气象学与气候学实习文档格式.docx

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一般要求场地平坦空旷，四周没有高大建筑物、树林和大水池的地方。

观测场地的边缘与四周孤立障碍物的距离，至少是该障碍物高度的三倍以上，成排的障碍物，至少是该障碍物高度的10倍以上，四周不应种高秆作物，以保证气流的通畅。

2、场地大小的要求：

观测场地大小应为25×

25m2；

如果条件限制，可为16（东西向）×

20（南北向）m2。

中学气象园的大小可根据学校场地的条件而定，尽可能符合国家气象局的规定，可采用16×

20m2的面积，但不要小于5×

4m2，否则仪器相距太近，相互遮挡，影响观测质量，而且影响活动的进行。

3、观测场内的要求

观测场地要求平整，不应有洞穴、坑洼，突起的地方，否则仪器安置不易达到水平的要求。

由于一般地区下垫面绿色植物分布的面积最广，所以观测场内应种植浅草，土壤应保持当地的结构特征，同时在场内要铺设0.3－0.5米宽的小路（不能用沥青铺面），保持场内整洁，方便行走，以免踏平草层。

为了保护场内仪器设备，观测场四周应设高度为1.2米的稀疏围栏（铁丝网、铁栏杆、竹围栏等），保持气流通畅。

围栏的北面正中开一个小门，方便出入。

要保持场内整洁，当草高超过20厘米时，要剪短，将草及时运出场地。

在冬季降雪时，除小路和百叶箱顶壁的积雪可以清除外，场内积雪应保持原状，使其自然融化。

二、观测场内的仪器的安置

观测场内仪器的安置应当保持一定距离，互不影响，具体要求如下：

1、仪器高的安排在北面，低的安在南面，东西成行，靠近小路，便于工作。

2、百叶箱内的温度表安置的高度规定为1.5米。

3、测量降雨量的雨量器的安置高度规定为70厘米。

4、测量风的仪器安置在距地面10米以上。

5、观测场内的日射、日照仪器应在开阔的地方，并放在平台上。

而且日射仪器事先需要测定反射率。

三、观测时间

1、每日以北京时间02、08、14、20时进行四次气候观测，部分观测站、哨仅进行08、14、20三次气候观测。

2、定时观测项目表

3、温度、湿度、气压等要素尽可能接近正点观测，而目测项目如云、能见度等可在正点观测前进行观测。

4、气象要素均以北京时间20时日界，自记记录以24时为日界，日照计以日落为界。

5、中学气象园观测项目，每天观测三次，在不影响教学工作的前提下，可以提前一小时，在07、13、19时观测。

实验一温度、湿度的观测

一、测温原理

任何物质温度变化都会引起它本身的物理特征与几何形状的改变。

利用物质这一特性，确定它与温度间的数量关系，就可以作为测温仪器的感应部分，制成各种各样的温度表。

常用的温度表有以水银或酒精为感应液的玻璃液体温度表。

时间

02081420

08

14

20

日落后

观测时间

云、能见度、天气现象、空气的温度、湿度、风、气压、0－40厘米地温

降水、冻土、雪深、雪压、地面最低温度

80－320厘米地温、换温度、气压、湿度自记纸

降水、蒸发、最高、最低气温和地面最高、最低气温，并调整观测表放回原位

日照计换纸

水银和酒精都具有比较明显的热胀冷缩的特性。

水银和酒精相比较，具有导热快，比热小，易提纯，沸点高（356.9℃）蒸汽压小，不与玻璃发生浸润作用等优点，所以用水银用感应液的温度表灵敏度和精确度都较高。

但是由于水银冰点比酒精高（－38.9℃），测定低温不适宜，而酒精冰点低（－117.3℃），用来测定低温比较好。

但酒精本身具有膨胀系数不够稳定，纯度较差，容易蒸发，以及与玻璃起浸润作用等缺点，所以一般情况下，不使用酒精温度表，只有在气温低于－36℃时，才按照《地面气象观测规范》规定使用酒精温度表。

因此，除了最低温度表用酒精作为感应液外，一般温度表多用水银。

当温度表与空气接触时，球部与空气间便发生热量交换。

如果空气温度升高，温度表球部便吸收空气中的热量，球部的玻璃和水银（酒精）都受热而膨胀，然而水银（酒精）膨胀量远比玻璃大，所以一部分水银（酒精）被迫进入毛细管中，于是毛细管内水银柱便随之升高，直到热量交换平衡时为止。

