2018《大气探测学》课程重点 (1)

（完整版）《大气探测学》复习重点Part1 绪论1、大气探测学研究的定义、范围和特点定义：大气探测主要针对地球大气对表征大气状况的要素（即气象要素）、天气现象及其变化过程进行系统的、连续的观察和测定，并对获得的记录进行整理。

范围：大气探测分为近地面层大气探测（0~3000m）和高空大气探测（3000m以上）。

通常把1.5km以下高度的大气探测成为边界层大气探测。

特点：为天气预报、气象信息、气候分析、科学研究和气象服务提供重要的依据。

2、发展历程1643年托里拆利于发明水银气压表－－标志性仪器（精度：0.1hPa；相对误差：1/10000）1902年欧洲建立了第一个气象台站网（7个气象站、35个降水站）实现了时间和地域的同步连续观测1920s，出现了无线电探空仪，发展了高空风探测技术1940s开始，利用火箭使探测高度从平流层底部，对流层顶部扩展到了100公里的高度3、我国的地基探测系统（气象业务组织）国家基准气候站：一般300-400公里设一站，每天观测24次。

国家基本气象站：一般不大于150公里设一站，每天观测8次。

国家一般气象站：一般50公里左右设一站，每天观测3次或4次。

高空气象站：一般300公里设一站，每天探测2次，探测高度25~30km。

4、探测原理直接探测：感应元件与大气等被测对象直接接触，根据元件性质的变化，得到描述大气状况的气象参数。

遥感探测：根据波（电磁波、声波）在大气中传播过程中信号的变化，间接反演大气要素的变化。

分为主动遥感（发射能量）和被动遥感（不发射）5、大气探测仪器的性能指标灵敏度：指单位待测量的变化所引起的指示仪表输出的变化，仪器的灵敏度与它的感应原理有关。

精确度：是指测量值与实际值（真值）接近的程度，可以通过仪器误差的数值进行衡量。

惯性：指仪器的响应速率，它与电子仪器常用的时间常数的意义相同。

坚固性：平均无故障运行时间，对环境温、湿度的要求，电压波动允许范围，外装饰锈蚀的时间长短。

大气探测学（Atmospheric Observations）一、课程基本情况课程类别：学科基础课课程学分： 3 学分课程总学时： 48 学时，其中讲课： 44学时，实验（含上机）： 4 学时，课外 0 学时课程性质：必修开课学期：第2学期先修课程：大学物理适用专业：大气物理教材：孙学金等，大气探测学，气象出版社，2009。

开课单位：大气物理学院大气物理系二、课程性质、教学目标和任务大气探测是指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、连续的观测和测定，并对获得的记录进行整理的过程和方法。

大气探测学是大气科学专业的重要分支，是研究获取大气物理和化学性质的原理、技术和方法的一门学科。

通过这门课的学习，使学生掌握地面和高空各种气象要素的观测原理、方法、仪器结构、使用规范以及探测误差；熟悉我国正在建设的综合气象观测系统的设计方案、总体构成和发展趋势，并使学生了解国内外1990年代以来的主要大气探测技术。

本课程主要讲授常规气象站地基（云、能、天、温、压、湿、风、降水、蒸发、积雪、辐射、日照、大气电场、自动气象站）和高空（高空温、压、湿、风）探测技术，并简要介绍气象雷达和卫星观测技术。

