气象实习教案

实习一日射观测[实习目的]通过本实习了解测定辐射强度、光照强度和日照时数的仪器及其测量原理，掌握测定辐射强度、光照强度和日照时数的方法。[实习仪器]总辐射表、直接辐射表、散射辐射表、净辐射表、照度计、日照计等。[实习内容]一、气象观测场简述观测场是获取地面气象资料的主要场所，应设在能较好地反映本地较大范围气象要素特点的地方，避免受局部地形的影响。观测场四周必须空旷平坦，避免设在陡坡、洼地或邻近有丛林、铁路、公路、工矿、烟囱、高大建筑物的地方。在城市或工矿区，观测场应选择在城市或工矿区最多风向的上风方向。观测场边缘与四周孤立障碍物的距离，至少是该障碍物高度的三倍以上；距离成排的障碍物，至少是该障碍物高度的十倍以上；距离较大水体（水库、湖泊、河流、海洋等）的最高水位线，水平距离至少在100m以上。观测场四周十米范围内不能种植高秆作物，以保证气流畅通。观测场大小应为25×25m2。场地平整并保持有均匀草层，草高不能超过20cm。场内铺设30～50cm宽的小路，为保护场地自然状态，只准在小路上行走。场内不准种植作物。观测场四周设高度1.2m观测场内应保持整洁，经常清除树叶、纸屑等杂物。有积雪时，除小路上的积雪可以清除外，应保护场地积雪的自然状态。图1-1气象观测场简图场内仪器的布置，要互不影响并便于观测操作，如图1-1。仪器布置的具体要求是：高的仪器安置在北面，低的仪器安置在南面，东西成行，南北交错。仪器间的南北间距不小于3m，东西间距不小于4m，仪器距围栏不小于图1-1气象观测场简图二、辐射强度的观测图1-2辐射表安装图测量辐射强度的仪器统称为辐射表。辐射表根据热电效应原理制成，感应元件由感应面和热电堆组成，感应面上涂有高吸收率的黑色涂层，绕线型电镀式多接点热电堆采用康铜或锰铜镀层，热接点在感应面上，冷接点通常位于机体内。当感应面接收到辐射能时，温度升高，热电堆冷热接点间产生温差，形成电位差（或称电动势），电位差的存在产生了电流，电流大小与接收到的辐射强度成正比。辐射表广泛用于气象、农业、环境、生态、太阳能利用、建筑等专业。图1-2辐射表安装图(一)辐射仪器的安装总辐射表、直射辐射表、散射辐射表、反射辐射表和净辐射表，应安装在符合条件的场地，并避开有地方性雾、烟尘等大气污染严重的地方。测量来自天空的各种辐射时，要求仪器上方不能有任何障碍物影响；测量来自地面的各种辐射时，要求有一个空旷、无障碍物、有代表性下垫面的地方。地面气象观测场符合辐射观测条件的，可在场地南边扩出10×25m2（南北10m，东西25m）场地或另辟符合要求的8×8m2场地作为辐射观测场，四周架设围栏，仪器安装在观测场地的中部。场内浅草平铺，草高不超过20cm，并铺以小路，冬季积雪时不要破坏雪面自然状态。若无法开辟专用观测场地，也可在地面观测场内南边的空旷处，安装辐射仪器。如果地面气象观测场不符合辐射观测条件的，可将总辐射表、直接辐射表、散射辐射表安置在天空条件符合要求的楼顶平台上，而将反射辐射表和净辐射表安置在符合条件、有代表性下垫面的地方。辐射仪器应安装在特制的台架上，台架采用牢固的不易变形的材料，如木材或金属，通常漆成灰色或黑色。全部仪器可安装在一个或几个台架上，离地面高度为1.5m，辐射表排列的原则是：各仪器间应间隔一定距离，一般高的仪器安装在北面，低的在南边，各辐射表互不影响，台架上辐射表的安装位置参照图1-2。辐射表的输出端用专用防水屏蔽电缆线与仪器显示记录部分连接。（二）总辐射表总辐射表又称天空辐射表、反射辐射表，用于测量总辐射和反射辐射。水平面上，2π立体角内所接收到的太阳直接辐射和散射辐射之和称为总辐射。测量总辐射时总辐射表感应面应向上水平安装。图1-3TBQ-2总辐射表反射辐射是指投射的总辐射被地表面所反射及仪器与地面之间的大气所散射的太阳辐射。