实习一光照强度的测定

1、 气象学实验指导书王彬、马元丹编浙江农林大学2014年10月目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 实验一辐射、日照时数的观测3 HYPERLINK l bookmark8 实验二温度的观测6 HYPERLINK l bookmark14 实验三空气湿度的测定9 HYPERLINK l bookmark20 实验四气压和风的观测12实验一辐射、日照时数的观测【实验目的】通过实验了解测定辐射强度和日照数的仪器及其观测原理，掌握测定辐射强度与日照时数方法。【实验仪器】总辐射表、直接辐射表、散射辐射表、净辐射表、暗筒式日照计等。【实验内容】气象辐射量：（1）太阳短

2、波辐射：总辐射：水平面上，天空2n立体角所接收的太阳直接辐射和短波散射辐射之和。短波反射辐射：总辐射到达地面后被下垫面向上反射的那部分短波辐射。（2）地球长波辐射：大气长波辐射：大气以长波形式向下发射的那部分辐射地面长波辐射：地球表面以长波形式向上发射的辐射（3）全辐射：短波辐射与长波辐射之和（4）净全辐射：太阳与大气向下发射全辐射和地面向上发射的全辐射之差值。辐射强度测量原理：使用的辐射传感器一般都为热电型，传感器由感应面和热电堆组成。当感应面吸收辐射能而增热时，使下部的热电堆两端形成温度差，热电堆产生电动势。当辐照度E越强，热电堆两端的温差就越大，输出的电动势V也就越大，他们的关系基本是线

3、性的。V=KE辐射强度观测：辐射联合支架上辐射表的安装位置图短波总辐射表直接辐射表散射辐射表净全辐射表日照时数的观测日照时数：定义为太阳直接辐射辐照度达到或超过120W/m-2的各段时间的总和，以小时为单位，取一位小数。日照时数主要应用于表征当地气候，描述过去天气状况等。可照时数：只在无任何遮蔽件下，太阳从某地东方地平线到进入西方地平线，其光线照射到地面所经历的时间。日照百分比=（日照时数/可照时数）00%日照计的安装：日照计应安装在东南西三面无障碍物，终年从日出到日没阳光均能照射的空旷地点，安装时底座应保持水平，底座的南北线与地理正北对准，使管口朝北，这样表明管筒轴在子午面内，在正午日光恰好

4、从两个小孔同时进入筒内。测定原理：累计感光线的长度来计算日照时数【注意事项】短波总辐射表日出前把金属盖打开，日落后停止观测并加盖每日上下午各一次对总辐射表进行检查和维护散射辐射表遮去直射辐射，仪器只能测到天空散射辐射；根据当地纬度和日期，适当调节它的倾角，在一天任何时刻都能遮住太阳的直接辐射净全辐射表不仅白天观测、夜间也要观测上午、下午、夜间各检查一次暗筒式日照计安装时底座应保持水平，底座的南北线与地理正北对准，使管口朝北。测定前日照纸避光保存【思考题】辐射表测量辐射强度的基本原理是什么？辐射表主要有哪些类型？什么是日照时数？试述暗筒式日照计的作用原理。暗筒式日照计的感光迹线受哪些因素的影响？

5、有何特点？实验二温度的观测【实验目的】通过实验掌握各种常用温度表和温度计的构造原理和使用方法，并能独立完成测温仪器的安装、观测读数和温度记录的整理工作。【实验仪器】普通温度表、最高温度表、最低温度表、地面温度表、曲管地温表、双金属片温度计百叶箱等。【实验内容】百叶箱内仪器安装小百叶箱内各仪器都安置在箱内特别的铁架上，干湿球温度有应垂直固定在铁架的两端，干球在东，湿球在西，球部地面1.5米。最高温度表应水平放置在铁架下面横梁上的铁钩上（头部略高），球部中心离地面1.5米，最低温度计放在较低的钩上，球部中心离地1.52米，二支表球部均向东。大百叶箱内的温度计安置在前面的木架上，感应部分中心离地1.

6、5米；湿度计应放在后面稍高的木架上，其高度以便于观测为准。地面温表的安装地面和浅层地温的观测地段，设在观测场内南面平整出的裸地上，地段面积为2mx4m。地表疏松、平整、无草，并与观测场整个地面相平。地面三支温度表须水平地安放在地段中央偏东的地面，按0cm、最低、最高的顺序自北向南平行排列，感应部分向东，并使其位于南北向的一条直线上，表间相隔约5cm；感应部分及表身，一半埋入土中，一半露出地面。埋入土中部分的感应部分与土壤必须密贴不可留有空隙；露出地面部分的感应部分和表身，要保持干净。曲管地温表安装曲管地温表安装在地面最低温度表的西边约20cm处，按5、10、15、20cm深度顺序由东向西排列，

