值观 1.激发学生探究科学的兴趣和动机。 2.培养学生唯物主义的认识观，培养求真、求实的科学态度。 3.提高地理审美情趣。 四、教学重点 1.冷锋的形成及其天气过程。 2.气旋和反气旋的形成，气流特征及其天气特点。 五、教学难点 1.冷锋与暖锋的判断，理解冷锋天气与暖锋天气。
关于测距的气象改正 这是电磁波测距最重要的改正，因为电磁波在大气中传输时受气象条件的影响很大。实质是大气折射率对距离的改正，因大气折射率与气压、气温、湿度有关，因此习惯叫气象改正。1有关公式 ⑴光在真空中传播速度c0=299792458±1.2(m/s) (25) 1975年国际大地测量与地球物理学联合会（IUGG）第十六届年会。 如果测定空气的折射率n，则可求出空气中的光速c=c0/n (26) ⑵光在空气中的折射率与波长关系式（色散公式）柯希（Cauchy）公式： (27) 1963年IUGG决定使用巴雷尔-西尔(Barrell-Sears)给出的实用公式： (28) 上式是在温度00C，气压760mmHg毫米汞柱高（或1013.2mb毫帕）， 0﹪湿度，含0.03﹪CO2的标准大气压条件下的单一波长(单位μm)的光折射率与波长关系式，也称巴雷尔-西尔公式. ⑶ (狭窄光谱) 群速的空气中折射率与波长关系式 (29) 在标准大气压条件下 (30) ⑷光(狭窄光谱)在空气中的折射率随着温度、气压和湿度而变化,有如下近似关系，柯尔若希（Kohlrousch）公式 (31) 式中：是温度为t0C，气压为p和水蒸气为e时空气的折射率, p和e的单位为mmHg。 由(30)式计算， α为空气膨胀系数，α=1/273.16=0.003661 2气象改正 将测距仪采用的波长λ代入(30)式可求出 ,再由测边时的气象条件由(31)式可求出大气折射率n,．．．。 其实在设计测距仪时，都采用假定大气状态，例如DCH2型测距仪，红外光的波长λ=0.83μm,代入(30)式 =1.00029473。假定大气状态是t=150C,P=1.013hPa(百帕)，在红外测距仪中(31)式中第三项（湿度）影响很小可忽略不计，将 =1.00029473，t=150C,P=1.013hPa(百帕)代入(31)式得 =1.000279。 由(26)式，(1)式写成 (32) 上式对n取微分，并换成有限增量得 (33) 设D/观测得斜距，D//经气象改正后斜距，ΔDn气象改正数， (34) (35) 把有关数据代入得DCH2型测距仪气象改正数计算公式， (36) D/以km为单位,P以hPa(百帕)。 由于各种型号的测距仪所采用的波长和假定大气状态各不相同，所以气象改正公式也不会一样。 又例如DI20测距仪，红外波长λ=0.835μm,
常见的天气系统知识点 归纳 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
第三节常见的天气系统 一、锋面系统 1、定义： 气团：水平方向上温度、湿度等物理性质分布比较均一的大范围空气 暖气团：温度高，湿度大，气压低，单一暖气团控制下以晴暖天气为主。 冷气团：温度低，湿度小，气压高，单一冷气团控制下以晴冷天气为主。 锋面：冷暖气团的交界面 锋线：锋面与地面相交的线。 锋：锋面和锋线统称为锋。 2、锋面的特征 ①锋面是一个狭窄而倾斜的过度地带，锋面上方一定是暖气团，锋面下方一定是冷气团； ②锋两侧是个温度和湿度差异很大的地带，锋两侧气团温度、湿度等性质差别愈大，锋面的倾角愈小； ③锋面附近是个天气变化剧烈的地带 3、锋的分类与天气特征 歌诀法记忆冷锋、暖锋及准静止锋的主要区别： 黑色三角冷冰冰，降温下雨刮大风。（冷锋）
符号半圆暖融融，连续降水锋前成。（暖锋） 三角半圆线居中，阴雨连绵慢移动。（准静止锋） 比较冷、暖锋控制下形成的锋面雨带（雨区）位置的差异：冷锋（降水位置在锋后）、暖锋（降水位置在锋前） 锋前和锋后的判断方法： 主动气团移动的方向是锋前，反之，是锋后 二、低（气旋）和高压（反气旋）系统 1、低压、高压是对天气系统气压状况的描述 气旋、反气旋是对天气系统气流状况的描述 2低压（气旋）：等压线闭合，中心气压低于四周气压 高压（反气旋）：等压线闭合，中心气压高于四周气压 2、低压、高压控制下大气的垂直运动特征与天气的关系
3、气旋与反气旋控制下的不同地区大气的水平运动特征(左、右手法则) 用手势判断气旋与反气旋 北半球的气旋、反气旋用右手表示，右手半握，大拇指向上，表示气旋中心气流上升，其他四指表示气流呈逆时针方向流动；大拇指向下，表示反气旋中心气流下沉，其他四指表示气流呈顺时针方向流动（如上图所示） 南半球的气旋、反气旋用左手表示，方法与北半球类同。 歌诀记忆气旋，反气旋的主要区别: 中低周高气涡旋，低空辐合高空散。 北逆南顺中间升，气旋过境天难晴。 中高周低反涡旋，高空辐合低空散。