反之，气温降低时，毛细管内的水银柱（酒精柱）随之下降，直到热量交换平衡为止。

因此，温度表水银柱（酒精柱）的示度也能表示气温的高低。

二、几种液体温度表

1、普通温度表（干湿球温度表）

普通温度表是由球部、套管、白磁刻板及顶部所组成的水银温度表。

如图2－1。

它的特点是：

如前所述毛细管内水银柱的示度，随着被测物的温度变化而变化。

因而可以测出任意时刻被测物的温度。

气象站、哨是用一对规格相同的普通温度表测定空气的温度和湿度，因此又称为干湿球温度表。

2、最高温度表

最高温度表也是一种水银温度表。

用以测定一定时间内的最高温度。

它与普通温度不同的地方在于球部。

最高温度表的球部有一玻璃针，伸入毛细管，使球部与毛细管之间形成一窄道。

温度升高时，球部水银体积膨胀，压力增大，迫使水银挤过狭管回至球部，因而水银柱就在狭管处断裂，于是狭管以上这段水银柱的顶端，就保持在过去一段时间内温度表所感受到的最高温度示度上。

最高温度表为了防止重力作用，应水平安放，为了防止水银柱滑向头部，也可将头部稍放高一点。

观测最高温度后，应按规定进行调整。

其方法是：

用右手紧握表中上部，球部向下，把手伸出和身体约成30º

角，在水平面45º

范围内剧烈甩动几次，待其示度与干球温度相差不到0.2º

时为止，最后，将调整好的最高温度表放回原来位置上时，注意手不能触及球部，先放球部，后放表身。

最高温度表的水银柱是只上升不下降的，如果发现最高温度表水银柱已经下降，则此表已失去了最高温度表的性能，不能继续使用，应予以撤换。

3、最低温度表

测定一定时间间隔内的最低温度，用最低温度表。

它的构造特点是：

毛细管较粗，内贮透明的酒精，在毛细管内酒精中有一个哑铃形的玻璃游标。

当温度下降时，酒精柱收缩，由于酒精柱顶端与游标接触时，其表面张力作用，带动游标下降；

当温度上升时，酒精膨胀，酒精柱可以经过游标周围慢慢向前流动，而游标因顶端对管壁的摩擦力及本身的重力作用，仍停留在原位不动，因此它可以指示出一定时间间隔内曾经出现过的最低温度。