7、感应部分向北，表间相隔约10cm；表身与地面成45夹角，各表表身应沿东西向排齐，露出地面的表身须用叉形木（竹）架支住。安装时，表身露出地面的沟壁（称南壁）呈东西向，长约40cm,沟壁往下向北倾斜，与沟沿成45坡；沟的北壁呈垂直面，北沿距南沿宽约20cm；沟底为阶梯形，由东至西逐渐加深，每阶距地面垂直深度分别约为5、10、15、20cm，长约10cm。沟坡与沟底的土层要压紧。然后安放地温表，使表身背部和感应部分的底部与土层紧贴，各表的深度、角度和距离均符合安装要求，再用土将沟填平。填土时，土层也须适度培紧，使表身与土壤间不留空隙。整个安装过程，运作应轻巧，以免损坏仪器。、温度观测气温及0、5、1

8、0、15、20cm地温表于每日2、8、14、20时观测；地面最高、最低温度表于每日20时观测一次，并随即进行调整。编发天气报和加密天气报的气象站，当8时地面最低温度可能出现在5C之间时，应于8时观测一次地面最低温度。各种地温表观测读数要准确到0.1C。双金属片温度计双金属片温度计是自动连续记录气温变化的仪器。感应元件由膨胀系数相差较大而弹性模量相近的两块金属片（常用的有殷钢和无磁钢）焊接而成。这种双金属片随温度的变形率接近线性，所以可用来测温。自记系统由同感应元件相联的自记笔和旋转的自记钟构成。干G”感局球郡毛级禅水與檢剽扈砥盟外密1?干球温度表干湿球温度表的安装眶out卧iI门I【IIII最

9、高温度表感应部分游标最低温度表曲管地温表hit+t3t,ist+r杠双金属片温度计【注意事项】熟悉仪器的刻度，温度观测要求记录到O.lc，初次使用一支温度表，应先了解其最小刻度单位。(2)避免视差，视线应于水银柱顶端附近刻度线是否直来较正。(3)动作迅速。因温度表感应较快所以读数时动作要迅速，先读小数后读整数，同时注意勿使头、手和灯接近球部，并尽量不要对温度表呼吸。(4)复读，复读是为了防止产生5C和10C的误差。【思考题】普通温度表、最高温度表和最低温度表的构造原理有何不同？最高温度表、最低温度表的观测及调整方法如何？实验三空气湿度的测定【实验目的】通过实习掌握测量空气湿度的常用仪器的构造原

10、理和使用方法，并能独立完成测量仪器的观测读数和观测记录的整理工作。【实验仪器】百叶箱干湿表、通风干湿表、毛发湿度表、毛发湿度计【实验内容】干湿球温度表的制作有两支形状、大小、规格相同的套管式温度表组成，一支成为“干球”；另一支球部包上湿润的纱布称为“湿球”。湿球纱布的包扎方法：先用清洁的水将纱布浸润，使其上端服帖无皱折的包卷在水银球上（包卷纱布的重叠部分不超过球部周长德1/4），然后用纱线把球部上、下端的纱布扎紧。百叶箱内纱布长约10cm,当纱布结冰时应将湿球扎口下端2-3mm处剪去。通风干湿表中湿球表中湿球纱布扎口下端宜留2-3mm。百叶箱内仪器安装小百叶箱内各仪器都安置在箱内特别的铁架上,

11、干湿球温度有应垂直固定在铁架的两端,干球在东,湿球在西,球部地面1.5米,湿球的下方是一个带盖的水盂,水盂固定在铁架下面的横梁上，盂口离湿球约3cm，湿球纱布通过杯盖的狭缝引入盂内，浸入水中。干湿球温度表测试原理水分蒸发与温度有关。在空气中水汽含量未饱和时，湿球纱布上的水分随时都在蒸发，蒸发过程中所消耗的热量来自“湿球”及其周围的空气层。“干球”的示度即表示当时的气温值，“湿球”的示度必然低于“干球”，从而得到干、湿温度示度差，称为“干湿差”。湿度表面的蒸发（耗热）同时还与当时空气的潮湿程度、风速、气压有关。“干湿差”越大，表示空气越干燥；“干湿差”越小，表示空气越潮湿。通风干湿表结构原理通风

12、干湿表主要用于野外考察或自动气象站在气温或湿度采集出现故障时进行补测时使用。它由干湿球温度表、通风装置、金属套管、双层保护管和上水滴管等组成。其作用原理与百叶箱干湿球温度表基本相同。主要不同处是：温度表球部装在与风扇相通的管形套管中，利用机械或电动通风装置，使风扇获得一定转速，球部处于2.5m/s（电动通风可达3m/s以上）的恒定速度的气流中。由于球部双层金属护管表面镀有镍或铬，是良好的反射体，能防止太阳对仪器的直接辐射。5.毛发湿度表利用脱脂的人发随空气湿度的增大（减少）而增长（缩短）的特性制作的毛发湿度表和温度计，用以测定空气相对湿度。毛发湿度计毛发湿度计以毛发为湿度感应元件，利用其随空气