测量反射辐射时总辐射表感应面应向下水平安装。图1-3TBQ-2总辐射表1．TBQ-2总辐射表TBQ-2总辐射表见图1-3，由感应元件、玻璃罩和附件组成。感应元件由感应面和热电堆组成，感应面为圆形，表面为高吸收率的黑色涂层，热电堆为绕线型电镀式多接点热电堆，并配有温度补偿电路。玻璃罩为半球形双层石英玻璃罩，经精密的光学冷加工磨制而成，用于防止外界环境对感应元件性能的影响，以减少测量误差。附件包括机体、干燥器、白色挡板、底座、水准器、接线柱和保护罩等。图1-4DFY-4总辐射表TBQ-2总辐射表的测量光谱范围为0.3～3.0μm的太阳短波辐射，灵敏度为7～14μV·W-1·m2，响应时间≤30S。图1-4DFY-4总辐射表总辐射表安装时要使感应面处于水平状态，并将接线柱导线与辐射记录仪连接起来。调整水平的方法是调整底座上三个水平调整螺旋，使水准器气泡位于中央。测量总辐射的总辐射表安装时感应面向上。测量反射辐射的总辐射表安装时感应面向下，并将白色挡板翻过来装，以避免雨水积聚。图1-5DFY-3直接辐射表2．DFY-4总辐射表图1-5DFY-3直接辐射表DFY-4总辐射表见图1-4，其构造原理、技术指标、安装使用方法与TBQ-2总辐射表基本相同，但外形轮廓稍大，感应面为方形。（三）直接辐射表直接辐射表又称日射表，用于测量太阳直接辐射。直接来自日盘的太阳辐射称为太阳直接辐射。实际测量的太阳直接辐射包含从太阳中心外延大约2.5°半角内的太阳直接辐射和狭窄的环形天空的散射辐射（环日辐射）。1．DFY-3直接辐射表DFY-3直接辐射表见图1-5，由进光筒、感应元件、跟踪架（赤道架）和附件组成。进光筒是一个金属圆筒，筒内有多层黑色的环形光栏，筒口半开敞角约为3°21′，筒口装有石英玻璃片。进光筒前有一金属箍用来安放各种滤光片。进光筒两端分别固定有两个小圆环，筒口圆环上有一小孔，筒末端圆环白色盘有一黑点，小孔和黑点的连线与筒中轴线相平行，如果光线透过小孔后光点落在黑点上，说明进光筒已对准太阳。感应元件由感应面和热电堆组成。感应面涂有高吸收率的黑色涂层，热电堆为绕线型电镀式多接点热电堆。跟踪架是支撑进光筒并使之自动跟踪太阳的一种装置，由钟机、讯号发生器和电源等组成。DFY-3直接辐射表的测量光谱范围为0.3～3.0μm的太阳短波辐射，灵敏度为7～14μV·W-1·m2，响应时间≤35S，跟踪精度为24h﹤±1°。直接辐射表安装时要使底座上的方位线对准南北线，底板处于水平状态，纬度刻度盘对准当地纬度，并将接线柱导线与辐射记录仪连接起来。测定南北线的方法主要有经纬仪法和铅垂线法等。经纬仪法是在真太阳时的正午，用经纬仪观测太阳，然后降低物镜到水平面一点，此点与观测点的连线，即为南北线，在晴朗的夜晚用经纬仪观测北极星也可确定出南北线。铅垂线法是在真太阳时的正午，使用铅垂线，铅垂线的投影即为南北线。使底板水平的方法是转动底板上的水平调整螺旋，使水准器气泡位于中央。使纬度刻度盘对准当地纬度的方法是松开纬度刻度盘上的螺旋，转动刻度盘使之对准当地纬度，然后转紧螺旋。图1-6TBS-2直接辐射表DFY-3直接辐射表没有微动螺旋，转动进光筒对准太阳时，应先松开进光筒固定螺旋，对准光点后，再拧紧固定螺旋。跟踪观测一段时间后，若发现导线绕住时应及时放松，方法是在夜间或不观测时松开进光筒固定螺旋，向相反方向旋转进光筒直至导线完全放松，再拧紧固定螺旋。图1-6TBS-2直接辐射表2．TBS-2直接辐射表图1-7DFP-1图1-7DFP-1散射装置（四）散射辐射表散射辐射表又称天光漫射辐射表，用于测量散射辐射。散射辐射是指被大气散射和反射，而从2π球面度的立体角投射到仪器水平感应面上的太阳辐射，又称天光漫射。