大气探测学-复习题

1大气探测研究的对象，范围，特点对象：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进行个别或系统的、连续的观测和测定；为天气、气候预测预报诊断分析提供第一手资料。包括：直接探测(仪器的感应部分直接置于探测的大气介质中)；遥感探测(遥感探测技术手段)和目测项目(云、天气现象的演变过程)。范围：大气探测分为近地面层大气探测、高空大气层探测和专业性大气探测。近地面层探测特点：大气探测学是从事大气科学研究、教学的基础。为天气、气候诊断分析、预报及环境保护部门、国家及全球气象资料网络系统等提供大气观测资料。2大气探测的发展主要有几个时期发展时期，大气探测的遥感时期，大气探测的卫星遥感时期3简述大气探测原理有哪几个方法以分为主动遥感和被动遥感两种方式。4大气探测仪器的性能包括哪几个精确度，灵敏度，惯性(滞后性)，分辨率，量程5如何保证大气探测资料的代表性和可比性观测站观测资料代表性的好坏，原则上可以从台站地形是否具有典型性方面进行评定。站址气象要素变化快，要取一定时段的平均值作为测量值。观测资料的比较性是建立在一致的基础上，即要求观测时间、观测方法、仪器类型、观测规征及其国际简写。低云低云积云积云碎积云浓积云积雨云秃积雨云鬃积雨云层积云透光层积云避光层积云积云性层积云堡状层积云荚状层积云层云碎层云碎雨云层云透光高层云避光高层云云Ac透光高积云避光高积云堡状高积云荚状高积云絮状高积云积云性高积云Acflo毛卷云密卷云伪卷云钩卷云Cifli卷层云毛卷层云薄暮卷层云卷积云卷积云积云;生成的云体垂直向上发展；消散时向水平方向扩展，常为分散孤立大云块。个体明显，底部较平，顶部成圆弧形或重叠的圆弧形突起。云块之间多不相联。淡积云：云的个体不大，轮廓清晰，底部较平，顶部呈圆弧形凸起，垂直发展不旺盛，云底较扁平，薄的云块呈白色，厚的云块中部有淡影。分散在空中，晴天常见。碎积云：破碎的不规则的积云块，个体不大，轮廓不完整，形态多变，多为白色碎块，往往碎了的或出生的积云。浓积云：云的个体高大，轮廓清晰，底部较平、阴暗，垂直发展旺盛，垂直高度一般大于水平宽度，顶部呈圆弧形重叠凸起，很象花椰菜。积雨云：云体庞大、浓厚，很象耸立的高山，顶部已开始冻结，呈白色，轮廓模糊，有的有结构，常有雨幡下垂，始阶段，存在时间较短促。厚的云比较阴暗。云块常成群、成行或成波状排列。布满天空，犹如大海的波涛。透光层积云：云块较薄、呈灰白色，排列整齐，云块之间常有明显缝隙，边缘比较明亮。积云性层积云：云块较大，呈灰白色，多为条状，顶部具有积云特征。是由衰退的积云或积系统逐渐趋向稳定，但有时可降小雨。堡状层积云：云块细长，底部平整，顶部凸起，有垂直发展地趋势。远处看去，好象城堡或长条形锯齿。充沛的水汽，受地形抬升作用，常常在山脊上空形成荚状云层云：云体均匀成层，呈灰色，很象雾，云底很低，但不接触地面，一般由直径5-30微米碎层云：云体为不规则的碎云片，形状多变，移动较快，呈灰色或灰白色，往往是由消散中雨层云：灰暗的均匀云层，能完全遮蔽日月，云底常伴有碎雨云。云底混乱，没有明显的界碎雨云：云体低而破碎，形状多变，移动较快，呈灰色或暗灰色，常出现在雨层云、积雨云 (黑云压境)。高层云：云体均匀成层，呈灰白色或灰色，云体常有条纹结构，多出现在锋面云系中，常布透光高层云：薄而均匀的云层，呈灰白色，日月朦胧可见，好象隔了一层毛玻璃。且，成群、成行、成水波状排列。辨别日月位置。水产生。射云块时，常产生彩虹。多由过山气流，或上升、下沉气流汇合而成。多预示晴天。过云体地物阴影很明显。