《大气探测学》知识点总结说明：1、不要求记住公式，试卷上会给出公式，但需明白公式中各项意义2、考题题型有判断题、填空题、单选题、简答题与计算题复习提纲：一.绪论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(以及化学成分)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。

大气探测的发展历史始创时期（16世纪之前）相风乌、雨量器、风压板等地面气象观测发展阶段（ 16世纪末开始）1593年，意大利人伽里略发明了气体温度表1643年，托里拆利发明了水银气压表1783年，瑞士德索修尔发明了毛发湿度表高空气象探测发展阶段（ 18世纪末开始）二十世纪初，无线电探空仪四十年代中期，气象火箭大气遥感发展阶段（ 20世纪40年代开始）二十世纪四十年代初，天气雷达1960年4月，气象卫星我国气象探测的组织基准气候站：一般300-400公里设一站基本气象站：一般不大于150公里设一站一般气象站：一般50公里左右设一站高空气象站：一般300公里设一站，每天探测2次或3-4次。

(8:00,20:00北京时)大气探测原理直接测量：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。

如：温度表遥感探测：根据大气中声、光、电磁波等信号传播过程中性质的变化，反演出大气要素的时空变化。

可以分为主动遥感和被动遥感两种方式。

如：雷达卫星大气探测仪器的性能指标和误差准确度：仪器的测量值（已做各种订正后）与真值的符合程度。

准确度考察的是测量值与实际值的接近程度。

反映的是系统误差和随机误差的合成大小，常用相对误差来表示，其值越小，准确度越高。

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。

惯性（滞后性）：具有两重性，一般要求惯性的大小由观测任务所决定自动平均能力：探空仪惯性小；湍流探测惯性很小；地面气象台站观测惯性适当大点分辨率：仪器的分辨率——导致一个测量系统响应值变化的最小的环境改变量，它和量程及灵敏度有关，仪器性能的改变也会影响分辨率量程：仪器的量程——仪器的测量范围，它取决于所测要素的变化范围和测量的要求稳定度：仪器性能随时间的变化率，主要指被测量与输出信号（读数）之间的检定关系的年变化率大气探测“三性”要求代表性：指气象测量值应能代表测站周围较大范围内的或一段时间内的平均状况。

指某空（时）间范围里的一组测量值，反映相同的或不同的空（时）间范围里实际状况的程度。

空间代表性（所谓点对面的代表性问题，就是一点的测量值能否代表较大范围特性的问题。

点对面的要求：重点是观测场地要求，因为大气探测的站点总是少数，这就要求站点的地形、地貌要具有代表性；气候特征要具有代表性；环境状态要具有代表性，并尽可能避免恶劣环境的干扰和影响。

）时间代表性（所谓瞬时对较长时段的代表性问题，就是一次观测值，能否代表该要素值的总体属性问题。

时间要求：重点是采用时间平均。

因为大气探测工作的实施，总是在某一时刻进行的，这样测得的气象要素值若要反映该要素值的总体特征，就必须采取一些措施，减少一些扰动噪音。

这就是时间代表性问题。

为了使站点上的观测值具有较好的代表性，除注意站点选取的代表性外，通常采用时间平均法即采用一段时间（多次测）的平均值作为该站点、该时刻的要素值。

）准确性：指的是测量值与真值一致的程度，通常它可以用测量中的系统误差和随机误差的合成大小来描述。

单个（单站）仪器的测量准确性，可以采用多次测量与标准量进行比对统计，进行不确定度的估计。

由于气象观测都是由多站组成网进行的，因此其准确性要求的估计与单站的估计是有差别的。

虽然站网中使用的是同一设计的仪器，但这些仪器的系统误差并不完全相同。

当然，设计良好的仪器，全部系统误差的均值应为零。

比较性：所谓比较性是指所获取的大气探测资料，必须具有良好的时间和空间上的比较性，这对天气分析预报和大气科学研究都是极其重要的。

为了使站网中所获得的气象资料具有可比性，气象探测网必须使用同一类型仪器、执行共同的观测方法、统一的观测程序及记录处理方法。

这就是用测量工作的一致性来确保资料的良好比较性。

二.云、能见度与天气现象的观测云的定义：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。

云的观测项目（云高云量云状）云的分类及特征（分类：记10属云的特征及国际简写）积云 Cu：垂直向上发展，顶部呈圆弧形或圆弧形重叠隆起，底部水平，云体边界分明。

积雨云 Cb：云体浓厚庞大，垂直发展极盛。

云顶由冰晶组成，有白色毛丝般光泽的丝缕结构，呈铁砧状或马鬃状。

云底阴沉混乱起伏明显，有时呈悬球结构。

层积云 Sc：团块、薄片或条形云组成的云群或云层，常成行、成群或波状排列。

云块个体都相当大，其视宽度角多数大于5度。

云层有时布满全天，有时分布稀疏，常呈灰色、灰白色，常有若干部分比较阴暗层云 St：低而均匀的云层，像雾但不接地，呈灰色灰白色雨层云 Ns：厚而均匀的降水云层，完全遮蔽日月，呈暗灰色，布满全天，常有连续性降水。