实习十四测距仪常数的测定 电磁波测距仪是光、机、电三者的统一体，仪器构件的位移与元件的老化都可能带来常数的变化，而常数正确与否将直接影响到测量成果的准确性，因此作业前应对仪器常数进行精确测定。 测距仪加常数是测距信号在传输路径上起、迄零点与仪器几何中心不一致（包括反射镜）而产生的。用户所指的加常数，实质上是剩余加常数。 乘常数是一个与距离成正比的比例因子，其产生的原因很多，主要有频率漂移、相位不均和幅相误差等影响。对于长距离的测量影响特别显著。 测距仪常数的测定主要是剩余加常数（也称加常数）和乘常数两项。测定仪器常数的方法很多，在此仅以解析法测定加常数为例。 一、实习目的 1．了解用六段解析法和六段比较法测定仪器常数的作业过程。 2．学会六段法测定仪器加常数的记录和测距改正计算。 二、实习要求 1．要复习好有关内容，做好作业前的一切准备工作。 2．每个人要有明确分工，各自完成所承担的任务，要服从统一指挥。 3．每人作一份记录表格并作测距改正计算。 三、仪器及工具 领用全站仪主机一台、反射棱镜（单棱镜）二个、脚架七个、基座六个、电池一个、温度计一支、气压计一个、记录板一块、测伞二把、细麻绳七根；自备铅笔、小刀、记录手薄。 四、实习步骤 六段解析法是在一个长度为未知的直线上进行，全长划分为六段，应用全组合观测法观测21个线段，经过平差计算，求得仪器的加常数。 1．置一条直线（其长度大约几百米至一公里左右），将其分为六段（见图2-6）。 图2—6 分段原则： （1）21个被量测的长度应均匀分布于仪器的整个测程以内。但考虑到需要获得最佳的观测成果（为了避免气象条件对长测线的影响，整个测线长度最好选取仪器的最佳测程之内），故不宜过长。 （2）应使21个被测距离的不足半波长的尾数（即各段距离的米、分米数）尽可能均匀分布在半波长内，以便由平差所得的距离改正数的分布图象，可以粗略判断仪器的周期误差是否明显存在。 2．观测 将仪器设置在基线的0号点，棱镜依次架设于1号点、2号点、……、6号点，分别测
常见的天气系统1课时 ●教学目标 知识目标 1.了解锋面系统、低压系统、高压系统的特点。 2.掌握简易天气图的阅读。 能力目标 1.学会识读电视天气预报节目中常出现的简易天气图，听懂每天电视台播放的天气形势预报。 2.掌握各天气系统活动规律和处在不同天气系统及其不同部位的天气特点，利用天气图进行天气形势分析预报。 情感、态度与价值观目标 1.通过本节课学习，让学生懂得学科学、爱科学，献身气象事业，为“四化”建设服务。 2.能将所学知识运用于实际，服务于社会。 ●教学重点 1.掌握常见天气系统的特点。 2.简易天气图的阅读。 ●教学难点 1.理解冷锋、暖锋与天气的关系。 2.低压系统、高压系统与天气的关系。 ●教学方法 1.采用理论联系实际的方法，让学生课前观看中央电视台《新闻联播》之后的《天气预报》节目，注意主持人对天气形势的分析。 2.本节教学以识图、辨图、启发诱导、精讲多练为主。 ●教具准备 城市天气预报挂图、录像带、投影仪。 ●课时安排 一课时 ●教学过程 ［导入新课］ 天气是时刻变化的，而天气又与人们的日常生活和生产关系十分密切，因此，全国各地的广
播电台和电视台，每天都要播放多次天气预报。在每天的电视天气预报节目里，除城市天气预报外，还有天气形势预报。我们常可以听到主持人说“受冷锋天气系统影响，未来两天我国大部分地区出现降温、大风等天气”或”受高压系统影响，我国大部分地区出现‘秋高气爽’的好天气”等，像冷锋、高压系统、热带气旋等都是影响天气的天气系统。这节课我们就来了解一下这些常见的天气系统。 ［讲授新课］ 2.5 常见的天气系统(板书) 各个天气系统都有其生长、移动和消亡的规律，而且与各种不同的大气运动有着密切的联系，故而出现不同的天气。我国幅员辽阔，不仅同一地点不同时间的天气有晴、阴、雨、雪等变化，而且同一时间不同地区的天气也各不相同。这就是不同天气系统的影响或处于天气系统不同部位的缘故。影响我国的几种主要天气系统是锋面系统、低压系统、高压系统等。下面我们首先来学习锋面系统。 一、锋面系统(板书) 锋面系统是影响我国的主要天气系统，我国的降水和一些灾害性天气大都与锋面有联系，那什么是锋面呢？ 1锋面的定义(板书) 锋面示意图冷暖气团的交界面叫锋面，锋面亦称锋区，其水平范围可由几百米到几千千米。 由于冷空气密度大，暖空气密度小，当冷暖气团相遇时，一般是冷气团在锋面下面，暖气团在锋面上面。因为锋面两侧的温度、湿度、气压、风等都有明显的差别，所以在锋面附近常伴有云、雨、大风等天气。锋面一般可分为冷锋和暖锋。我们首先来了解一下冷锋。2.冷锋(板书) 请同学们阅读图2.19“冷锋与天气”，注意观察冷锋的表示方法。