观测最低温度表之后，要进行调整，先将球部向上抬起，使游标到达酒精柱的顶端，与酒精面相接触，然后将最低温度表水平安装好。

三、自记温度计

自记温度计是气象上常用的几种自记仪器中的一种。

自记仪器是自动记录气象要素在一天或一周内连续变化情况的一种仪器。

从仪器上还能知道气象要素在某段时间内的极值及其出现时间。

温度计由感应部分、传递放大部分、自记部分组成。

自记部分是将传递放大的结果自动记录下来的部分。

包括自记钟、自记纸和自记笔等。

一般自记钟分日转和周转两类。

自记钟上放有记录纸，其纸上与纵轴垂直的水平线表示温度，通常每格为1℃。

竖的弧线为时间线。

自记笔尖内装有特制的墨水，由于自记钟时刻在运转，温度不断在变化，这样笔尖在自记纸上就连续画出温度随时间变化的曲线。

温度计的观测次数和温度表一样。

自记温度计要注意维护，经常保持清洁，对感应部分不要用手及其他物体碰撞。

当感应有灰尘时可用细毛笔及时除掉。

经常注意自记录是否清晰、有无中断现象，笔尖墨水是否足够，自记钟是否停摆等。

四、毛发湿度计

空气湿度通常用水汽压、绝对湿度、饱和差、露点温度表示。

湿度观测方法，在实验时通常采用毛发湿度计测湿法。

人的头发经过脱脂后会随着空气相对湿度变化而有改变长度的特性。

实验表明，当相对湿度由0％增加到100％时，毛发伸长量为原来长度的2.5％，但在不同湿度上其伸长量是不均等的。

利用这一特性可以制成毛发湿度计。

仪器构造原理：

湿度计是自动记录相对湿度连续变化的仪器。

它的构造分三部分。

感应部分也分三部分。

感应部分是一束毛发，传递放大部分比较特殊，是采用两次放大的杠杆装置，自记部分（自记钟、纸、笔），与自记温度计相同。

湿度计安放在大百叶箱温度计的后方。

湿度计的读数方法同温度计，但只取整数，不记小数，当湿度计笔尖100超过时，估计读数，若笔尖超出钟筒，则在记录栏内记“－”表示缺测。

超出范围较大，需进行调整。

湿度计的毛发应保持清洁，切勿用手触摸。

毛发上如有雾凇、冰、雪等，就轻敲金属架，使它脱落。

如敲不下，只能把湿度计暂时放在室内，使它自然干燥。

切勿把仪器接近火炉。

放回室内这段时间的记录，作缺测处理。

毛发测湿仪器常产生如下一些误差：

首先毛发对相对湿度的感应存在着滞后性，试验表明，毛发表的指标常常落后于湿度的实际变化。

气温愈低，滞后时间愈长。

到－40℃以下，毛发几乎失去感应能力。

另外，毛发本身的长度也随温度的变化而胀缩，同时，固定毛发的金属架随温度的升降也有胀缩，这些都是引起毛发测湿误差的原因。

五、观测步骤：

1、先进行小百叶箱内的温度表的观测

按规定时间首先读干球，后读湿球，记录之后再复读一次，精确到小数点一位。

然后读最高温度，最低温度，复读记录。

精确到小数点一位。

进行器差订正。

（本实验不进行温度表的调整）

2、温度表观测后，然后观测大百叶箱内的自记温度计、湿度计。

温度计读数精确到小数点一位，湿度计读数为整数。

六、观测温度表须注意下列事项：

①必须保持视线和水银柱顶端高度齐平，以避免由于视差而使读数偏高或偏低。

②温度表是很灵敏的仪器，所以读数时应迅速，勿使头部、手和灯接近表的球部，不要对着温度表呼吸。

③观测后应复读一次读数，避免发生读错，特别是5º

、10º

或零上零下看颠倒等大差错。

七、其它测量仪器

通风干湿表

实验二气压的观测

一、水银气压表

常用的水银气压表有动槽式和定槽式两种，它们是根据水银柱的重量和大气压力相平衡的原理来测定气压的。

在实验时，一般采用动槽式水银气压表观测。

用长约1米的一根玻璃管，内装经蒸馏过的纯水银倒插在水银槽内，这时管内的水银柱就开始下降，当下降到一定高度后（通常水银柱顶离槽中水银面为760毫米左右）就不在下降了。

这是因为水银槽面上的大气压力，支持住了管内水银柱的重量的缘故。

随着大气压力升高或减小，水银柱亦随之升高或降低。

所以根据水银柱高低就可以测出大气压力的大小。

设玻璃横截面积为S，水银柱高度为h，水银密度为p，重量为w，重力加速度为g。

则压力：

公式中水银密度p和重力g固定时，则p与h成正比，故气压P可用水银柱高度h来表示。

二、动槽式水银气压表的构造

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，开口的一端插在成为盛满水银的槽里。

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。

三、动槽式水银气压表的观测方法和步骤

1、首先观测附属温度表，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2－3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。

6、进行器差订正。

四、其它测压仪器：

空盒气压表

实习三风的观测

风的观测包括风向和风速的观测。

风向是指风吹来的方向，一般分为16方位也可用角度表示。

如图6－1。

例如北（N）、东（E）、西（W）、南（S）四个方位，分别以360°

（0）、90°

、180°

、270°

表示。

风速是指单位时间内空气流动的水平距离，以米/秒为单位。

目前气象台站用来测定风的仪器有EL型电接风向风速仪，轻便测风器等。

在没有仪器或仪器失灵的情况下可根据某些物体被风吹动的情况用目力来判定。

一、EL型电接风向风速仪原理

EL型电接风向风速仪是电感应器、指示器和记录器三部分组成。

感应器：

感应器安装在室外10－12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。

感应器用一长电线和指示器相连，指示器与记录器之间用短电线相接。

二、观测方法：

①打开指示器的风向风速开关，观测风向指示灯，用十六方位的缩写记录瞬时风向。

②观测风速指针位置，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0－20米/秒标尺刻度；

风速大时，应把风速开关拨到“40”挡，读0－40米/秒标尺刻度。

静风时，风速记0，风向记C。

三、其它测风仪器：

实验四云、降水和天气现象的观测

一、实验的目的、内容：

了解降水观测仪器的构造原理，熟悉云状判别方法，掌握云量、云状、降水和天气现象的观测记录方法。

二、实验仪器、材料

1、雨量筒：

2、虹吸式雨量计、量杯、云图。

三、实验步骤：

1、先观测总云量、低云量，并进行记录。

2、进行云状的观测，并进行记录。

3、了解降水仪器的构造原理。

4、进行降水的观测，并记录。

5、进行天气现象的观测。

四、记录方法：

1、总/低云量

按总云量或低云量占天空的成数记录，整数记录。

2、云状

按字母缩写记录。

①量不同：

量多的记录在上面，量少的记录在下面。

②量相同时：

云底高的记录在上面，云底低的记录在下面。

3、降水

在降水仪器上读数，精确到小数点一位。

4、天气现象：