三、教学内容和要求第1章绪论（2学时）1.1大气探测的发展史和趋势（1学时）（1）了解大气探测发展史；（2）理解大气探测对象和趋势；（3）掌握大气探测任务和特点；重点：大气探测任务和特点难点：大气探测的任务1.2气象观测工作的组织和“三性”要求（1学时）（1）了解气象观测的组织形式；（2）理解气象观测的基本流程及时间；（3）掌握气象观测的“三性”要求；重点：观测的“三性”要求难点：观测的“三性”要求第2章云的观测（4学时）2.1云的分类、特征及形成（2学时）（1）了解云分类的研究历史；（2）理解云的分类标准；（3）掌握云的名称及主要特征；重点：云的名称和主要特征难点：云的主要特征2.2云量的观测（1学时）（1）了解云量的定义；（2）理解云量的自动观测；（3）掌握云量的计算方法；重点：云量的计算方法和自动观测难点：云量的计算方法2.3云高的观测（1学时）（1）了解云高的定义；（2）理解云高的三种仪器观测方法；（3）掌握激光云高仪的探测原理；重点：云高的三种仪器观测方法难点：激光云高仪的探测原理第3章能见度的观测（2学时）3.1能见度及其影响因子（0.5学时）（1）理解能见度的影响因子；（2）掌握能见度的定义；重点：气象光学视程、能见度和有效水平能见度的定义；难点：气象光学视程的理解3.2能见度的目测（0.5学时）（1）理解夜间能见度目测方法；（2）掌握白天能见度目测方法；重点：白天能见度的定义及计算难点：白天能见度的观测方法3.3能见度的仪测（1学时）（1）掌握透射式能见度仪的探测原理；（2）掌握散射式能见度仪的探测原理；重点：基于布格-朗伯定律的能见度探测原理难点：散射式能见度仪的探测原理第4章天气现象的观测（2学时）4.1天气现象的分类和特征（1学时）（1）掌握天气现象的定义和符号；重点：降水现象、视程障碍现象和地面凝结现象；难点：不同视程障碍现象的区别4.2天气现象的仪测（0.5学时）（1）理解降水类型自动识别技术；（2）理解现在天气现象仪的工作原理；重点：现在天气现象仪工作原理难点：降水类型自动识别技术4.3闪电的测量（0.5学时）（1）掌握闪电定位的基本原理；（2）掌握大气电场测量的基本方法重点：定向法和时差法的基本原理，旋转式静电场仪的工作原理；难点：定向法和时差法的基本原理第5章温度的测量（4学时）5.1温标及测温要求（0.5学时）（1）掌握温标的换算；（2）掌握气象台站测温要求；重点：温度测量的高度、时间、精度和误差；难点：温标的换算5.2温度的仪器测量（2学时）（1）掌握玻璃液体温度表的测温原理及结构；（2）掌握金属电阻温度表的测温原理及结构；（3）掌握半导体热敏电阻的测温原理及结构；（4）掌握热电偶温度表测温原理及结构；重点：各种测温元件的工作原理及结构难点：各种测温元件的误差分析5.3热滞效应（1学时）（1）理解热滞效应的原因及热滞系数的含义；（2）掌握热滞误差的计算；重点：热滞系数和热滞误差难点：热滞误差计算5.4 气温测量的防辐射方法（0.5学时）（1）理解气温测量中防辐射的重要性（2）掌握气温测量中防辐射方法和设备重点：防辐射方法和设备难点：防辐射设备对气温测量的影响第6章湿度的测量（4学时）6.1湿度参数和测湿方法（0.5学时）（1）掌握各种湿度参量的定义及相互换算；（2）理解五种主要测湿方法的基本原理；重点：混合比、比湿、绝对湿度、水汽压、相对湿度、露（霜）点温度定义；难点：各种湿度参数之间的相互换算6.2热力学测湿法（1学时）（1）掌握干湿表测湿原理及结构；（2）理解干湿表系数和测湿误差；重点：干湿表测湿原理和干湿表系数的影响难点：干湿表测湿误差6.3吸湿测湿法（1学时）（1）掌握毛发湿度表测湿原理；（2）掌握三类电学测湿元件测工作原理；重点：毛发湿度表、高分子湿敏电容、碳膜湿度片和氯化锂湿度片测湿原理和结构难点：电学测湿元件工作原理6.4 露点和光学测湿法（1学时）（1）掌握露点仪的测湿原理和结构（2）理解红外湿度计的测量原理重点：露点仪和红外湿度计测湿原理难点：露点仪测湿原理6.5 测湿仪器的检定（0.5学时）（1）理解四种湿度检定方法的原理重点：四种湿度检定方法的原理难点：四种湿度检定方法的原理第7章气压的测量（3学时）7.1力平衡式测压（1学时）（1）掌握水银气压表测压原理和结构；（2）掌握空盒气压表测压原理和结构；（3）理解水银气压表的读数订正；重点：水银气压表和空盒气压表测压原理；难点：动槽和定槽水银气压表的操作和误差7.2气压传感器（1学时）（1）掌握振筒气压计的测压原理及结构；（2）理解硅压阻式气压传感器的测压原理及结构；（3）理解沸点气压计的测压原理及结构；重点：振筒气压计的工作原理及结构难点：振筒气压计的测压计算方法7.3海平面气压计算和气压表基准（1学时）（1）掌握海平面气压计算方法；（2）了解气压表的基准；重点：海平面气压计算方法难点：海平面气压计算方法第8章地面风的测量（4学时）8.1风的表示法及其测量方法（1学时）（1）掌握风向风速的表示法；（2）理解风的各种测量方法的基本原理；重点：风速（风级）、风向的定义及记录方法；难点：平均分风的计算8.2风向的测量（1学时）（1）掌握风向标的测风原理及结构；（2）掌握风向的转换方法及测量误差；重点：风向标的测风原理及结构难点：风向的转换方法8.3风速的测量（2学时）（1）掌握旋转式、压力式、散热式、声学和光学等风速测量仪器的工作原理；（2）了解各类风速测量仪器的适用条件及误差；重点：旋转式、散热式、声学风速测量仪器的工作原理难点：散热式、声学风速测量仪器的风速计算第9章降水、积雪和蒸发的测量（3学时）9.1降水量的测量（2学时）（1）掌握降水量、降水强度的定义；（2）掌握雨量筒、翻斗式、虹吸式、称重式雨量计的工作原理；（3）理解电学和光学雨量计的工作原理；（4）理解降水测量中的误差；重点：雨量筒、翻斗式、虹吸式、称重式雨量计的工作原理难点：电学和光学雨量计的工作原理9.2积雪深度的测量（0.5学时）（1）掌握雪深的人工测量方法；（2）掌握超声雪深传感器的工作原理；重点：超声雪深传感器的工作原理难点：超声雪深传感器的工