4.3距离观测值的改正和光电测距仪的检验 第一类仪器本身所造成的改正：加常数 置平 乘常数（频率） 周期误差 第二类大气折光而引起的改正：气象 波道弯曲 第三类归算方面的改正：归心（下册P95） 倾斜和投影到椭球面上（下册P25） 说明：由于现在测距仪的性能和自动化程度不同，测距仪的精度要求也各异，故有些改正可不需进行，有的在观测时只需在仪器中直接输入有关数值或改正值即可。 光电测距仪的检验 《光电测距仪的检定规范》CH8001。 4.3.1气象改正n D ? 这是电磁波测距最重要的改正，因为电磁波在大气中传输时受气象条件的影响很大。实质是大气折射率对距离的改正，因大气折射率与气压、气温、湿度有关，因此习惯叫气象改正。 1有关公式 ⑴光在真空中传播速度c 0=299792458±1.2(m/s) (25) 1975年国际大地测量与地球物理学联合会（IUGG ）第十六届年会。 如果测定空气的折射率n ，则可求出空气中的光速c=c 0/n (26) ⑵光在空气中的折射率与波长关系式（色散公式）柯希（Cauchy ）公式： 421λ λC B A n +++= (27) 1963年IUGG 决定使用巴雷尔-西尔(Barrell-Sears)给出的实用公式： 4 7 2 7 7 10136.010288.161004.28761λ λ ---?+ ?+ ?+=n (28) 上式是在温度00C ，气压760mmHg 毫米汞柱高（或1013.2mb 毫帕）， 0﹪湿度，含0.03﹪CO 2的标准大气压条件下的单一波长(单位μm)的光折射率与波长关系式，也称巴雷尔-西尔公式. ⑶ (狭窄光谱) 群速的空气中折射率与波长关系式 42531λ λC B A n g +++= (29)
精密导线测量边长改正高程归化投影改化 (2011-07-30 23:03:29) 转载▼ 标签： 分类：工程测量 精密导线 测量 边长 改正 杂谈 整个地铁建设过程中，测量起到关键的作用，它相当于人的眼睛
指引着开挖方向,测量方法与精度直接关系到隧道最终是否能够按照要求贯通。地面控制网在整个测量过程起到框架作用，对精度要求高，工作量大，其中精密导线测量（包括近井导线测量）几乎贯穿于整个测量过程。 精密导线网边长应进行气象改正、仪器加（乘）常数改正、平距改正、边长的高程归化和投影改化。 1、气象改正，根据仪器提供的公式进行改正；也可以将气象数据输入全站仪内自动改正。 2、仪器加、乘常数改正值S，应按下式计算： 式中：So——改正前的距离 C——仪器加常数 K——仪器乘常数
3、利用垂直角计算水平距离D时应按下式计算： 式中： K：大气折光系数；
S：经气象改正、加（乘）常数改正后的斜距（m）; R：地球平均曲率半径（m）; f：地球曲率和大气折光对垂直角的修正量（"）； p：弧与度的换算常数，206265（"） 4、高程归化。归化到城市轨道交通线路测区平均高程面上的测距边长度D，应按下式计算： 式中： ：测距两端点平均高程面上的水平距离（m）；
Ra：参考椭球体在测距边方向法截弧的曲率半径（m）； Hp：现有城市坐标系统投影面高程或城市轨道交通工程线路 的平均高程（m）； Hm：测距两端点的平均高程（m）； 地铁工程精密导线网高程归化的影响非常小，基本可以忽略不计... 5、投影改化：测距边在高斯投影面上的长度Dz，按下式计算： 式中： Ym：测距边两端点横坐标平均值（m）； Rm：测距边中点的平均曲率半径（m）; ：测距边两端点近似横坐标的增量（m） 这里要特别说明的是，上式中的Y值的几何意义是：该点到城市坐标系投影子午线的距离（并非是该点的城市坐标的Y值）。这个距离可以用近似公式计算：
第二章第三节、常见的天气系统 知识结构： 1、气团 水平方向上温度、湿度等物理性质分布比较均一的大范围空气，叫做气团。 气团类型冷气团暖气团 图示 与移经地区的温度 比较 低高 湿度小大 密度大小 与锋面的位置关系在锋面以下在锋面以上 所以，冷气团温度不一定低，暖气团温度不一定高。 20℃ 25℃ 移动方向 10℃ 17℃ 移动方向 常 见 天 气 系 统 锋面系统 锋面气旋 冷气团 暖气团 暖锋 冷锋准静止锋 天气 反气旋 气旋 低压槽 低压 高压 天气
项目详情 图示 锋面冷暖性质不同的两种气团相遇形成的交界面，是一个狭窄而又倾斜的面 （自地面向高空冷空气一侧倾斜） 锋线锋面与地面的交线 天气特点锋面附近常伴随云、大风、降水等天气 雨区分布降水主要分布在冷气团一侧 ※特别提醒： （1）在单一冷气团控制下，多晴朗天气。冷暖气团交界处，天气复杂多变。 （2）锋面经常会带来天气的变化，但不一定产生降水。锋面附近是否产生降水，不仅取决于是否有上升气流，还与锋面上方暖气团的湿润程度有关。如果暖气团比较干燥，水汽凝结成的水滴很小，空气的浮力能够托起这些水滴，就只会形成一些云。例如，北方春季受冷锋影响出现大风、沙尘暴天气，但很少有降水。
依据：在锋面移动过程中，根据冷暖气团所占的主次地位的不同，可以将锋分为冷锋、冷锋暖锋准静止锋 概念冷气团主动向暖气团移 动的锋暖气团主动向冷气团移动 的锋 冷暖气团势力相当的锋 图示锋图 天气图 符号 锋面坡 度大小大小较小 降水强 度 大，多为狂风暴雨小，多为连续性降水小，多为连续性降水 雨区位 置 主要在锋后主要在锋前延伸到锋后很大范围 天气特征过 境 前 单一暖气团控制 温暖晴朗 单一冷气团控制 低温晴朗 单一气团控制 天气晴朗 过 境 时 阴天、下雨、大风和降温连续性降水或雾暖气团爬升，形成降水 过 境 后 气压上升，气温下降，天 气转晴 气温上升，气压下降，天气 转晴 单一气团控制 天气晴朗