实际测量散射辐射时将总辐射中的太阳直接辐射遮蔽后即测得散射辐射，散射辐射表通常由总辐射表配上遮蔽太阳直接辐射的遮光装置（遮光环、遮光球或遮光板）构成。1．DFP-1散射装置：见图1-7，由总辐射表和DFP-1遮光装置两部分组成。遮光装置由遮光环、标尺、丝杆调整螺旋、支架、底板等组成，总辐射表安装在支架平台上。遮光环的宽度为65mm，直径为400mm，固定在标尺的丝杆调整螺旋上，其作用是保证从日出到日落能够连续遮蔽太阳直接辐射。标尺上刻有纬度刻度与赤纬刻度，标尺与支架固定在底板上。散射辐射表安装时，使标尺指向正南北方向（遮光环丝杆调整螺旋柄朝北），转动底板上的水平调整螺旋使底板水平，按当地地理纬度固定标尺位置，将总辐射表安装在支架平台上并调整水平，按当日的太阳赤纬调整遮光环使之恰好全部遮住总辐射表的感应面和玻璃罩，并将接线柱导线与辐射记录仪连接起来。2．TBD-1散射装置:见图1-8，由总辐射表和TBD-1遮光装置两部分组成。遮光装置采用遮光球，由电动机带动自动跟踪太阳以遮蔽太阳直接辐射。此外，还有采用手动遮光板的散射装置。（五）净辐射表净辐射表又称净全辐射表，用于测量净辐射。图1-8TBD-1图1-8TBD-1散射装置1．DFY-5净辐射表：见图1-9，由感应元件、薄膜罩和附件组成。感应元件由上下两个感应面和热电堆组成，感应面为方形，能吸收波长为0.3～100μm全波段辐射，热电堆两端分别与上下两个感应面相接。由于上下感应面接收到的辐射强度不同，使得热电堆两端产生温度差，其输出的温差电动势与上下感应面接收的辐射强度的差值成正比。为防止风的影响和保护感应面，上下感应面均装有聚乙烯薄膜罩。薄膜罩为半球形，边缘用橡皮密封圈、压圈密封固定。图1-9DFY-5净辐射表附件主要有表杆、干燥器、上下水准器、上下金属盖、橡皮球等。干燥器装在表杆内，内装硅胶，橡皮球用于充气，使上下薄膜罩充成半球形。图1-9DFY-5净辐射表DFY-5净辐射表的测量光谱范围为0.3～100μm的全波段辐射，有长波与全波段两个灵敏度，均在7～14μV·W-1·m2，响应时间≤60s。白天（净辐射为正值）采用全波段灵敏度，夜间（净辐射为负值）采用长波灵敏度。净辐射表安装时应将感应面调整水平，并将导线与辐射记录仪连接起来。2．TBB-1净辐射表：见图1-10，其构造原理、技术指标、安装使用方法与DFY-5净全辐射表基本相同。但外形轮廓稍大，感应面为圆形，测量光谱范围为0.27～3μm的短波辐射和3～50μm的长波辐射。（六）管型辐射表管型辐射表又称管状辐射表，用于测量植物群落中的太阳辐射强度。图1-12TBQ-4-1分光谱辐射表图1-11TBQ-3管型辐射表TBQ-3管型辐射表见图1-11，安装时应将感应面调整水平，并将导线与辐射记录仪连接起来。图1-12TBQ-4-1分光谱辐射表图1-11TBQ-3管型辐射表（七）分光谱辐射表：用于测量太阳总辐射和红外、可见、紫外光谱辐射强度。TBQ-4-1分光谱辐射表见图1-12，其构造原理、安装使用方法与TBQ-2总辐射表基本相同。双层玻璃罩的内罩为石英玻璃，外罩为光学玻璃，主要有WB280、JB400、HB700玻璃罩。带WB280玻璃罩的辐射表可测量太阳总辐射强度；带WB280玻璃罩的辐射表和带JB400玻璃罩的辐射表配合，可测量太阳红外辐射强度；带JB400玻璃罩的辐射表和带HB700玻璃罩的辐射表配合，可测量太阳紫外辐射强度。（八）辐射记录仪辐射记录仪在辐射测量时与辐射表连接，是辐射观测专用数据采集系统。可自动记录辐射强度的瞬时值、小时累值、日累值、日最大值等。JY4795智能日射记录仪是一种用微处理机控制的五通道数字式辐射记录仪，可同时接不同类型的5个辐射表，机内自带微型打印机。