毛卷云的出现预示晴天。，薄的部分呈白色，厚的部分略有淡影，边缘毛丝般纤维结构仍较明显。融合成片。密卷云的出现，多预示天气稳定。，从积雨云顶部脱离的云。云体大而厚密，常呈铁砧状。钩卷云：云体很薄，呈白色，云丝往往平行排列，向上的一头有小钩，很像逗号。预示将有天气系统影响本站。有“日晕三更雨，月晕午时风”的说法。层云：云体薄而不很均匀，毛丝般纤维结构较明显。有时很像大片薄的密卷云。卷积云：云块个体很小，呈白色细鳞片状，常成行、成群排列整齐，很像微风吹拂水面而成层状云：层状云包括卷层云，高层云，雨层云和层云，它们的共同特征是云体均匀成波状云：波状云包括卷积云，高积云和层积云，它们的共同特征是云块常成群，成行，①卷积云与高积云共同点：云块比较小，一般成群，成行，呈波状排列；不同点：卷积云呈白色细鳞片状，像微风吹拂水面而成的小波纹；而高积云在厚薄，瓦块状，鱼鳞片或水波状的密集云条。②高积云与层积云共同点：云块在厚薄，形状上都有很大差异，云块一般成群，呈层，呈波状排列；同点：高积云云块较小，轮廓分明常呈扁圆状，瓦块状，鱼鳞片或水波状的密集云条，层积云云块一般较大，有的成条，有的成片，有的成团；高积云薄的云块呈暗灰色，日月轮廓分辨不清，层积云常呈灰白色或灰色，结构比较松散，薄的云块可辨太阳的位置。①卷层云与高层云②高层云与雨层云相同点：云体均匀成层，常布满全天；不同点：高层云呈灰白色或灰色，云底常有条纹结构；雨层云低而漫无定形，能完全遮蔽日月，呈暗灰色，云底常有碎雨云；③雨层云与层云不同点：云层云低而漫无定形，能完全遮蔽日月，呈暗灰色，云底常伴有碎雨云，荚状云：在山区由于谷地聚集充沛的水汽，受地形抬升作用，常常在山脊上空形成荚状云，另外由于过山气流，或上升、下沉气流汇合而形成的驻波也会产生荚状云，预示有积雨云发展，甚至有雷阵雨发生；堡状高积云一般预示有雷雨天气；从外形上看：碎积云通常个体很小，轮廓不完整，形状多变，多为白色碎块；碎层云的云体为不规则的碎片，形状多变，移动较快，呈灰色或灰白色；碎雨云的云体低而破碎，形状多变，移动较快，呈灰色或暗灰色；从成因上看：若有强风和湍流时，淡积云的云体会变的破碎，形成碎积云；碎层云往往是由消散中的层云或雾抬升而形成；碎雨云常出现在许层云，积雨云或厚的高层云下，是由于降水物蒸发，空气湿度增大，在湍流作用在下水气凝结而成。盛，云底较扁平；当大气对流运动增强时，淡积云向浓积云发展此时轮廓仍然清晰，云底仍然较平，但云体个体高大而且底部比较阴暗，云的垂直发展旺盛，垂直高度一般大于水平宽度，顶部的圆弧形开始重叠突起，变得象花椰菜的样子；性；以上就是从淡积云Cuhum——浓积云Cucong——秃积雨云Cbcalv——鬃积雨云Cbcab7．对下面的记录进行分析，并描述天空状况，包括云状、云量、云的特征及可能伴随出现时存在。低云的云状为：云的个体不大，轮廓清晰，底部较平，顶部呈圆弧形的突起，云块较扁平分散孤立在天空，或者是个体很小，轮廓不完整，形状多变的白色碎积云。碎的棉絮团，云块大小以及在空中的高低都很不一致，或者是云块细长，底部水平，顶薄，呈白色，毛丝般的纤维状结构清晰，云丝分散。从中云的情况来看，空中的气层不稳定，有较强的上升气流，云层可能会继续发展。云。云状为：浓积云的个体高大，轮廓清晰，底部较平，比较阴暗，垂直发展较旺盛，也许会有积雨云产生。的继续发展，中云为积云性高积云的继续发展。高云不能观测清楚。从云的发展来看，大气层结仍处于不稳定状态，天气可能还要进一步地转坏。雷电等现象。？2.目标物和背景的属性3.眼睛的视觉性能说，适光状态定义为具有正常视力的观测者对光线射入视网膜中央凹(视网膜最敏感的中枢部分)的刺激所作出的反应。