气象仪器PPT第1章 概述

气象仪器第1章气象仪器发展概况2023/2/421.1气象仪器发展概况1.2地面气象观测项目及仪器种类1.3

地面气象仪器性能要求1.4本书主要内容1.1气象仪器发展概况2023/2/431、早期的气象观测人类的生产、生活、出行，特别是农业、航海、渔业等与气象有着密切的关系，早在三千多年前，殷墟甲骨文中就有关于天气现象的记载，如雨、雪、雹、雾、雷电等，这一时期对气象的观测处于原始阶段，只是目测现象的记录和应用。利用仪器对天气现象进行观测在人类历史上则较晚，而且早期主要是简单的器测，如公元前二世纪，我国有利用木炭重量的变化和琴弦的伸缩来测量大气湿度,后来出现了观测风的向简单仪器，如铜制和木制的风向器，时间大概在公元七世纪的唐朝。雨量器在我国的明朝永乐年间(1424年前后)，统一颁发到全国，用来报告各地的雨量大小。气象仪器的发展主要是从十六世纪以来的三、四百年时间里逐步发展起来的，最先发明出来的仪器，一般认为是伽利略在1600年左右制作的玻璃管温度表。1643年左右，发明了水银气压表，用一根玻璃管插入水银槽中制成了气压表，大气压力使汞柱在顶端为真空的玻璃管中上升了约76厘米，这段汞校的重量就等于玻璃管截面上的大气压力，这就是今日常用的水银气压表的原理。1.1气象仪器发展概况2023/2/442、典型气象仪器的发展典型的温度和气压观测仪器主要是17-19世纪发明的。1620年，荷兰人发明了酒精温度计1643年德国人发明水银温度计，1742年制定了摄氏温标。1643年意大利人发明了水银气压计1810年法国人发明了福丁式水银气压计，1877年德国人发明了自记式水银气压计。1769年德国人发明了湿度计1783年瑞士人发明了毛发湿度计1799年法国人发明了干湿球温度计1854年法国人制成露点计1887年德国人发明通风干湿计。1892年英国人发明了达因式风速仪。1889年德国人设计了简单、方便的翻斗式雨量仪，沿用至今，虽然有修改，但仍是气象观测降水量的重要观测仪器。

1.1气象仪器发展概况2023/2/453、气象雷达和气象卫星应用于气象观测天气雷达：二次世界大战后，雷达技术引入到气象部门，成为气象观测云、雨变化的一种新的手段，用于此种目的的雷达被称为天气雷达。在大气科学领域中逐渐形成丁一个新的分支学科——雷达气象学。早期的气象雷达是由军用雷达改造而成，二次大战中发现微波波段的雷达在监测飞机、舰艇等军用目标的同时，云雨会对其造成较大的干扰，相反微波雷达探测云、雨的能力则为探测降水天气状况及未来变化提供了非常有用的信息。战后，雷达探测云的的能力得到重视．将战争中应用的雷达经过改造，专门用于云雨和降水天气的监测。美国较早将退役的军用雷达改造成气象等雷达并组网观测降水和云体的结构变化，用于短期降水和对流天气的监测和预报。利用云、雨对电磁波的散射、衰减及回波信号涨落等进行研究，可以分析并对天气进行监测和预报。上世纪50年代一些国家先后建立了雷达气象观测网。我国天气雷达是从20世纪60年代由国外引进开始，并进行了天气雷达的研制，如我国自主研制的711雷达(x波段，1968年)、713雷达(c波段，1978年)等，在气象业务系统中起到了重要作用。目前的气象雷达向着数字化方向发展，采用多普勒原理和偏振理论探测云、雨、风、冰雹等。