作原理9.3蒸发量的测量（0.5学时）（1）了解蒸发量的测量误差；（2）掌握蒸发量的定义；（3）掌握小型蒸发器的测量方法及结构；（4）掌握E601B型蒸发器的自动测量原理及结构；重点：小型蒸发器和E601B型蒸发器的测量原理难点： E601B型蒸发器的测量原理第10章辐射能和日照时数的测量（4学时）10.1辐射能的测量（3学时）（1）理解辐射基本物理量的定义；（2）掌握气象辐射观测项目的定义和符号；（3）掌握热电式辐射传感器的测量原理；（4）掌握各类气象辐射观测项目的测量仪器结构及其工作原理；（5）了解各种辐射观测仪器的安装要求；重点：直接辐射、总辐射、散射辐射、全辐射、净辐射和长波辐射的测量原理难点：热电式辐射传感器的测量原理10.2日照时数的测量（1学时）（1）掌握日照时数的定义；（2）理解可照时数的定义（3）掌握暗筒式、聚焦式和双金属片日照计的结构和工作原理；（4）了解光电式日照传感器的工作原理；重点：日照时数的定义，暗筒式、聚焦式和双金属片日照计的工作原理难点：暗筒式、聚焦式和双金属片日照计的工作原理第11章自动气象站（3学时）11.1自动气象站的硬件结构与设计（1学时）（1）了解自动站外部设备的架构；（2）理解数据采集器工作原理（3）掌握自动站气象传感器的工作原理；重点：自动站气象传感器的工作原理、数据采集器工作原理难点：自动站气象传感器的工作原理11.2自动站软件与数据处理（1学时）（1）了解自动站软件组成；（2）理解自动站数据质量控制方法；（3）掌握自动站数据采样和过滤方法；重点：自动站数据质量控制方法、自动站数据采样和过滤方法难点：自动站数据采样和过滤方法11.3边界层探测（1学时）（1）了解边界层系留探空系统；（2）理解风廓线雷达和微波辐射计探测原理；重点：风廓线雷达和微波辐射计探测原理难点：风廓线雷达和微波辐射计探测原理第12章高空风的探测（3学时）12.1气象气球（1学时）（1）了解气象气球的类型；（2）理解气象气球的运动特征；（3）掌握气球升速的计算方法；重点：气象气球的运动和升速难点：气球升速的计算方法12.2气球位置的确定（1学时）（1）掌握光学经纬仪的测量原理；（2）掌握无线电经纬仪的测量原理；（3）掌握测风雷达的测量原理；（4）理解GPS的测风原理；重点：经纬仪、测风雷达和GPS的测风原理难点：GPS的测风原理12.3高空风的计算（1学时）（1）掌握单点测风法和基线测风法；（2）理解导航测风法；（3）掌握规定高度风和合成风的计算重点：单点测风法和基线测风法，规定高度风和合成风的计算难点：规定高度风和合成风的计算第13章高空温压湿的探测（2学时）13.1无线电探空仪（1学时）（1）掌握机械式探空仪的组成和测量原理；（2）掌握数字式探空仪的组成和测量原理；（3）理解GPS探空仪的测量原理；重点：机械式和数字式探空仪的组成和测量原理难点：数字式探空仪的测量原理13.2高空温压湿的测量（1学时）（1）了解探测的准备过程；（2）掌握探测的实施过程；（3）理解探测记录的处理原理；重点：高空温压湿探测的全过程难点：探测记录的处理第14章主动式大气遥感（2学时）14.1电磁波传输基础知识（0.5学时）（1）了解电磁波波谱；（2）理解电磁波在大气中的折射、散射、吸收和衰减；（3）理解电磁波的多普勒效应；重点：电磁波在大气中的折射、散射、吸收和衰减难点：电磁波在大气中的折射和散射原理14.2天气雷达遥感（1学时）（1）掌握天气雷达构成和基本工作原理；（2）理解天气雷达参数和雷达气象方程；（3）了解雷达探测气象目标特性及多普勒速度谱分析方法；重点：天气雷达构成、基本原理、雷达参数和雷达气象方程难点：雷达参数和雷达气象方程14.3激光雷达、RASS系统和GNSS系统（0.5学时）（1）了解激光雷达种类、遥感原理及其气象应用；（2）了解声雷达和RASS系统遥感原理及其气象应用；（3）了解GNSS遥感原理及其气象应用；重点：激光雷达、RASS和GNSS的遥感原理及应用难点：激光雷达、RASS和GNSS的遥感原理第15章被动式大气遥感（2学时）15.1气象卫星基础知识（0.5学时）（1）了解基本辐射量及辐射定律；（2）了解气象卫星发展历史及主要遥感仪器；（3）掌握气象卫星轨道及其相关参数；重点：气象卫星轨道及其相关参数难点：气象卫星轨道参数和辐射定律15.2可见光、红外和微波遥感原理（1学时）（1）了解可见光遥感方程及气象应用；（2）了解红外遥感方程及气象应用；（3）了解微波遥感方程及气象应用；重点：遥感方程及气象应用难点：遥感方程的理解15.3气象卫星数据的接收和处理（0.5学时）（1）了解极轨和静止卫星资料接收系统；（2）理解气象卫星资料预处理流程；（3）了解气象卫星产品的应用；重点：卫星资料接收系统、资料预处理流程和产品应用难点：气象卫星资料预处理流程四、课程考核（1）作业等：作业： 3 次，课程论文：0 篇；（2）考核方式：闭卷考试（3）总评成绩计算方式：平时成绩、期中考试成绩和期末考试成绩等综合计算五、参考书目王振会等，大气探测学，气象出版社，2011.张文煜等，大气探测原理与方法，气象出版社，2007.张霭琛等，现代气象探测（第2版），北京大学出版社，2015.WMO,气象仪器和观测方法指南（第六版），中国气象局网络监测司，2005.WMO，Guide to Meteorological Instrumentsand Methods of Observation (seventh edition),2008.大气探测学实验Practices of Atmospheric Observations一、课程基本情况课程总学时：48实验总学时： 4学分：3开课学期：第2学期课程性质：必修对应理论课程：大气探测学适用专业：大气科学教材：孙学金等，大气探测学，气象出版社，2009开课单位：大气物理学院大气物理系二、实验课程的教学目标和任务大气探测是指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、连续的观测和测定，并对获得的记录进行整理的过程和方法。

