zXD降水与蒸发的观测解析PPT课件

1、第1页/共41页1 1、概述、概述（1）降水 第一类降水 第二类降水（2）蒸发（3）降水和蒸发观测的意义第2页/共41页 1 1、概、概 述述 降 水第一类降水：从天空降落到地面上的液态或固态 水，如雨、雪、冰雹等。第二类降水：也是广义的降水，包括在地面上、地面物体的表面上或植物覆盖层的表面上着落而成的液体或固体状的水分，如雾、露、霜、雾淞、吹雪等第3页/共41页 1 1、概、概 述述 在此同时，地表和水面的水分，又通过蒸发包括陆面蒸发、水面蒸发以及植物蒸腾等，不断地进入大气，再通过降水落到地面，由此形成地气体系内水分的闭合循环。 由于自然界中水分的循环处于某种稳定状态，则在这种情况下，降落到

2、地球表面的降水量应与蒸发量相等。全球的降水总量估计为5.15.110101717kgkg，由此可见，自然界所发生的水分循环是非常强烈的。第4页/共41页 1 1、概、概 述述 降水量和蒸发量的资料对于我们利用和改造自然，为国民经济建设服务有着重要的作用。back第5页/共41页2、降、降 水水 观观 测测1.降水观测2.降水量3.降水强度4.降水量观测的误差来源5.测定降水量的主要仪器 a.基本组成及各部分的作用（1）雨量器 b.观测时的注意事项 测量原理 a.虹吸式雨量计 观测时的注意事项（2）雨量计 基本组成 b.翻斗式遥测雨量计 测量原理（3）雨量传感器第6页/共41页 降水量降水强度第

3、7页/共41页 降水量是指从天空降落到地面上的液态或固态（经融化后）降水，未经蒸发、渗透和流失而在水平面上积聚的深度。以mm为单位，取一位小数。纯雾、露、霜、雾淞、吹雪、冰针的量按无降水处理，当其与降水伴见时也不扣除其量第8页/共41页降水强度：指单位时间的降水量。 通常测定5分钟、10分钟和1小时内 的最大降水量。降水强度分类：降水根据强度大小可分为4类 小雨（0.12.5mm/h） 中雨（2.68.0mm/h） 大雨（8.115.9mm/h） 暴雨（16.0mm/h）。第9页/共41页第10页/共41页（1）雨量器 雨量器由承水器（漏斗）、储水桶（外桶）、储水瓶组成，并配有与其口径成比例的

4、专用量杯。目前我国所用的雨量器承水口为314cm2。第11页/共41页第12页/共41页第13页/共41页承水器和储水筒 承水器和储水筒是用镀锌铁皮或其它金属材料制成。承水器口为正圆形并镶有铜制金属圈，成内直外斜的刀刃形，其目的在于防止器口变形及雨水溅入。承水器内的漏斗是活动的。漏斗的作用是防止雨量桶中收集到的降水发生蒸发第14页/共41页储水瓶和雨量杯 储水瓶是有一定容量并有倒水咀的玻璃瓶 雨量杯为特制的玻璃杯，杯上的刻度一般从0.05mm到10.5mm，每一小格代表0.1mm降水量，每一大格为1.0mm降水量，量杯的刻度大小直接表示了降水量，不必要再进行换算第15页/共41页 雨量器观测时

5、的注意事项 a.雨量器安置在观测场内固定架子上，器口要保持水平，口沿离地面高度为70cm，仪器四周不受障碍物影响，以保证准确收集降水。 b.在冬季积雪较深地区，应在其附近装一备份架子。 c.当雨量器安在此架子上时，口沿距地面高度为1.01.2m，在雪深超过30mm时，就应该把仪器移至备份架子上进行观测。 d.冬季降雪时，须将漏斗从承水器内取下，并同时取出储水瓶，直接用外筒接纳降水。第16页/共41页（2）虹吸式雨量计 a、测量原理 当雨水通过承水器和漏斗进入浮子室后，水面即升高，浮筒和笔杆也随着上升（由于笔杆总是做上下运动，因此雨量自记纸的时间线是直线而不是弧线），下雨时随着浮子室内水集聚的快