常见的天气系统练习题 右图中甲地位于低气压中心，读图回答1～2题。 1．图中四点受暖气团控制的是（） A．①③B．②④ C．①④D．②③ 2．下列叙述正确的是（） A．甲地盛行下沉气流 B．此图是北半球的锋面气旋 C．②地吹偏南风，③地吹偏北风 D．③地出现连续性降水 3．我国北方广大地区“秋高气爽”的天气，是下列哪个影响的结果 A．冷锋 B．暖锋 C．气旋 D．反气旋 4．读图，A、B、C、D几种天气系统中，能形成我国东南沿海夏秋季台风天气的是 5．冷锋和暖锋的共同点有 A．降水都发生在锋前 B．过境时气压升高 C．暖空气均位于锋面以下D．过境时天气常有风云雨雪等 6．指出在准静止锋控制下形成的天气现象 A．贵阳冬季的阴雨天气Ｂ．北方夏季的暴雨天气 C．长江中下游夏季的伏旱天气Ｄ．我国冬季的寒潮天气 7．在气压梯度力，地转偏向力和摩擦力的共同作用下，北半球近地面低压中心的空气（） A．按逆时针方向辐散B．按逆时针方向辐合 C．按顺时针方向辐散D．按顺时针方向辐合 8．可以促使气流上升，带来降水的是（） A．高压与低压 B．气旋与反气旋 C．冷锋与暖锋 D．迎风坡与背风坡 9. 2006年重庆地区遭受100年一遇的特大干旱主要是下列哪个天气系统的影响：（）
10．从该天气系统所处半球和气压分布看，它属 A ．北半球，高气压 B ．北半球，低气压 C ．南半球，高气压 D ．南半球，低气压 11．若该天气系统控制我国大部分地区，我国的天气为 A ．伏旱天气 B ．梅雨天气 C ．出现台风 D ．寒冷天气 12．当该天气系统位于上海正东方向海面时，上海市吹 A ．东北风 B ．西北风 C ．东南风 D ．西南风 13．当暖锋过境时，常出现的天气状况是 （ ） A ．连续性降水 B ．沙尘暴天气 C ．狂风暴雨 D ．晴朗天气 14.“曹操立不起营寨，心中忧惧……子伯曰：‘连日阴云布合，朔风一起，必大冻矣……’……是夜北风大作，操尽驱兵士担土泼水……比及天明，沙土冻紧，土城已筑完。”造成选文所述天气变化的是（ ） A ．准静止锋 B ．冷锋 C ．暖锋 D ．暖气团 15．我国下列天气现象与成因对应正确的是（ ） A ．北方夏季的暴雨——反气旋 B ．江淮地区梅雨——反气旋 C ．台风——热带气旋 D ．冬季寒潮——反气旋 16.下图中表示南半球的是 A.①② B.②③ C.②④ D.①③ 分析某地5月5日前后几天的天气变化资料统计图，回答 17～19题。 17.这次天气变化过程最可能是由 A.反气旋影响 B.冷锋影响 ① ② 1008 1010 1012 1014 单位：百帕 ③ ④
测距边长改正计算 测距仪测距的过程中，由于受到仪器本身的系统误差以及外界环境影响，会造成测距精度的下降。为了提高测距的精度，我们需要对测距的结果进行改正，可以分为三种类型的改正：仪器常数的改正、气象改正和倾斜改正。 仪器常数改正 仪器常数包括加常数和乘常数。 加常数改正：加常数K产生的原因是由于仪器的发射面和接收面与仪器中心不一致，反光棱镜的等效反射面与反光棱镜的中心不一致，使得测距仪测出的距离值与实际距离值不一致。因此，测距仪测出的距离还要加上一个加常数K进行改正。 乘常数改正：光尺长度经一段时间使用后，由于晶体老化，实际频率与设计频率有偏移，使测量成果存在着随距离变化的系统误差，其比例因子称乘常数R。我 们由测距的公式可以看出，如果光尺长度变化，则对距离的影响是成比例的影响。所以测距仪测出的距离还要乘上一个乘常数R进行改正。 对于加常数和乘常数，我们在测距前先进行检定。目前的测距仪都具有设置常数的功能，我们将加常数和乘常数预先设置在仪器中，然后在测距的时候仪器会自动改正。如果没有设置常数，那么可以先测出距离，然后按照下面公式进行改正： 气象改正 测距仪的测尺长度是在一定的气象条件下推算出来的。但是仪器在野外测量时的气象条件与标准气象不一致，使测距值产生系统误差。所以在测距时应该同时测定环境温度和气压。然后利用厂家提供的气象改正公式计算改正值，或
者根据厂家提供的对照表查找对应的改值。对于有的仪器，可以将气压和温度输入到仪器中，由仪器自动改正。 倾斜改正 由于测距仪测得的是斜距，应此将斜距换算成平距时还要进行倾斜改正。目前的测距仪一般都与经纬仪组合，测距的同时可以测出竖直角α或天顶距z，然后按上面公式计算平距。 测距仪的标称精度 测距误差可以分为两类：一类是与待测距离成比例的误差，如乘常数误差，温度和气压等外界环境引起的误差；另一类是与待测距离无关的误差，如加常数误差。所以一般将测距仪的精度表达为下面两种形式： m D = ± (A+B·10-6 D) 或 m D = ± (A+B·ppm·) 式中：A为固定误差，即测一次距离总会存在这么多的误差；B为比例误差系数，表示每测量一公里就会存在这么多误差。1ppm＝1mm/1km＝1×10-6；D为所测距离，单位km。 举例：如某台测距仪的标称精度为±（3mm+5ppm），那么固定误差为3mm，比例误差系数为5。 二、全站仪测距的温度和气压改正 通常是开机后将观测时的温度和气压输入全站仪，仪器自动对距离进行温度和气压改正。 测定气温通常使用通风干湿温度计，测定气压通常使用空盒气压表。气压表所用单位有mb（102Pa）和mmHg（133.322Pa）两种，而1mb＝0.7500617mmHg。气温读数至1度，气压读数至1mmHg。 