最新整理体育教案《大气物理与大气探测学》知识点《大气物理与大气探测学》知识点1.熟悉大气物理与大气探测学研究的内容，也要明白大气物理与大气探测的区别。

大气物理学是研究大气的物理现象（声光电等）、物理过程及其演变规律的学科，是大气科学的一个分支。

大气探测学是大气科学的另一个基础性学科分支，主要研究大气状态和过程的信息探测技术、观测方法和信息处理技术。

探测的对象包括地面和高空的大气状态和过程参数。

2.基本名词的理解，从大气科学的角度解释，温室效应，温室气体，阳伞效应，ENSO，酸雨，大气污染，雾，露点（霜点），沙尘暴，极光，臭氧空洞，湖陆风（焚风），城市热岛，大气中的光现象解释（如海市蜃楼，虹，天空蓝色，海洋蓝色等），平流层急剧增温（SSW）1）温室效应：太阳（短波）辐射通过大气层到达地面并被其吸收，地面（长波）辐射则几乎全部被大气所吸收，大气向外太空和地面发出长波辐射，后者称为大气逆辐射，使地面升温。

2）温室气体：指二氧化碳、甲烷、一氧化二氮及水汽等。

其中CO2是最主要的温室气体，主要来自火山喷发、有机物的燃烧、腐烂及动植物的呼吸等。

3）阳伞效应：由于排入空气的烟尘不断增加，使到悬浮在大气中的气溶胶颗粒就象地球的遮阳伞一样，反射和吸收太阳辐射，引起地面降温。

4）ENSO：ENSO循环：ENSO(ElNiño-SouthernOscillation)circulation赤道太平洋海面水温的变化与全球大气环流尤其是热带大气环流紧密相关。

其中最直接的联系就是日界线以东的东南太平洋与日界线以西的西太平洋—印度洋之间海平面气压的反相关关系，即南方涛动现象（SO）。

在拉尼娜期间，东南太平洋气压明显升高，印度尼西亚和澳大利亚的气压减弱。

厄尔尼诺期间的情况正好相反。

鉴于厄尔尼诺与南方涛动之间的密切关系，气象上把两者合称为ENSO（音“恩索”）。

这种全球尺度的气候振荡被称为ENSO循环。

厄尔尼诺和拉尼娜则是ENSO循环过程中冷暖两种不同位相的异常状态。

大气探测学第一章：绪论1.大气探测的定义：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、连续的观测和测定，并对获得的记录进行整理，了解大气内部的物理，化学特征及其变化。