6、慢，笔尖即在自记纸上记出相应的曲线表示降水量及其强度。当笔尖到达自记纸上限时（一般相当于10mm），室内的水就从浮子室旁的虹吸管排出，流入管下的盛水器中，笔尖即落到0线上。若仍有降水，则笔尖又重新开始随之上升，而自记纸的坡度就表示出了降水强度的大小。由于浮子室的横截面积与承水口的面积不等，因而自记笔所记出的降水量是经过放大了的。放大率？第17页/共41页第18页/共41页虹吸雨量计的放大率 设设A A1 1为承水器口的横为承水器口的横截面积，截面积，A A2 2为进水管的横为进水管的横截面积，截面积，A A3 3为浮子室的横为浮子室的横截面积，截面积，A A4 4为虹吸管的横为虹吸管的横截面积

7、，截面积，为虹吸管与为虹吸管与浮子室的夹角。当降水浮子室的夹角。当降水量为量为H H时，浮子上升的高时，浮子上升的高度为度为h h)hAA(AHA4321cos44AA )cos(4321AAAHhAnHhcos4321AAAA因令n即为虹吸雨量计的放大率第19页/共41页 虹吸式雨量计观测时的注意事项 a.虹吸管应经常保持清洁，使发生虹吸的时间小于14秒。因为虹吸过程中落入雨量计的降水将随之排出仪器外，而不计入降水量，虹吸时间过长将使仪器误差加大。 b.在记录时要注意雨量计的型号，因为对于每一种型号的雨量计，其虹吸管的规格都是一定的，不能乱用，任一参数的改变都将影响记录的准确性。第20页/共

8、41页（3）翻斗式遥测雨量计 基本组成 翻斗式遥测雨量计是由感应器、记录器等组成的有线遥测雨量仪器。感应器由承水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗、干簧开关等组成。上翻斗是使不同自然强度的降水调节成近似大小的降水强度，以减小由于翻斗翻转瞬间所接收的雨水量，因不同降水强度所带来的随机性；计量翻斗不直接计数的原因是为了避免信号输出系统的电磁场对雨量计量的影响。记录器由计数器、记录笔、自记钟、控制线路板等构成。第21页/共41页第22页/共41页定位螺钉上翻斗定位螺钉计量翻斗计数翻斗承水器自记钟履带控制线路板计数器翻斗式遥测雨量计感应器翻斗式遥测雨量计记录器第23页/共41页（3）翻斗式遥测雨量计 测量

9、原理 利用翻斗每翻转一次的雨量是已知的，而翻斗翻转的次数是可以记录下来的。根据记录下来的翻斗翻转的次数，即可遥测出降水量的值以及得到降水量随时间的变化曲线。back第24页/共41页（4）雨量传感器 雨量传感器主要有： 翻斗式雨量传感器：用来连续采集液体降水量的，分为双翻斗与单翻斗两种，其结构和测量原理与前述的感应器相同。 双阀容栅式雨量传感器：是用来连续采集液体降水量的，由承水器、贮水室、浮子与感应极板，以及信号处理电路等组成。 测量原理是利用贮水室内浮子随雨量上升带动感应极板，使容栅移位传感器产生的电容量变化，经转换为位移计量的原理测得降水量。 back第25页/共41页3、蒸、蒸 发发

10、量量 的的 观观 测测1.蒸发量2.蒸发量观测存在的问题3.测定蒸发量的主要仪器 （1）小型蒸发器 （2）E-601型蒸发器 （3）超声蒸发传感器第26页/共41页蒸蒸 发发 量量 的的 观观 测测由于蒸发而消耗掉的水层厚度（1）蒸发量是指）蒸发量是指 降水的测定主要是代表性问题，基本上不存在准确性问题，而蒸发的观测则不仅存在代表性的问题，而且也存在测定的准确性问题（2）存在的问题？第27页/共41页3、测定蒸发量的主要仪器 （1）小型蒸发器第28页/共41页 一般情况下蒸发器安装在口缘距地面70cm高处，冬季积雪较深地区的安置同雨量器。每天20时进行观测，测量前一天20时注入的20mm清水（

11、即今日原量）经24小时蒸发剩余的水量，蒸发量计算公式如下： 蒸发量原量降水量余量 蒸发器内的水量全部蒸发完时，记为20.0，此种情况应避免发生，平时要注意蒸发情况，增加原量。 结冰时用称量法测量，其它季节用杯量法或称量法均可。 有降水时，应取下金属丝网圈；有强烈降水时，应随时注意从器内取出一定的水量，以防止溢出。第29页/共41页第30页/共41页第31页/共41页第32页/共41页 （2）E-601型蒸发器 蒸发桶 是一个器口面积为3000平方厘米、有圆锥底的圆柱形桶，器口要求正圆，口缘为内直外斜的刀刃形。桶底中心装有一根直管，在直管的中部有三根支撑与桶壁连接，以固定直管的位置并使之垂直。直