在这种适应条件下，中央凹可区别出细微的清晰度和颜色。在适光的视觉下(通过中央凹感光)，眼睛的相对感光效率随入射光的波长而变化。在适光条件下眼睛的感光效率在波长为550nm时达到最大值。夜间视觉视作是暗光的(以视网膜的视杆细胞取代中央凹产生视觉)，视杆细胞作为视网膜上的外围部分对颜色和细微清晰度不敏感，但对低的光强度特别敏感。在暗光视觉中，最大感光效率与507nm波长相对应。暗点。凡是看不清目标物的轮廓，认不清其形体，或者所见目标灯的发光点模糊，灯光散乱，都不算“能见”米为单位取小数一位17．夜间能见度目标灯的选择有哪些要求？是减小，然后判定当时的能见度。有时能看得清楚，有时又看不清楚？试就物理原因解释空气成分有关:湿度大有雾光线折射或散射就看不清楚了天气晴朗湿度小就看得清楚21白天能见度与气象光学视程是否相当？某一目标物按白天能见度定义它刚好能见，问它是否在气象光学视程之内？22哪些天气现象与能见度有关？雾、轻雾、吹雪、雪暴、扬沙、沙尘暴、浮尘、霾、烟幕积雨云常产生雷暴、阵雨(雪)，或有雨(雪)幡下垂。有时产生飑或降冰雹。云底偶有龙卷产生。毛毛雨：落在水面无波纹，落在干地上只是均匀地润湿地面而无湿斑。雨：落在水面上会激起波纹和水花，落在干地上可留下湿斑。25如何区别霰和米雪、冰雹和冰粒霰：白色不透明的圆锥形或球形的颗粒固态降水，直径约2~5毫米，下降时常呈阵性，着硬地常反跳，松脆易碎。米雪：白色不透明的比较扁的或比较长的小颗粒固态降水，直径般反跳。直径小于5毫米。有时内部还有未冻结的水，如被碰碎，则仅剩下破碎的冰壳。激异大，大的直径可达数十毫米。常伴随雷暴出现。形成浮尘的沙尘是由远处传播而来，而霾不是。一般浮尘的能见度更小，并且垂直能见空气混浊，能见距离<10km。常出现在气团稳定较干燥时期。浮尘出现在冷空气过境前后无风或风小时，由远处沙尘经高空气流传播而来。或由或天气过后尚未下沉的沙尘浮游在，而轻雾是由水滴组成。并且霾常出现在气团稳定较干燥时期，而轻雾不一定。轻雾由细小水滴组成的稀薄雾幕。水平能见距离<10km。呈灰白色。早晚较多出现。浮尘是由远处沙尘经高空气流传播而来，或由扬沙、沙尘暴天气过后尚未下沉的沙尘浮见距离一般为1-10km。天空混浊，风力较大。在北方春夏，冷空气过镜或空气不稳定时出大风：瞬间风速达到或超过17.0米／秒(或目测估计风力达到或超过8级)的风。飑：突然发作的强风，持续时间短促。出现时瞬间风速突增，风向突变，气象要素随之亦有剧烈变化，常伴随雷雨出现。尘卷风：因地面局部强烈增热，而在近地面气层中产生的小旋风，)30何谓地面状态，如何划分地面状态是未经翻耕保持自然的地表状况地面状态划分为表中的二种类型，二十种状况，31什么是温度？温标？常用温标有哪几种？绝对温标是如何确定的？它与经验温标如何换量分子运动平均动能的一个物理量，也就是说它反映了大量分子无规则运动的剧烈程度。1．什么叫温标？常用温标有哪几种？如何换标？温标是为了定量地表示温度,而选定的一个衡量温度的标尺。常用温标有：开尔文温标(绝对温标)(K)；摄氏温标(℃)；华氏温标(F)。温标：我们把衡量温度的尺度称为温标。确定：开尔文创立了把-273.15℃作为零度的温标，叫做热力学温标或绝对温标，用热力学温标表示的温度叫热力学温度或绝对温度。面和浅层地温传感器——地温传感器一般使用铂电阻地温传感器，深层地温传感器33试述玻璃液体温度表的测温原理，并比较水银与酒精温度表的优缺点。