大气探测通常分为近地层大气探测和高空大气探测。

2.大气探测原理分为：（1）直接测量：感应元件置于待测介质之中，根据元件性质的变化，得到描述大气状况的气象参数。

（2）遥感测量：根据电磁波在大气中传播过程中信号的变化，反演出大气中气象要素的变化。

可以分为主动遥感和被动遥感两种方式。

3.大气探测的“三性”要求：大气探测资料应具备：代表性、准确性和可比性。

观测资料质量的好坏，均以观测资料的“三性”来衡量。

（1）。

代表性：探测值能够代表一定空间范围和时间段的平均状况，分为空间代表性和时间代表性。

（2）准确性：反映测量值与真实状况误差大小的程度。

（3）可比较性：是指不同测站和不同时间的测量值能进行比较。

4.探测仪器的性能包括：（1）准确度——仪器的测量值（已做各种订正后）与真值的符合程度。

（2）分辨率——导致一个测量系统响应值变化的最小的环境改变量。

（3）稳定性：指仪器性能随时间的变化率。

（4）灵敏度：仪器的灵敏度就是它的示度在被测要素改变单位物理量时所移动的距离、旋转的角度或显示输出量的大小。

（5）惯性——仪器的动态响应速度。

第二章：云的观测1.云的概念：云：是悬浮在大气中的小水滴或冰晶微粒或二者混合的可见聚合体。

有时也包含一些较大的雨滴及冰、雪粒。

底部不接触地面。

2．云的观测主要包括：判定云状，估计云量和测定云高和选定云码。

云的观测应注意它的连续演变，尽量选择在能看到全部天空及地平线的开阔地点或平台上进行3．通常按云的外形特征、结构特点和云底高度，将云分为3族、10属、29类。

低云族包括积云，积雨云，层积云，层云和雨层云五属。

一般云底高度＜2500米。

大部分低云都可能产生降水，雨层云常有连续性降水，积雨云多阵性降水，有时降水量很大。

第一章总论1．什么是大气科学和大气探测？它们之间的关系如何？大气科学是研究地球大气的特性、结构、运动规律以及大气中各种现象的发生、发展的一门学科。

大气探测是利用各种仪器与装备，对地球大气各个高度上的物理状态、化学性质和物理现象的发生、发展和演变进行观察和测定。

两者之间的关系：由于大气不能被控制，因而其研究有自己的特殊性，我们现在只能在大气变化过程做长期的连续观测和探测，并将取得的资料进行分析研究来揭示大气变化过程的内在规律。

因此大气探测是大气科学研究的基础，没有大气探测，大气科学就无从发展。

大气探测已逐渐成为大气科学的一个重要分支—大气探测学5．表示误差的方法有哪些？根据误差值的性质，误差可分为哪几类？测量误差的表示方法常用两种方法来表示误差即绝对误差和相对误差测量误差的分类一切测定结果的误差根据其性质不同可以分为系统误差、随机误差和过失误差。

6．试述时制和日界。

时制：以一定的时间间隔作为时间单位，并以一定的起始瞬时的计量时间的系统。

日界：人工器测日照以日落为日界，辐射和自动观测日照以地方平均太阳时24时为日界，其余观测项目均以北京时20时为日界7．为什么要提出气象观测资料的“三性”？大气探测是在自然条件下进行的。

由于大气是湍流介质，造成气象要素值在空间分布的不均匀以及时间上具有脉动变化的特点，大气的这种特性，要求在台站高度分散的情况下，取得的气象资料必须准确地代表一个地区的气象特点，而在气象资料使用高度集中的情况下，又能使各个地区的气象资料能够互相比较，以了解地区间的差异。

这是从大气运动的特点对气象资料提出的“代表性”、“准确性”和“比较性”的要求。

8．什么是观测资料的测站代表性和区域代表性？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。

大气探测学复习要点第一章绪论一.大气探测学研究的对象1.气象要素：温度（气温、地表温度、地温），湿度（水气压、相对湿度），气压（本站气压、海平面气压，气压变量），风向、风速（平均风速、瞬时风速及其风向），降水量（固体、液体降水量，强度，时间），蒸发量（蒸发量、蒸散量）。

辐射（总辐射、净辐射、直接辐射、反射辐射），云量、云状，能见度2.天气现象：降水现象（雨、雪、毛毛雨、米雪、冰针、霰、雹、冰粒），地面凝结现象（露、霜、雨淞、雾淞），视程障碍现象（雾、清雾、霾、沙尘、烟、尘卷风、吹雪），大气光学现象（虹、晕、华、霞、海市蜃楼），雷电现象（雷暴、闪电），特征风及其他现象（大风、飑、龙卷、积雪、结冰）。