1.1气象仪器发展概况2023/2/463、气象雷达和气象卫星应用于气象观测气象卫星：1958年美国发射的人造卫星开始携带气象仪器，1960美国首先发射了第一颗人造试验气象卫星，到目前为止，全世界已有数百颗气象卫星，已经形成了一个全球性的气象卫星网。我国1988发射了第一颗气象卫星—“风云一号”气象卫星。气象卫星观测的主要方面是拍摄卫星云图、云顶温度、云顶状况、云量和云内凝结物，陆地表面状况，如冰雪和风沙，以及海洋表面状况如海洋表面温度、海冰和洋流等，大气中水汽总量、湿度分布、降水区和降水量的分布，大气中臭氧的含量及其分布，太阳的入射辐射、地－气体系对太阳辐射的总反射率以及地气体系向太空的红外辐射等。1.1气象仪器发展概况2023/2/474、自动气象观测----自动气象站随着电子技术、传感器技术、智能仪器和通信技术的发展，地面气象仪器逐步向自动气象站的方面发展，通过自动气象站完成多种气象要素的数据自动采集、传输、记录和处理。1.2地面气象观测项目及仪器种类2023/2/481、气象观测要素不同国家要求气象观测的项目有些差别，我国对气象观测项目及观测时间等也有相应的规定。不同的气象站观测的项目会多少有些差别，主要有云、能见度、天气现象、气压、空气的温度和湿度、风向和风速、降水、日照、蒸发、地面温度、草温、雪深；有些要增加观测项目有浅层和深层地温、冻土、电线积冰、辐射、地面状态，雪压等，还可以根据需要增加其它一些观测项目。气象观测项目需要定时进行观测，有自动观测和人工观测两种方法。定时自动观测项目表时间北京时地平时每小时20时每小时24时观测项目气压、气温、湿度、风向、风速、地温、草温及其极值和出现时间时降水量、时蒸发量日蒸发量辐射时曝辐量辐射辐照度及其极值、出现时间时日照时数辐射日曝辐量辐射日最大辐照度及出现时间日照总时数1.2地面气象观测项目及仪器种类2023/2/491、气象观测要素定时人工观测项目表时间北京时真太阳时02、08、14、20时08时14时20时日落后观测项目云能见度气压气温湿度风向、风速0-40cm地温降水量冻土雪深雪压80～320cm地温地面状态降水量蒸发量最高、最低气温最高、最低地面温度日日照时数1.3地面气象仪器性能要求2023/2/4101、政策要求我国地面气象观测规范中，对气象仪器的要求如下：(1)应具有国务院气象主管机构业务主管部门颁发的使用许可证，或经国务院气象主管机构业务主管部门审批同意用于观测业务；(2)准确度满足规定的要求；(3)可靠性高，保证获取的观测数据可信；(4)仪器结构简单、牢靠耐用，能维持长时间连续运行；(5)操作和维护方便，具有详细的技术及操作手册。1.3地面气象仪器性能要求2023/2/4112、性能要求人工观测仪器的技术性能要求

1.3地面气象仪器性能要求2023/2/4122、性能要求

人工观测仪器的技术性能要求1.3地面气象仪器性能要求2023/2/4132、性能要求表2自动气象站技术性能要求测量要素测量范围分辨力准确度平均时间采样速率气温-50～+50℃0.1℃0.2℃1min6次/min相对湿度0～100％1％8％（＞80％）1min6次/min气压500～1100hPa（任意200hPa）0.1hPa0.3hPa1min6次/min风向0～360°3°5°3s2min10min1次/s风速0～60m/s0.1m/s（0.3+0.03V）m/s（基准站）降水雨强0～4mm/min0.1mm4％（＞10mm）累计1次/min日照0～24h60s0.1h累计蒸发0～100mm0.1mm1.5％累计地温-50～+80℃0.1℃0.3℃（基准站）1min6次/min总辐射0～2000W/m21W/m25％1min6次/min净辐射-200～1400W/m21W/m2（15～20）％1min6次/min直接辐射0～2000W/m21W/m22％1min6次/min1.4本课程主要内容2023/2/414主要内容本课程主要学习应用于自动气象站的气象仪器，特别是基于智能仪器的气象仪器，能够实现对气象要素的自动测量、数据传输和存储，对一些人工观测仪器也进行简要介绍。