玻璃液体温度表是利用装在玻璃容器中的测温液体随温度改变引起的体积膨胀，从液柱位置的变化来测定温度的优缺点：水银不沾湿玻璃，不易变质，易得到纯度高的，酒精容易沾湿玻璃，易变质，不易制取纯度高的34最高和最低温度表的构造与性能有何不同？最高：最高温度表的构造与一般温度表不同，它的感应部分内有一玻璃针，伸入毛细管，整后这段时间内的最高温度精柱经过游标周围慢慢上升，而游标仍停在原来位置上，因此它能指示上次调整以来这段时间内的最低温度最高最低温度标测温原理。毛细管较细，液体为水银。在玻璃球部焊有一根玻璃针，其顶端伸至毛细管的末端，使狭缝退回到球部，水银柱在此中断。因此，水银柱顶可指示出一段时间内的最高温度。下降时，液柱顶端表面张力使游标向球部方向移动，因此，游标指示的温度只降不升，远离球部的一端将指示出一定时段的最低温度。35双金属片测温原理是什么？试从测温公式讨论如何提高双金属片的测温灵敏度？接在一起。如果膨胀系数大的金属片在下面，36热电偶测温原理是什么？测温方法主要有哪两种？利用热电现象的装置称为热电偶或温差电偶。利用这种原理进行温度测量的仪器称热电偶一种是测定热电偶回路中温差电动势的电位计法；另一种是测定热电偶回路中电流的检流法金属电阻温度表:金属导体电阻的阻值随温度的升高而增大根据电阻和温度的这种关系，只要测定金属电阻的阻值，就可知导体所处环境的温度。半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，因此它具有负温度系数,根据电阻和温度的这种关系，只要测定电阻的阻值，就可知半导体所处环境的温度。铂,铂电阻的性能稳定，电阻率大,易于提纯，而且电阻与温度的线性关系较好，工艺性能也好，可以加工成极细的铂丝，常用来制作标准温度表。试述用平衡电桥法和不平衡电桥法测量温度有什么不同？各有哪些优缺点？的测量精度较高，一般测量多采用此法。当Rt变化时，由于D、B两点电压不等，电流表G中就会有电流Ig通过，其数值为gg电桥直接测出温度来。40什么叫测温仪器的热滞现象？热滞系数值大小与哪些因素有关？怎样理解热滞系数的定误差或热滞误差和温度表在时间dτ内吸收(或损失)的热量，热交换系数，实现热量交换作用的温度表的趋近于θτ＝λ时，t－θ＝(t0－θ)e－1线性：介质温度呈线性变化时：θ=θ0+βτ式中β=dθ/dτ是介质温度的变化率，是一个t-θ=-βλ(1-e-τ/λ)当τ/λ＞5，即感应时间远大于热滞系数λ时，上式简化为t－θ＝－βλ，说明t－θ为一常数，且βλ的乘积越大，热滞误差越大；β为正时，t<θ，即周期:介质温度呈简单的周期为T、振辐为A的正弦变化形式时，θ=θ0+Asin(2πτ/T)设初t则(1)温度表示度也呈周期性变化，其周期也是T1 (2)温度表示度的振辐小于介质温度的振辐，为介质振辐的42入2T2T(3)温度表示度有位相落后，其落后相角为=tg12入)从以上分析可以看出，只有当TT>>λ时，示度的变化才能充分接近实际温度的变化。42为什么说测温仪器的滞后性能使仪器对温度具有自动平均的能力？测温仪器的热惯性系的热交换状况与周围地表将有所不同，而不加遮蔽则阳光直射造成辐射误差影响增大。即使同一块地面(裸地)，由于地表不同部位的物理、化学性能的差别以及平整度和土壤颗粒大小不同，测出来的温度也会有较大的差别。测量土壤表面温度理想的仪器是非接触式其他条件影响，同时深度越深地中温度变化越缓慢44草温和雪温的测量各有何特点？草面(或雪面)温度传感器仍使用铂电阻传感器。在冬季，当有降雪但未掩没草层时，继续新轻便防辐射罩是利用自然通风的防辐射装置。