高层云 As：带有条纹或丝缕结构的云幕，有时较均匀，灰白或灰色，有时微带蓝色。

云层较薄部分，可见日月。

厚的高层云，看不到日月。

由于云层厚度不一，各部分明暗程度也就不同，但云底没有明显的起伏。

高积云 Ac：云块较小，轮廓分明，常呈扁圆形、瓦块状、鱼鳞片，或是水波状的密集云条。

成行、成群、呈波状排列。

大多数云视宽度角在1~5度。

有时可出现在两个或几个高度上。

薄的云块呈白色，厚的云块呈暗灰色。

卷云 Ci：产生的高度很高，一段距地约6-12千米，至少5500米高。

在这样的高度上，空气温度很低且水汽很少，云由细小且稀疏的冰晶组成，故比较薄而透光性较好，洁白而亮泽，常具丝缕结构。

卷层云 Cs：约5500-8000米的高空。

范围可达几百到几千公里，有相当宽广的连续云幕。

全部由冰晶组成，云底具有丝缕的结构，能透过日、月的光，使地物有影。

卷积云 Cc：约在5500米的高空，云块很小，视角宽小于1°，呈白色细鳞片状，常成行、成群排列整齐，很象微风吹拂水面而成的小波纹。

云层中往往可见晕圈。

云的形成机制云的形成过程是空气中的水汽由各种原因达到过饱和而发生凝结或凝华的过程。

水汽要凝结成水滴或凝华成冰晶而形成云，必须具备两个基本条件：一是要有水汽凝结核，二是要有水汽过饱和，二者缺一不可。

大气中一般不缺乏凝结核，形成云的最关键问题，还在于应有水汽的过饱和。

空气中水汽达到过饱和的方式主要有两种：（1）在空气中水汽含量不变的情况下，空气降温冷却。

（2）在空气温度不变的情况下，增加水汽含量。

云状的人工观测及自动化观测云高的人工观测☆及自动化观测（激光云高仪）云量的人工观测及自动化观测白天气象能见度的定义（目测）视力正常(对比视感阈为0.02)的人，在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨认出目标物（黑色，大小适度）的最大水平距离影响气象能见度的因子大气透明度目标物和背景的亮度对比眼睛的视觉性能有效能见度白天气象能见度的观测方法夜间气象能见度的观测方法气象光学视程的定义是指白炽灯发出色温为2700K的平行光束的光通量，在大气中削弱至初始值的5%所通过的路径长度。

比尔朗伯定律透射式能见度仪的测量原理透射能见度仪采用测量发射器和接收器之间水平空气柱的平均消光(透射)系数而算出能见度。

前向散射式能见度仪的测量原理能见度仪与人工观测的3：4关系原因（0.02与0.05的区别）能见度仪的缺点（空间代表性的缺陷；与有效能见度的差别）天气现象的定义及观测意义天气现象的分类及特征（21种天气现象，一些重要天气现象的定义，能够区分一些重要天气现象的特征）天气现象的自动化测量（光学降水类天气现象仪的测量原理）三.温湿度的测量温度的定义及测量意义：宏观，物体冷热程度；微观，大量分子运动平均动能温标：我们把衡量温度的尺度称为温标气象上温度测量项目：气温的测定项目有：定时气温，日最高气温，日最低气温，配有温度计的气象站做气温的连续记录。

地温是下垫面温度和不同深度的土壤温度的统称。

玻璃液体温度表金属电阻温度表其它电学温度表热敏电阻热电偶原理及用途温度测量的热滞现象防辐射（百叶箱的优缺点）屏蔽人工通风增加原件的反射率采用极细的金属丝元件，减少元件的热容量（1）破坏了气温的垂直分布，测定的温度是被混合的气层的平均温度（2）内部风速小于环境风速，内部气温的变化落后于环境气温（3）设备外壁对太阳辐射仍有吸收，设备内气温分布不均匀，在白天一般要比环境温度偏高湿度的定义、测量意义及相关表达方式（水汽压、饱和水汽压、相对湿度、露点温度）水气压：空气中水汽部分的压力，单位用hPa，取一位小数, Ｐ为气压饱和水气压：水汽中的水汽压不能无限制的增加，在一定温度下，能够容纳的水汽含量有一个极限值，如果超过这个极限值，就会有一部分水汽凝结成液态水或凝华成冰，这一极限值称为该温度下的饱和水汽压。

分为水面Ew和冰面Ei两种在同一温度下，冰面上的饱和水汽压要小于水面上的饱和水汽压露点温度：空气在水汽含量和气压不变的条件下冷却达到饱和时的温度。

当空气中的水汽已达到饱和时，气温与露点温度相同t =td ，而水汽未达到饱和时，t ＞td ，td与t 的差值就表示了空气距饱和的程度相对湿度：空气中实际水汽压与当时气温与气压下的饱和水汽压之比。

以百分数（％）表示，取整数干湿球法测量相对湿度原理及误差将干球温度表和湿球温度表置于相同的环境中。

湿球周围空气未达到饱和时，表面的水分蒸发，不断地消耗蒸发潜热，使湿球温度下降。

同时，由于气温与湿球的温差使四周空气与湿球产生热交换。

在稳定平衡的条件下，湿球温度表蒸发支出的热量将等于由于与四周空气热交换得到的热量。

湿球表面降温的程度，与周围空气的湿度有关湿敏电容测量相对湿度湿敏电阻光学湿度计冷镜式四.气压的测量气压的定义及测量意义水银气压表的测量原理本站气压订正空盒气压表测量原理振筒式气压传感器膜盒电容式气压传感器硅压阻式气压传感器海平面气压订正五.地面风的测量风的基本概念（风速风向（16方位，360°））空气的水平运动阵风：瞬时风向风速在平均值附近涨落的变化和分布特性。

在规定时间间隔（指十分钟）内，风速偏离其平均值的一个正的或负的偏距，其持续时间不超过两分钟者。

风杯测量风速的原理及误差（启动风速等，过高效应，光电脉冲式风杯转换器）（1）启动风速当尾翼所受风压力矩>风向标静摩擦力矩时，即在一定的启动风速下，风向标才能转动（2）动态偏角风向标往往达不到动力平衡的要求，使得风向标即使在稳定的风场中也不能与风向一致，产生动态偏角。

（3）惯性误差风向标的指向与实际风向有偏差，可能超前也可能落后。