3.变化过程：天气系统的生成、消散、移动、演变，引起气象要素场空间、时间、分布的变化，导致不同的天气现象的出现。

气象要素和天气现象及其变化表征4.设备系统：探测平台、探测仪器、通讯系统和资料处理系统（课本P3）5.业务规范：课本P3-46.计量标准：课本P4-5二.大气探测的分类1.按原理：目测，直接探测（感应元件放置于测量位置上，直接测量该点大气要素的变化根据感应元件的物理、化学性质受大气要素的作用产生可直接显示或间接测量的物理量变化），遥感探测（根据大气中声、光、电等信号传播过程中性质的变化，反演出气象要素的时空变化）2.按工作位置：地基，空基，天基平台3.按业务：地面气象观测：在对近地面层的大气状况进行观测和测定，目测云高、云状、能见度、天气现象等，器测气温、湿度、气压、风、辐射等；高空气象观测：测量温、湿、压、风随高度的分布，通过使用气球、无线电探空仪，气象飞机，气象火箭等方式测量；雷达气象观测：分为天气雷达和多普勒天气雷达；卫星气象观测：使用极轨卫星和静止卫星，产品有可见光、红外线、分波段云图及反演产品专业气象观测：分为农业气象观测、大气污染观测、中高层大气探测、和其他专业如体育、仓储、水文水利、海洋、航空、高速公路、建筑等方面的专业观测三.气象仪器的结构及其基本技术指标1.结构：感应元件（传感器），信号调整部分（放大器，把感应元件输出的信号放大、变换成易于显示和记录的标准信号，电子仪器：运算放大器、电平转换器、V/F、A/D机械仪器：杠杆、齿轮改变运动的方向、方式），显示输出部分（显示器）2.气象仪器基本技术指标（1）单位：气象仪器全部采用国际单位制温度：摄氏度°C ——华氏度°F气压：百帕 hpa ——毫巴 mb风速：米每秒 M/s ——英里每小时辐射：瓦每平方米W/M²——卡/分钟降水：毫米mm ——英寸inch（2）响应时间（惯性）：在被测量发生阶跃变化之后，仪器读数变化达到阶跃变化部分的规定比例所经历的时间。

大气探测学第3章能见度的观测1、能见度主要受悬浮在大气中的固体和液体微粒引起的大气消光的影响。

其估计值依赖于个人的视觉和对“可见”的理解水平，同时受光源特征和透射率的影响。

2、能见度概念得到广泛应用，一是因为它是表征气团特性的要素之一，二是因为它是与特定判据或特殊应用相对应的一中业务性参量。

3、一般意义上的能见度，是指目标物的能见距离，即观测目标物时，能从背景上分辨出目标物轮廓和形体的最大距离。

当能从背景上分辨出目标物轮廓和形体时，通常称目标物“能见”。

4、目标物的最大能见距离有两种定义法。

一种是消失距离，它是指当观测者逐渐退离目标物，直至目标物从背景上可以辨别时的最大能见距离。

另一种是发现距离，它是指当观测者从远处逐渐走近目标物，直至将目标物从背景上辨认出来时的最大能见距离。

5、目标物的消失距离要比发现距离大。

6、按照观测者与目标物的相对位置，能见度分为水平能见度、垂直能见度和倾斜能见度。

7、垂直能见度和倾斜能见度对地面向上观测云或其他空中目标物以及从空中向下观测目标物有影响。

8、能见度影响因子：目标物的背景的亮度对比、观测者的视力—对比视感阈（白天）、大气透明度。

9、目标物和背景的色彩不同也影响到能见与否，但色彩的感觉只有在足够的光亮度条件下才能产生。

亮度对比相对于色彩对比在目标物识别中显得更重要，是起决定作用的因素。

10、最小亮度的对比值叫做人眼的对比视感阈，取决于两个因素：视场内照明情况，即场光亮度；目标物视张角。

场光亮度越低，目标物视张角越小。

白天，对比视感阈变化不大，黄昏时，对比视感阈迅速增大。

11、柯什密得提出将0.02作为正常视力的人，在白昼野外，观测比较大的物体（如视张角大于0.5°）时的对比视感阈值，此值对应于消失距离值。

而对应于发现距离，对比视感阈可取为0.05。

12、在白天光照条件下眼睛的感光效率在波长为550nm时达到最大值。

在夜间暗光条件下，最大感光效率与507nm波长相对应。

第二章云的观测1.熟悉各类云的主要特征。

2.各相似云之间的区别。

3.熟悉云形成的基本过程。

4.理解一般云和对流云的演变过程。

第三章能见度、天气现象、地面状态的观测1.影响能见度的因子有哪些？2.何谓有效能见度？如何确定“能见”和“不能见”，白天和夜间有何不同，白天能见度的观测如何判定？3.能见度仪的分类及工作原理？4.哪些天气现象与能见度有关？5.积雨云的出现可能会带来哪些天气现象？6.天气现象分类，及各类中天气现象间的区别？第四章气压的观测1．动槽式和定槽式水银气压表的构造及工作原理。

3．水银气压表为什么要进行读数订正？试说明各项订正的物理意义。

5．金属空盒有哪些特性？试述空盒气压表和气压计的构造原理，造成他们测量误差的主要原因是什么？6．为什么要进行海平面气压订正？其订正值的准确度与什么因素有关？为什么？7.气压传感器的工作原理。