其结构简单，罩的上板为伞形金属薄板，下板为金属平板与伞板相连，金属板外测镀铬具有良好反射率，向内的一面涂黑，以便吸收罩内安置在它们之间的夹层中，板的作用是为了隔绝金属板上的热对流。行气温的测定存在的主要问题是什么？怎样解决？防止辐射误差的方法主要有:射辐射不能直接照射到测温元件上。(百叶箱，各种类型的防辐射罩);2.增加元件的反射率(热敏电阻涂成白色);3.人工通风,加快元件散热(阿斯曼通风干湿表);4.采用体积小,并具有较大的散热系数的测温元件。解:T-9为感应元件温度与环境温度之差,则:T90.1=460.52s8min10．百叶箱气温日变化振幅A0=10℃，要求日振幅误差小于0.1℃，计算热滞系数。0 48一个测温元件的热惯性系数λ=50秒，当时它与介质的温度差为10℃，若要求读数精确到0.1℃(即测温仪器的示度与介质的温度之差小于0.1℃)，则需要的感应时间为多长？49一个测温元件，当时它与介质的温度差为10℃，若要求读数精确到0.1℃，它需要的感50在高空大气探测中，设温度的铅直递减率为dθ/dz=0.065℃/米，探空仪的上升速度为dz/dt=6米/秒(相当于气球升速400米/分)，若测温元件的热惯性系数为λ=50秒，试求出测温仪器的热惯性误差。些内容？什么是降水量和降水强度？降水量降水强度而mm针的量按无降水处理，当其与降水伴见时也不扣除其量52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？53用雨量器测量降水量。仪器的放大率与什么因素有关？承水器口的横截面积进水管的横截面积雨水溅失蒸发损失风造成的误差56虹吸式雨量计的作用原理如何？仪器的放大率与什么因素有关？仪器的精确度主要与什么因素有关？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，流入管下的盛水器虹吸管的横截面积，θ为虹吸管与浮子室的夹角。当降水量为H时，浮子上升的高度为hA1/(A2+A3+A4)精确度和雨量计的清洁还有型号有关57试述翻斗式遥测雨量计的构造原理。翻斗式遥测雨量计是由感应器、记录器和电源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、干簧管等组成。记录器由计数器、记录笔、自记钟、控制线降水强度不同造成的测量误差。当计量翻斗承受的降水量为0.1mm时，计量翻斗将降水倒会逐渐加大，因雨量器将降水量被放大了，造成曲线不均匀分布e-601型蒸发器的精度比20cm口径小型蒸发器的精度高，对于影响蒸发量的原因都导致小型蒸发器比e-601型蒸发器的精度小求雪压。雪深、雪压的观测地段，应选择在观测场附近平坦、开阔的地方。入冬前，应将选定的地段62试述液体玻璃、热电偶、金属、热敏电阻温度表测温原理。63酒精和水银的优缺点。64试述最高最低温度表测温原理。管，使感应部分与毛细管之间形成一窄道。当温度升高时，感应部分水银体积膨胀，挤入毛细管；而温度观测方法：观测水银柱离水银球部远端的示度。上升，而游标仍停在原来位置上，因此它能指示上次调整以来这段时间内的最低温度。观测方法：观测哑铃游标离水银球部远端的示度4.说明温度热滞系数的物理意义及特性。。元件得到(或失去)热量dQ后，增(或降)温dT，则有：dTCMCMdT=1(T9)dT入境介质性质和通风量。表示空气湿度的特征量及其定义比湿q：空气中水汽质量mv与空气总质量mv+ma之比。绝对湿度(又叫水汽密度或水汽浓度)bv：单位容积空气中所含的水汽质量。Mv、Ma分别是水汽和干空气的摩尔质量。