小知识：《温度和气压对测距的影响》 在一般的气象条件下，在1Km的距离上，温度变化1度所产生的测距误差为 0.95mm，气压变化1mmHg所产生的测距误差为0.37mm，湿度变化1mmHg所产生的测距误差为0.05mm。湿度的影响很小，可以忽略不计，当在高温、高湿的夏季作业时，就应考虑湿度改正。 注意： 1、只要温度精度达到1度，气压精度达到27mmHg，则可保证1Km的距离上，由此引起的距离误差约在1mm左右。 2、当气温t＝35度，相对湿度为94％，则在1Km距离上湿度影响的改正值约为2mm。由此可见，在高温、高湿的气象条件下作业，对于高精度要求的测量成果，这一因素不能不予以考虑。 3、由于地铁轨道工程测量以“两站一区间”分段进行，从导线复测到控制基标测量，再到加密基标测量所涉及的距离测量都属短距离测量，上述改正值较小，
示范教案一(常见的天气系统1课时) ●教学目标 知识目标 1.了解锋面系统、低压系统、高压系统的特点。 2.掌握简易天气图的阅读。 能力目标 1.学会识读电视天气预报节目中常出现的简易天气图，听懂每天电视台播放的天气形势预报。 2.掌握各天气系统活动规律和处在不同天气系统及其不同部位的天气特点，利用天气图进行天气形势分析预报。 德育目标 1.通过本节课学习，让学生懂得学科学、爱科学，献身气象事业，为“四化”建设服务。 2.能将所学知识运用于实际，服务于社会。 ●教学重点 1.掌握常见天气系统的特点。 2.简易天气图的阅读。 ●教学难点 1.理解冷锋、暖锋与天气的关系。 2.低压系统、高压系统与天气的关系。 ●教学方法 1.采用理论联系实际的方法，让学生课前观看中央电视台《新闻联播》之后的《天气预报》节目，注意主持人对天气形势的分析。 2.本节教学以识图、辨图、启发诱导、精讲多练为主。 ●教具准备 城市天气预报挂图、录像带、投影仪。 ●课时安排 一课时 ●教学过程 ［导入新课］ 天气是时刻变化的，而天气又与人们的日常生活和生产关系十分密切，因此，全国各地的广播电台和电视台，每天都要播放多次天气预报。在每天的电视天气预报节目里，除城市天气预报外，还有天气形势预报。我们常可以听到主持人说“受冷锋天气系统影响，未来两天我国大部分地区出现降温、大风等天气”或”受高压系统影响，我国大部分地区出现‘秋高气爽’的好天气”等，像冷锋、高压系统、热带气旋等都是影响天气的天气系统。这节课我们就来了解一下这些常见的天气系统。 ［讲授新课］ 2.5 常见的天气系统(板书) 各个天气系统都有其生长、移动和消亡的规律，而且与各种不同的大气运动有着密切的联系，故而出现不同的天气。我国幅员辽阔，不仅同一地点不同时间的天气有晴、阴、雨、雪等变化，而且同一时间不同地区的天气也各不相同。这就是不同天气系统的影响或处于天气系统不同部位的缘故。影响我国的几种主要天气系统是锋面系统、低压系统、高压系统等。下面我们首先来学习锋面系统。 一、锋面系统(板书) 锋面系统是影响我国的主要天气系统，我国的降水和一些灾害性天气大都与锋面有联
测量实验报告 专业班级＿＿＿＿＿＿＿＿ 姓名＿＿＿＿＿＿＿＿ 小组＿＿＿＿＿＿＿＿ 河北农业大学
实验报告一水准仪使用 一、预做作业 1、水准测量是利用水准仪形成的＿＿＿＿＿＿在竖立与两点的水准尺上读得的＿ ＿＿读数减＿＿＿读数求得两点的高差。高差为正说明前视点＿（高、低），为负说明＿＿＿＿＿＿。 2、水准仪的望远镜由物镜、目镜、对光凹透镜和＿＿＿＿＿＿组成。物镜对光的目 的是看清＿＿＿＿＿，目镜对光的目的是看清＿＿＿＿＿。 3、视差是一种＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿现象。其产生 的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。消除视差的方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 4、水准尺上的注记是到＿＿米，水准尺读数应读＿＿位（＿＿是估读的），并在＿ ＿位标注小数点。无论正像、倒像均应由小到大读取。 5、转点应放尺垫，已知点未知点不放尺垫；所以尺垫的作用是＿＿＿＿＿、＿＿＿ ＿＿。观测时标尺应放在尺垫的＿＿＿＿＿处。 6、水准测量的操作步骤为：＿＿＿，＿＿＿＿＿＿，＿＿＿，＿＿＿。 7、在仪器正常状态下，圆水准气泡居中仅说明仪器＿＿＿＿＿＿，只有符合气泡居 中才说明＿＿＿＿＿。所以，微倾式水准仪每次读数前均应使＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 8、由于转动脚螺旋会改变仪器的高度，为了使前视读数与后视读数为同一高度的水 平视线，在后视读数与前视读数之间＿＿＿转动脚螺旋。 9、请将下图所示水准测量观测数据填入手薄，计算各站高差，经检核无误后，根据 水准点BM5的已知高程（20.000）计算待定点A的高程。 水准测量手薄
二、实习结果 两站观测结果 观测者：记录者：日期： 一站观测结果 观测者：记录者：日期：