12、管的上端装有测针座，座上装有器内水面批示针，用以指示针，用以指示蒸发桶中水面高度。在桶壁上开有溢流孔，孔的外侧装有溢流嘴，用胶管与溢流桶相连通，以承接因降水从蒸发桶内溢出的水量。桶身的外露部分和桶内侧涂上白漆，以减少太阳辐射的影响。 水圈 是装置在蒸发桶外围的环套，用以减少太阳辐射及溅水对蒸发的影响。它由四个相同的、其周边稍小于四分之一的圆周的弧形水槽组成。水槽用较厚的白铁皮制成，宽20厘米，内外壁高度分别为13.7厘米和15.0厘米。每个水槽的外壁上开有排水孔，孔口下缘离水槽均应按蒸发桶的同样要求涂上白漆。水圈内的水面应与蒸发桶内的水面接近。第33页/共41页溢水桶溢水桶 用金属或其它不吸水

13、的材料制成。它用来承接因用金属或其它不吸水的材料制成。它用来承接因暴雨从蒸发桶溢出的水量。用量尺直接观测桶内水深的暴雨从蒸发桶溢出的水量。用量尺直接观测桶内水深的溢流桶，应做成口面积为溢流桶，应做成口面积为 300300平方厘米的圆柱桶；不用平方厘米的圆柱桶；不用量尺观测的，所用的溢流桶的形式不拘，其大小以能容量尺观测的，所用的溢流桶的形式不拘，其大小以能容得下溢出的水量为原则。放置溢流桶内的箱要求耐久、得下溢出的水量为原则。放置溢流桶内的箱要求耐久、干燥和有盖。须注意防止降落在胶管上的雨水顺着胶管干燥和有盖。须注意防止降落在胶管上的雨水顺着胶管流入溢流桶内。不出现暴雨的地方，可以不设置溢流流

14、入溢流桶内。不出现暴雨的地方，可以不设置溢流桶。桶。第34页/共41页第35页/共41页3、测定蒸发量的主要仪器 （3）超声蒸发传感器 超声蒸发传感器由超声波传感器和不锈钢圆筒组成。根据超声波测距原理，选用高精度超声波探头，对E601B型蒸发器内水面高度变化进行检测， ，CW水中声速、t超声波脉冲往返于水面高度H经历的时间，转换成电信号输出。并配置温度校正部分，以保证在使用温度范围内的测量精度。它的测量范围为0-100mm，分辨率0.1mm ，测量准确度1.5%，在气温0+50范围使用。2/ tCHW第36页/共41页（4）气象应用）气象应用 农谚说：“清明要明，谷雨要雨”。这说明适时适量的降

15、水对农业生产能提供有利的条件，是人类生存发展和生态系统得以维系的淡水资源供应源。而反常降水则会带来灾害。我国大部分地区降水都集中在下半年，而这时正是农作物的生长季节，大型降水的多少能造成大面积的涝旱。尤其是时间长、面积大的暴雨，还能引起洪水泛滥，不仅对生产建设造成极大的危害，而且对人民的生命财产也带来巨大的威胁。因此，工农业生产、交通运输、水利建设、防涝抗旱等都需要及时准确的降水观测资料。 降水在军事上也有很重要的影响，比如降水对舰艇舱面人员的健康力和战斗力影响较大，对武器装备也会产生一定的不良影响；降雪会迅速改变海岸目标的伪装条件，使舰艇目力通信和利用天体及沿岸目标定位的工作受到限制。 蒸发

16、在地球的水表面、土壤以及雪和冰表面不停的发生，植被也总是以最大速度蒸腾水汽。蒸发也是地气间水分循环的主要环节之一，它不仅以水汽的形式进入大气，而且还在地面与大气间传递热量，蒸发对农业、气象和水文气象研究都具有重要意义。第37页/共41页复复 习习 思思 考考 题题1.我国气象台站的降水观测包括哪些内容？什么是降水量和降水强度？2.雨量器、雨量计器口变形或器口不水平，对降水量测定的准确度有何影响？为什么？3.用雨量器测量降水量。仪器的放大率与什么因素有关？4.20cm雨量器专用量杯损坏，又无备份件，用普通量杯量得为219.8cm3，量杯直径2cm，其降水量是多少？5.影响降水量测定的因素是什么？6.虹吸