13、相对湿度高低而改变其长度的特性通过传动放大机构，带动记录笔尖在记录纸上作出相对湿度的记录曲线；仪器的传动放大机构系利用杠杆原理，其中有弧片形的传动系统可将原为非线性的位移量，转变为线性的位移量，使记录笔尖记录时能适应等分分格的记录纸，传动放大机构中有调节放大倍数的螺钉，在仪器的支架上有调节笔尖基点位置的螺套。湿度的查算步骤（1）由观测的t、t查的n值；w（2）用n、p（个位数“四舍五入”）查湿球温度订正值Atw3）再由t、t+At查得e、U、t；wwdQ.毛发湿度表通风干湿表毛发湿度计【注意事项】通风干湿表测定前应等待4min左右，让其充分感应测量高度空气的温度、湿度状况。对干湿表读数，先读干

14、球，再读湿球。读数时切忌用手接触双重护管，身体也不要与仪器靠得过近。【思考题】表示空气湿度的物理量有哪些？试说明它们的意义和关系？使用干湿球温度表测定空气湿度的原理如何？查算湿球订正值应注意什么？实验四气压和风的观测【实验目的】通过实习了解测量气压、风的常规仪器及其构造原理，掌握气压、风的观测方法及气压观测记录的订正方法。【实验仪器】动槽式水银气压表、空盒气压表、气压计、轻便风向风速表【实验内容】动槽式水银气压表应用托里拆里实验的原理：当外界气压升高时，大气压力会自动把水银槽中的水银压进管腔中使水银柱长高。反之，气压下降时，水银柱会自动降低，水银自动流回槽里。压高公式：p=pgH式中，p为温度

15、为t时水银的密度；g为当地的重力加速度；H为水银柱的高度如果大气压力不变，温度变化，或两个重力加速度不同的测点，大气压力相同，但水银柱高度的读数是不相同的，只有当p和g的数值一定时，水银柱的高度才能正确地代表大气压力，所以必须规定一个标准条件。标准条件是：以0C的水银密度为准，取1.35951x104kgm-3,符号为p(0)取9.80665m/s2为标准重力加速度。(纬度45度的海平面上)动槽式水银气压表的观测步骤(1)观测附属温度表，准确至0.1C。(2)调整水银槽内水银面，使之与象牙针尖恰恰相接。(3)调整游标尺恰好与水银柱顶相切。(4)读数并记录，准确至0.1hPa。水银气压表的读数要

16、依次经过仪器差、温度差、纬度重力差和高度重力差订正后，就可获得本站气压值。空盒气压表用金属或非金属材料制成扁圆形的空盒。或串接成空盒组。盒内常留有少量气体。在大气压力作用下，空盒变形，其中心位移量可表示气压的变化。空盒气压表的观测步骤：打开盒盖后，先读取附温准确至0.1C。然后轻敲盒面(克服摩擦)，待指针静止后再读数。读数时眼睛视线与指针重合，且垂直于刻度盘，准确至0.1hPa。空盒气压表空盒气压表是以弹性金属做成的薄膜空盒作为感应元件，它将大气压力转换成空盒的弹性位移，通过杠杆和传动机构带动指针。当顺时针方向偏转时，指针就指示出气压升高的变化量，反之，当指针逆时针方向偏转时，指示出气压降低的

17、变化量。当空盒的弹性应力与大气压力相平衡时，指针就停止转动，这时指针所指示的气压值就是当时的大气压力值。轻便三杯风向风速表用于测量风向和一分钟时间内的平均风速。风向风速表可以手持使用，也可安置在固定地点使用。仪器安在四周开阔无高大障碍物的地方。安装高度以便于观测为限，并保持仪器垂直，机壳侧面向风。观测时将方向下小套管拉下再右转一角度，此时方向盘就可以按地磁子午线的方向稳定下来。风向与方向盘所对的读数就是风向。如果指针摆动，可读摆动的中间值。用手指压下风速按钮，风速指针就回到零位。放开风速按钮后，红色时间小指针就随风速指针开始走动，经一分钟后铜指针停止转动。接着时间指针转到最初位置也停止下来结束

18、了风速的测量。风速指针所示数值称为指示风速。以这个风速值从风速检定曲线图中查出实际风速值即为所测之平均风速。当观测完毕时，务必将小套管向左转一角度，使其恢复原来位置，这时方向盘就可以固定不动。小心地将风向仪和手柄退下，放入仪器盒内。Pg一-幼临”水耀“轻便风向风速表动槽式水银气压表空盒气压表空盒气压计【注意事项】1动槽式水银气压表调整时，注意视线保持与水银面同高，旋转底部螺旋时要慢，槽内水银面自下而上地上升，直到象牙针尖与水银面恰好相接（既无小涡（偏高，降低重调），也无空隙）为止。2动槽式水银气压表调整时注意保持视线与水银柱同高，把游标尺底边恰好与水银柱顶相切，此时水银柱顶两旁能见到三角形的露光空隙。动槽式水银气压表观测完成后，降低水银面，使它与象牙针尖脱离23毫米，其目的是使象牙针尖不被水银磨秃和脏污（但注意不宜降低过多）。轻便风向风速表