高中教材《地理》（人教版·必修1）第二章《地球上的大气》 第三节“常见的天气系统”教学设计 教学目标： 1、知识与技能 （1）、通过本节课的学习使学生了解几种常见天气系统，能够说明这些天气系统是如何对所到达地区的天气产生影响的。 （2）、了解影响我国的天气系统，能够结合当地情况分析学校所在地曾发生的灾害性天气及其影响下的天气系统。 （1）、在学生学习过程中，培养学生判读原理示意图的水平。 （2）、在学生学习过程中，通过图像系统的判读，使学生初步形成地理的空间思维。 3、情感、态度与价值观 通过学习使学生更加注重天气变化与生产生活的关系，并能够准确解释引起当地天气变化的天气系统。 教学重点： 1、锋面系统对天气的影响。 2、气压系统对天气的影响。 教学难点： 1、锋面过境时，天气的变化过程。 2、天气图的判读，气旋、反气旋的气流状况。 3、“锋面气旋”两侧冷暖锋的成因。 教具准备：多媒体课件 课时安排：一课时 教学过程：
锋面系统设问：锋面的概念是什么？ 活动3：教师在黑板上画下图，让学生片 断准确的锋面图，并在准确的锋面图中说 出字母所代表的冷、暖气团名称。 以问题导 航，明确学 习目标，培 养学生提 取信息的 水平和合 作学习的 意识。 播放课件：动画，冷锋、暖锋的形成锋面 设问：冷锋、暖锋的概念是什么？ 播放课件：投影出冷锋、暖锋对比动画图 设问：冷锋、暖锋如何区别？ 播放课件：冷锋对天气的影响 （教师边讲边实行动画演示） 设问：冷锋过境前、时、后天气状况如何？ 设问：暖锋过境前、时、后天气状况如何？ 设问：影响我国天气的锋面是什么？ 学生观看动画，主动思考回答 学生分组讨论后，尝试回答 学生在教师的语言引导下推出冷 锋的天气情况，然后同理推导出 暖锋的天气情况，总结完成下表： 过境 前 过境 时 过境 后 冷 锋 暖 锋 低压︵气旋︶高压︵反气旋︶系统播放课件：气旋、反气旋动画，立体形成 及天气状况。（并准备画气旋、反气旋示 意图） 合作学习1：两名学生上黑板画气旋、反 气旋示意图，其他学生在座位上画。（教 师先画出气压分布图，节约时间） （以北半球为例） （教师语言点拨，引导学生画图） 学生带着问题观看课件，然后在 座位上画图 培养学生 识图、画图 的水平。 师生共同纠正学生画错的地方，教师讲原理、规律、判别方法，最后总结， 投影出表格： 项目气旋反气旋 气压分布 水平气流 状况 北半球 南半球 垂直气流状况 A B C D
常见的天气系统 一、锋面系统 1、定义： 气团：水平方向上温度、湿度等物理性质分布比较均一的大范围空气，叫气团。气团分冷气团和暖气团。 暖气团：温度高，湿度大，气压低，单一暖气团控制下以晴暖天气为主。 冷气团：温度低，湿度小，气压高，单一冷气团控制下以晴冷天气为主。 锋面：冷暖气团的交界面 锋线：锋面与地面相交的线。 锋：锋面和锋线统称为锋。 2、锋面的特征 ①锋面是一个狭窄而倾斜的过度地带，锋面上方一定是暖气团，锋面下方一定是冷气团； ②锋两侧是个温度和湿度差异很大的地带，锋两侧气团温度、湿度等性质差别愈大，锋面的倾角愈小； ③锋面附近是个天气变化剧烈的地带 3、锋的分类与天气特征 歌诀法记忆冷锋、暖锋及准静止锋的主要区别： a)黑色三角冷冰冰，降温下雨刮大风。（冷锋） b)符号半圆暖融融，连续降水锋前成。（暖锋） c)三角半圆线居中，阴雨连绵慢移动。（准静止锋） 比较冷、暖锋控制下形成的锋面雨带（雨区）位置的差异： ●冷锋（降水位置在锋后）、 ●暖锋（降水位置在锋前） 锋前和锋后的判断方法： 主动气团移动的方向是锋前，反之，是锋后 冷暖锋过境前、过境时及过境后的天气变化：
过境后温度和气压值的变化 【基础过关】 1．天气变化剧烈通常是因为位于( ) A．暖气团控制下 B．冷暖气团交界地带C．冷气团控制下 D．无气团控制的地区2．冷锋和暖锋的共同特点是( ) A．过境后天气转晴，温度升高 B．过境时气压升高 C．降水多发生在锋前 D．冷空气在锋面之下 3．下列天气现象中与冷锋影响无关的是( )
A．我国北方夏季的暴雨 B．我国秋冬季节爆发的寒潮 C．我国东南沿海的台风 D．近年来我国北方春季出现的沙尘暴天气 曹操立不起营寨，心中忧惧……子伯曰：“……连日阴云布合，朔风一起，必大冻矣……”……是夜北风大作，操尽驱兵士担土泼水……比及天明，沙土冻紧，土城已筑完。阅读以上材料，完成4～5题。 4．文中所说的最有可能的天气过程是( ) A．快行冷锋 B．暖锋 C．准静止锋 D．慢行冷锋 5．下图中能正确表示该天气系统的是( ) 【能力提升】 6．暖锋过境时常出现的天气是( ) A．产生连续性的降水 B．气温降低，气压升高 C．天气由阴转晴 D．气温上升，气压升高 7．下图中，ABCD纬度位置和下垫面情况大致相同，四个地点中处于冷锋过境后的是( ) 读”某市20XX年5月黄金周期间的天气变化资料统计图“，完成8～9题。 8．这次降水形成的原因是( ) A．气流下沉 B．气流对流上升 C．暖气团主动沿锋面爬升 D．暖气团被迫抬升 9．此系统对我国天气现象的主要影响还表现为( ) A．长江中下游地区的梅雨天气 B．东北、华北地区的夏季暴雨 C．东南沿海的台风天气 D．长江中下游地区的伏旱天气