第五章空气温度的观测1.试述玻璃液体温度表的测温原理，并比较水银与酒精温度表的优缺点。

2.最高和最低温度表的构造与性能有何不同？各自的工作原理是什么？3.双金属片测温原理是什么？4.热电偶测温原理是什么？测温方法主要有哪两种？5.金属电阻温度表与热敏电阻温度表的测温特性有何不同？6.地温测量有哪些项目，主要的测量仪器有哪些，各有何特点？7.为什么地表温度的测量要比空气温度的测量复杂？第六章空气湿度的观测1.试述常用的测湿方法和其代表仪器。

2.干湿球温度表为何可用来测定空气湿度？3.干湿表测湿系数A与风速的关系如何？为什么会随风速的变化而变化？干湿表测湿有哪些误差？5.试述毛发的特性？为什么毛发表的刻度不均匀，而湿度计自记纸的刻度却是均匀的?7.湿敏电容湿度传感器的工作原理?第七章降水与蒸发的观测1.雨量筒规格及安装2.翻斗式雨量传感器工作原理3.测量蒸发的仪器有哪些？掌握其测量方法第八章----地面风的观测1.掌握多齿光盘、格雷码盘测量风速、风向的原理2.掌握EL电接风风向、风速记录整理3. 对测风仪器的安装有什么要求？第九章----积雪、冻土、电线积冰的观测测量积雪、冻土、电线积冰的仪器有哪些？掌握积雪、冻土观测记录方法。

大气探测学课程报告11.自动气象站概述自动气象站（AWS）是一种能自动探测和存储气象观测数据的电子设备,主要由系统电源、采集器、通讯接口、传感器等组成。

为了实现组网和远程监控及维护，还须配置远程监控软件，将野外自动气象站与中心站联接，形成自动气象观测网络系统。

如果需要，可直接或在中心站编发气象报告，也可以按业务需求编制各类气象报表。

自动气象站有不同的分类方法：(1)按提供数据的时效性，通常分成实时自动气象站和非实时自动气象站两类。

实时自动气象站：能按规定的时间实时提供气象观测数据的自动气象站。

非实时自动气象站：只能定时记录和存储观测数据，但不能实时提供气象观测数据的自动气象站。

(2)根据对自动气象站人工干预情况也可将自动气象站分为有人自动站和无人自动站2．自动气象站基本原理自动气象站工作时，随着气象要素值的变化，各传感器的感应元件输出的电量产生变化，这种变化量被CPU实时控制的数据采集器所采集，经过线性化和定量化处理，实现工程量到要素量的转换，再对数据进行筛选，得出各个气象要素值，并按一定的格式存储在采集器中。

在配有计算机的自动气象站，实时将气象要素值显示在计算机屏幕上，并按规定的格式存储在计算机的硬盘上。

在定时观测时刻，还将气象要素值存入规定格式的定时数据文件中。

根据业务需要实现各种气象报告的编发，形成各种气象记录报表和气象数据文件。

通过对自动站运行状态数据的分析,实现自动站的远程监控。

自动气象站基本原理如图1所示。

1.2自动气象站硬件组成自动气象站由硬件和系统软件组成，硬件包括传感器、采集器、通讯接口、系统电源、计算机等，系统软件有采集软件和地面测报业务软件。

为了实现组网和远程监控，还须配置远程监控软件，将自动气象站与中心站联接形成自动气象观测系统。

自动气象站有多种类型，其结构基本相同，主要由传感器、采集器、系统电源、通信接口及外围设备（计算机、打印机）等组成。

1.2.1传感器传感器是能够感受被测气象要素的变化并按一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换器组成。

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，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。

《大气探测学》全册配套完整教学课件 (一)《大气探测学》是大气科学中的重要学科，它以各种探测手段来研究大气中的各种物理与化学过程。

为了让学生更好地掌握《大气探测学》这门课程，出版社推出了全套《大气探测学》课件，其中配套的教学课件是非常重要的一部分。

下面我们就来详细了解一下《大气探测学》全册配套完整教学课件。

一、教学课件的特点1.全面性。

教学课件详细地讲解了《大气探测学》全书中的知识点，并提供了丰富的案例和图示，让学生更直观地了解各种概念和方法。

2.多样性。

教学课件采用了不同的教学方式，包括图表、模拟实验、案例分析等，让学生在不同的情境下更好地理解与掌握知识。

3.动态性。

教学课件采用了动态图像和演示，较好地呈现了大气探测学中各种复杂的过程和原理，让学生更好地理解。

二、教学课件的结构1.导入环节。

教学课件首先通过引入一些真实的气象事件，激发学生的兴趣，提高学生对于大气探测学的热情和好奇心。

2.基础知识环节。

在教学课件的这一环节中，系统地讲解了大气探测学的基础知识，如大气结构、大气成分、大气运动等等。

3.探测方法环节。

教学课件详细地介绍了常见的大气探测方法，如卫星监测、雷达探测、探空气球观测等等，每种方法都通过生动的图示和实例详细地说明了各自的原理和适用情况。

4.应用案例环节。

在这个环节中，教学课件会以一些真实的科学应用案例来帮助学生更好地掌握大气探测学的概念和方法，其中的实例不仅能让学生更好地认识与应用知识，同时还能提供更好的实战案例供学生参考。