水汽压：e=xPy=0.62198evPe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，相对湿度U空气中实际水汽压与当时气温下的饱和水汽压之比。以百分数(％)表示，取整数露点温度td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。单位以摄氏度(℃)表示，取一位小数。当空气中的水汽已达到饱和时，气温与露点温度相同t=td，而水不一定。水汽未达到饱和时，t＞td，而当空气中的水汽已达到饱和时，气温与露点温试述常用的测湿方法和其代表仪器热力学法：干湿表吸湿法：毛发表露点发;露点仪光学法：红外湿度计称量法干湿球温度表是由两支型号完全一样的温度表组成。一支温度表的球部包扎着纱布，用蒸馏水湿润，称湿球温度表，另一支相应称干球温度表，将两支温度表置于相同的环境中。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。这样在得到干球温度和湿球温度后，根据道尔顿蒸发定律和牛顿换热公式就可求得空气湿度。vvA温度表读数有误差，将导致相对误差的很大误差，这种误差是非线性的，特别在低温时使用百叶箱通风干湿表，为什么能大大提高测湿准确性？干湿表测湿度误差温度表的读数误差风速造成的误差湿球结冰造成的误差湿球纱布及蒸馏水受到污染造成的误差简述毛发特性固定器差，而用毛发湿度表订正图来订正？毛发测湿的精度较低，影响毛发测湿精度的因子又很多，其器差不是固定值，因此，毛发湿度表在使用前的一个半月应与干湿球温度表进行对比观测，根据干湿球温度表测定的湿湿度订正图，以确定其订正值。为什么毛发表刻度不均匀,而湿度计自记纸的刻度却是均匀的?因为毛发随湿度的变化不是线性的。在湿度很小时，毛发延伸极快，到相对湿度为28%时，毛发可达到其延伸量的一半，以后逐渐减小。发本身随相对湿度改变其伸长量的不均匀性，从而使自记笔尖对湿度的变化做均匀移动，所1积云的主要特征成因：在不稳定层结的空气中，由于热力和动力产生对流作用，使水汽凝结而成的云。解答：积云(Cu)：垂直向上发展的、顶部呈圆弧形或圆弧形重叠凸起而底部几乎是水平的云块。云体边界分明。如果积云和太阳处在相反的位置上，云的中部比隆起的边缘要明亮；反之，如果处在同一侧，云的中部显得黝黑但边缘带着鲜明的金黄色；如果光从旁边照成。2积雨云的主要特征解答：积雨云(Cb)：云体浓厚庞大，垂直发展极盛，远看很像耸立的高山。云顶由冰阴暗混乱，起伏明显，有时呈悬球状结构。积雨云常产生雷暴、阵雨(雪)，或有雨(雪)幡下垂。有时产生飑或降冰雹。云底偶有龙卷产生。3层积云的主要特征层积云(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(相当于一臂距离处三指的视宽度)。云层有时雪，但微弱。层积云除直接生成外，也可由高积云、层云、雨层云演变而来，或由积云、积衍而成。4层云的主要特征云底低而均匀的云层，像雾，但不接地，呈灰色或灰白色。层云除直接生成外，也可由雾层缓慢抬升或由层积云演变而来。5雨层云的主要特征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。如因降水不及地在云底形成雨(雪)幡时，云底显得混乱，没有明确的界限。雨层云多数由高层云变成，有时也可能直接由蔽光高积云、蔽光层积云演变而成。6高层云的主要特征伏。高层云可降连续或间歇性的雨、雪。若有少数雨(雪)幡下垂时，云底的条纹结构仍可南方有时积雨云上部或中部延展，也能形成高层云，不过持续时间不长。7高积云的主要特征高积云(Ac)：高积云的云块较小，轮廓分