建筑测量作业3(参考答案) 说明:本次作业对应于教材第5与第6章。 一、填空题(每空1分,共25分) 1.测量误差来源于 测量仪器的精度、 观测者技术水平 及 外界条件的影响。 2.观测条件相同时所进行的各次观测称为 等精度 观测,观测条件不相同时所进行的各次观测称为 不等精度 观测。 3.观测值中误差越大,观测精度越 低 。 4.系统 误差可以采用一定的方法加以消除, 偶然 误差不能消除,只能合理的处理观测数据,以减少其对测量成果的影响。 5.倍数函数中误差的计算公式 x Z m k m ?±= ,与差函数中误差的计算公式 22y x Z m m m +±= ,线性函数中误差的计算公式 22222221n n y x Z m k m k m k m +???++±= 。 6.导线的形式分为 闭合导线 、附合导线 与 支导线。 7.导线测量的外业包括 踏勘选点、角度测量、边长测量 与 连接测量 。 8.附合水准路线A123B 中,水准点A 、B 的高程分别为:H A =254.350m 、H B =257.215m ,又测得A 、B 两点的高差为h AB = +2.836m ,则其高差闭合差为 -0.029 m 。 9.闭合水准路线A123A 中,测得各测段的高差分别为h A1= +2.836m ,h 12= -3、 684m 、h 23= +4.216m ,h 34= -3.384m ,则其高差闭合差为 -0.016 m 。 10.导线测量内业计算的目的就是 求出待定导线点的平面坐标 。导线内业计算包括 角度闭合差的计算与调整 、 根据改正后的角值重新推算各边的坐标方位角 、坐标增量闭合差的计算与调整 与 计算待定导线点的坐标 。 二、名词解释与简答题(每小题5分,共35分) 1.什么叫中误差、允许误差、相对误差？ 答:中误差:各观测值真误差平方与的平均值的平方根。它不仅能衡量观测值的精度,还能明显反映出测量中较大误差的影响。 允许误差:又称极限误差,就是一组测量误差中允许出现的最大误差。规范中以允许误差作为限差,用于衡量观测值就是否达到精度要求的标准,也能判断观测值就是否存在错误。 相对误差:以中误差的绝对值与相应测量结果之比,且以分子为1的形式表示相对误差K 。用相对误差来衡量精度,可直观地瞧出精度的高低。 2、什么就是偶然误差？它的影响能消除不,为什么？ 答:偶然误差就是指在相同的观测条件下对某量作一系列的观测,其数值与符号均不固定,或瞧上去没有规律性的误差。 偶然误差的影响不能消除。因为在观测中受到仪器性能、观测者生理功能的限制及外界条件的影响,偶然误差不可避免地存在于观测值中,同时偶然误差不像系统误差具有直观的、函数的规律性,不能采取恰当的方法予以消除,只能用合理的数学方法处理观测数据,以减少其对测量成果的影响。 3.评定角度测量的精度能用相对误差不？为什么？
凯里学院旅游学院学生试讲教案 试讲人授课 年级 高一课时2课时课型单一课 学科地理教材及 章节 高中地理教材（必修1）第二章第一节 课题名称几种重要的天气系统 指导 教师 教材分析天气现象是人们能直接感受到的自然现象之一，与人们的生产生活密切相关。从教材的编排看，第二章教材遵循学生的认识规律、循序渐进，由于各种天气现象的产生与大气的热力状况，大气的运动有密切的联系，所以常见的天气系统是其中知识结构上重要的一环，本课是在综合两节内容的基础上阐述常见的天气现象成因，因此所讲内容对学生了解天气变化的最基本因素，普及天气预报知识具有积极意义。 学情分析高一的学生个性突出，富有好奇心，在心理上它们渴望自主探究和表现，对感兴趣的知识表现出高度热情并具有一定的团结协作能力，但学生的地理空间分析能力比较差，在实际生活中接触过各类天气现象，有强烈的参与意识与探究欲望，但认识不够深刻、全面需加以引导。 教学目标知识与技能 1.说出引起天气变化的主要天气系统。 2.了解气团（冷气团、暖气团）的概念；知道锋的概念与分类；理解低压（气旋）、高压（反气旋）、高压脊、低压槽的概念。 2.从气温、气压、湿度、降水、风等几个方面分析主要天气系统的形成及其气流特点，并总结出各种天气系统控制下的天气状况。 3.能运用简易天气图，说明天气系统的活动特点。 过程与方法 1.学生在知道冷、暖气团性质的基础上分析教材中各天气系统示意图，说出各天气系统的形成及其控制下的天气状况。 2.让学生能阅读和简单分析天气图，解释天气变化现象。 3.结合我国常见的天气系统说明其对人们生产和生活的影响。 情感、态度与价值观 1.激发学生探究科学的兴趣和动机。 2.增强学生读图分析能力，培养学生求真、求实的科学态度。 3.更关注生活地的天气现象。 知识点学习目标描述 知识点内容知识点学习目标具体描述 主要天气系统的概念说出气团，锋，气旋、反气旋的概念冷、暖气团的性质知道冷、暖气团的性质 锋与气旋、反气旋的形成及天气分析锋与气旋、反气旋的形成并总结归纳出锋与气旋、反气旋控制下的天气状况，能结合具体例子分析常见的天气系统对人们生产和生活的影响。