5.总结回顾环节。

教学课件最后通过小结和检测题让学生回顾已学的知识，巩固认识，同时测验自己的掌握程度。

三、教学课件的应用1.构建教学网络平台。

将教学课件通过网络传播，构建网络教学平台，通过远程授课形式向广大学生传输知识，并方便学生随时随地进行课外学习。

2.辅助课堂教学。

传统课堂教学中，老师可以通过教学课件对于知识点进行讲解和展示，学生也能够在较短的时间里更好地掌握知识。

观测站的分类：1）国家基准气候站（基准站）是国家气候站的骨干；一般300-400公里设一站，每天观测24次。

2）国家基本气象站（基本站）是国家天气气候网中的主体；一般不大于150公里设一站，每天观测8次。

3）国家一般气象站（一般站）是国家天气气候站的补充；一般50公里左右设一站，每天观测3次或4次。

4）无人值守气象站（无人站）用于天气气候站网的空间加密；观测项目和发报时次可根据需要而定。

5）高空气象站：一般300公里设一站，每天探测2次或3-4次。

观测场设置：1) 观测场一般为25m×25m的平整场地；确因条件限制，也可取16m（东西向）×20m（南北向），高山站、海岛站、无人站不受此限；需要安装辐射仪器的台站，可将观测场南边缘向南扩展10m。

2) 要测定观测场的经纬度（精确到分）和拔海高度（精确到0.1米），其数据刻在石桩上，埋设在观测场内的适当位置。

仪器设施布置：要注意互不影响，便于观测操作。

具体要求：1) 高的仪器设施安置在北边，低的仪器设施安置在南边；2) 各仪器设施东西排列成行，南北布设成列，相互间东西间隔不小于4 m，南北间隔不小于3m，仪器距观测场边缘护栏不小于3m；3) 仪器安置在紧靠东西向小路南面，观测员应从北面接近观测仪器；4) 辐射观测仪器一般安装在观测场南面，观测仪器感应面不能受任何障碍物影响。

5) 因条件限制不能安装在观测场内时，总辐射、直接辐射、散射辐射、以及日照观测仪器可安装在天空条件符合要求的屋顶平台上，反射辐射和净全辐射观测仪器安装在符合条件的有代表性下垫面的地方。

6）北回归线以南的地面气象观测站观测场内设施的布置要考虑太阳位置的变化进行灵活掌握，使观测员的观测活动尽量减少对观测记录代表性和准确性的影响。

时制：人工器测日照采用真太阳时，辐射和自动观测日照采用地方平均太阳时，其余观测项目均采用北京时。

日界：人工器测日照以日落为日界，辐射和自动观测日照以地方平均太阳时24时为日界，其余观测项目均以北京时20时为日界。

《大气探测学》习题参考答案第1章绪论1．大气探测学研究的对象、范围和特点是什么？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。

研究范围是近地层大气、高空大气以及一些特殊区域的大气（如大气边界层，城市热岛环流，峡谷风场，海陆风场等）。

大气探测的特点：随着科学技术的发展，大气探测的要素量和空间范围越来越大。

分为近地面层大气探测、高空大气层探测和专业性大气探测。

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获得较多信息的大气探测方法，正在逐步进入常规大气探测领域。

这些现代大气探测技术应用于大气科学的研究领域，极大的丰富了大气探测的内容。

2．大气探测的发展主要有那几个时期？①创始时期。

这是在16世纪末发明第一批大气探测仪器以前的漫长时期，这期间发明了相风鸟、雨量器和风压板等，不能对大气现象进行连续记录。

②地面气象观测开始发展时期。

16世纪末，随着气象仪器的发明，开始了气象要素定量测量阶段。

③高空大气探测的开始发展时期。

这时期陆续有人采用系留气球、飞机及火箭携带仪器升空，进行高空大气探测。

④高空大气探测迅速发展时期。

这时期，前苏联、德国、法国、芬兰等国家都开始研制无线电探空仪，以及其他高空探测技术，为高空大气探测事业开辟了新的途径。

⑤大气探测的遥感时期。

1945年美国首次将雷达应用于气象观测，后来发射了气象火箭和探空火箭，把探测高度延伸到了500千米。

⑥大气探测的卫星遥感时期。

这个时期，大气探测不仅从根本上扩大了探测范围，也提高了对大气探测的连续性。

3．简述大气探测原理有那几种方法？①直接探测。

将探测元件直接放入大气介质中，测量大气要素。

应用元件的物理、化学性质受大气作用而产生反应作用的原理。

②遥感探测。

根据电磁波在大气中传播过程中信号的变化，反演出大气中气象要素的变化，分为主动遥感和被动遥感。