对于问题一，尤其是深井在井上大多数情况下是看不到反光镜的，可按以下步骤进行： H=S+△L h=H-(a-e)+b-f HB=HA-h (1)、对于图3-1-4，将测距仪严格置平，反光镜严格整至45o，然后井下在井底中 心附近移动反光镜，与井上保持联络直至测距仪收到信号为止，将测距仪严格垂直放置，同样在井底移动反光镜，与井上保持联络直至测距仪收到信号为止。 (2)、将井下的反光镜固定在井底中心，转动地面反光镜对于转动测距仪，直至测 距仪收到信号为止。同时测量出反光镜或测距仪的倾斜角度，在直角三角形中，知道了斜边长（S）和夹角（对应于小直角边D），则可求出直角边，即井深（L）。 即L=S+△L，以下分析△L对S的改正影响，△L=S-L=D2/2S，取D=0.01m,0.1m,1m 如果实在没有效果可以改变测量方法，鉴于深井淋水和雾气的影响，而且光电测距仪可视度低，可采用分段法，在井中某水平安置双面反光镜，分别在井口上下附近安置测距仪，测得两个光程S1和S2，则总光称S=S1+S2+△（△为镜厚），如图3-6。高差H的计算与前面方法相同。 对于问题2，也可以采取以下办法来减小对测井深的影响： (1)、减小温度对测量长度的影响，可采取加大通风风流，使得井上下气压温差尽 量缩小，或者采取多段测量视线温度，以得到测线附近平均温度的最准确值。 (2)、为减小滴水导致空气湿度变化对测距精度的影响，在淋水大的井筒，必须采 取挡水措施以保证视线附近空气湿度无太大变化。（如图3-1-7） 对与问题三：仪器的气象改正公式为：△Dn=(n1-n1)D n1：确定测尺频率时选用的气象参数计算的大气折射率 n2：用测距时的实际气象参数计算的大气折射率 在实际中测距仪说明书中均有计算公式，我们可以直接根据公式计算，也可根据说明书所附的诺模图或诺模图片求解。
常见的天气系统 右图中甲地位于低气压中心，读图回答1～2题。 1．图中四点受暖气团控制的是（） A．①③B．②④C．①④D．②③ 2．下列叙述正确的是（） A．甲地盛行下沉气流 B．此图是北半球的锋面气旋 C．②地吹偏南风，③地吹偏北风 D．③地出现连续性降水 3．我国北方广大地区“秋高气爽”的天气，是下列哪个影响的结果（）A．冷锋 B．暖锋 C．气旋D．反气旋 4．读图，A、B、C、D几种天气系统中，能形成我国东南沿海夏秋季台风天气的是（） 5．冷锋和暖锋的共同点有（） A．降水都发生在锋前 B．过境时气压升高 C．暖空气均位于锋面以下D．过境时天气常有风云雨雪等 6．指出在准静止锋控制下形成的天气现象（） A．贵阳冬季的阴雨天气Ｂ．北方夏季的暴雨天气 C．长江中下游夏季的伏旱天气Ｄ．我国冬季的寒潮天气 7．在气压梯度力，地转偏向力和摩擦力的共同作用下，北半球近地面低压中心的空气（）A．按逆时针方向辐散B．按逆时针方向辐合 C．按顺时针方向辐散D．按顺时针方向辐合 8．可以促使气流上升，带来降水的是（） A．高压与低压 B．气旋与反气旋 C．冷锋与暖锋 D．迎风坡与背风坡 9. 2006年重庆地区遭受100年一遇的特大干旱主要是下列哪个天气系统的影响：（） 10．从该天气系统所处半球和气压分布看，它属（） A．北半球，高气压B．北半球，低气压 C．南半球，高气压D．南半球，低气压 11．若该天气系统控制我国大部分地区，我国的天气为（）
A ．伏旱天气 B ．梅雨天气 C ．出现台风 D ．寒冷天气 12．当该天气系统位于上海正东方向海面时，上海市吹（ ） A ．东北风 B ．西北风 C ．东南风 D ．西南风 13．当暖锋过境时，常出现的天气状况是 （ ） A ．连续性降水 B ．沙尘暴天气 C ．狂风暴雨 D ．晴朗天气 14.“曹操立不起营寨，心中忧惧……子伯曰：‘连日阴云布合，朔风一起，必大冻矣……’……是夜北风大作，操尽驱兵士担土泼水……比及天明，沙土冻紧，土城已筑完。”造成选文所述天气变化的是（ ） A ．准静止锋 B ．冷锋 C ．暖锋 D ．暖气团 15．我国下列天气现象与成因对应正确的是（ ） A ．北方夏季的暴雨——反气旋 B ．江淮地区梅雨——反气旋 C ．台风——热带气旋 D ．冬季寒潮——反气旋 16.下图中表示南半球的是（ ） A.①② B.②③ C.②④ D.①③ 分析某地5月5日前后几天的天气变化资料统计图，回答17～19题。 17.这次天气变化过程最可能是由（ ） A.反气旋影响 B.冷锋影响 C.气旋影响 D.准静止锋影响 18.这次降水形成过程是（ ） A.气流下沉形成 B.气流对流上升造成 C.暖气团主动沿锋面爬升造成 D.暖气团被迫抬升造成 19.此系统易造成（ ） A.长江中、下游地区的梅雨天气 B.东北、华北地区的夏季暴雨 C.东南沿海的台风天气 D.长江中、下游地区的伏旱天气 读图7北半球某地等压线分布图，完成20～22题 四点中能正确表示风向的是（ ） A. A B. B C. C 21.形成风的直接动力是：（ ） A.地表冷热不均 B. 水平气压梯度力 C.摩擦力 D.地转偏向力 22.天气系统①过境时，常出现的天气是（ ） A.大风降温 B.阴雨天气 C. 秋高气爽 D.炎热干燥 23.夏季，长江中下游地区会出现“伏旱”天气。造成这种现象的天气系统是（ ） ① ② 1008 1010 1012 1014 单位：百帕 ③ ④