DRB-C日射记录仪是一种用单片机控制的单通道数字式辐射记录仪，可接不同类型的辐射表。RYJ-2和RYJ-4全自动辐射记录仪是用PC型微机控制的多通道数字式辐射记录仪，可同时接5个或5个以上不同类型的辐射表，主机可对数据进行处理并储存两天的连续观测资料，数据可也可通过屏幕调阅或打印在纸带上。三、光照强度的观测照度计是测量光照强度（简称照度）的仪器，根据光电效应的原理制成。感光元件为光敏半导体（光电池），通常采用硅（或硒）光电池。当光线投射到光电池上时，光电池将光能转化为电能，反映在电流表上，电流强度与光照强度成正比。照度计有指针式和数字式两种，均由感光元件和电流表两部分组成，如图1-13。电流表直接显示出光照强度读数，单位为勒克斯（lx或Lux）。测量光照强度时将光电池的插头插入电流表输入插口，光电池置于被测点，将电流表上的电源开关拨向“开”位置，打开光电池遮光罩，选择相应的量程开关，由电流表读出被测点的光照强度读数。图1-13照度计使用照度计时应注意防止光电池的老化，不要让光电池长时间暴露在光线（尤其是强光）下，测量时一般在强光下暴露时间不超过30秒，弱光下不超过60秒，不测量时应盖上遮光罩；使用指针式照度计时应防止电流过大损坏电流表，测量时量程选择应从高量程开始，如电流表指针偏转不显著，再顺次选择降低量程；要注意保持感应面的干洁；测量时，感应面朝向可选择向上或与太阳直射光线垂直。图1-13照度计另外，还有一种相对照度表，用来测定作物群体内的相对照度。相对照度是群体内光照度与外界自然光照度的百分比。相对照度表配有两个感光探头，一个置于植株外自然光照下称为强光探头，另一个置于植株间弱光照下称为弱光探头，两个探头为电桥的两个桥臂，应用平衡电桥的原理，可测得株间光和自然光两个照度值的比例，即农田中的相对光强。四、日照时数的观测太阳从一地的东方地平线跃出到落入西方地平线以下所经历的时间，称为可照时间。太阳在一地实际直射地面的时数，称为日照时数或实照时数。图1-14暗筒式日照计图1-14暗筒式日照计暗筒式日照计由记录用的暗筒、调节筒轴倾角的支架和固定方位的底座组成，如图1-14。暗筒两侧各有一个进光孔，分别用于上午和下午进光。筒内放置涂有感光药液的日照记录纸（日照纸），日照纸上午靠近筒口，下午靠近筒底，纸上标有时间刻度线，每小格为0.1小时。日照计应安装在四周无障碍物，太阳终年从日出到日没均能照射到的地方。安装时使纬度盘对准当地地理纬度，底座保持水平，筒口朝北，筒轴对准南北线。日照计每天换纸一次，在日落后进行。换纸（纸上涂上感光和显影混合液）时使日照纸上10时线对准暗筒口的标记刻线，用叉形金属压条压住日照纸并盖上日照计筒盖，再检查一下进光孔，看看有无杂物堵塞，如有则用细针将其剔除。将换下的日照纸，立即在感光迹线下描画出等长的铅笔线，然后用清水漂洗4～5分钟，阴干后将感光迹线与铅笔线相比较，若感光迹线长于铅笔线，则延长铅笔线，使之与感光迹线等长，若铅笔线长于感光迹线，则仍以铅笔线为准。最后根据铅笔线的长度计算出当天的日照时数，精确到0.1小时。感光药液是将感光药剂----柠檬酸铁铵〔Fe2（NH4）3（C6H5O7）3〕与水按照3：10的比例配制成溶液后用褐色瓶装好放置在暗处，将显影药剂----赤血盐〔K3Fe（CN）6〕与水按1：10的比例配成溶液用瓶装好也放置在暗处。使用时，在暗处取等量溶液混合后，用棉花均匀地涂在日照纸上。一年中，感光迹线有时偏上，有时偏下，这是由于太阳直射点在一年中南北移动所造成的。夏半年（春分～秋分）时，北半球太阳偏北，感光迹线偏下，呈凹形；冬半年（秋分～春分）时，北半球太阳偏南，感光迹线偏上，呈凸形；在春分和秋分时，太阳直射赤道，感光迹线为直线。日照时数与可照时间之比的百分数，称为日照百分率，即：。［实习作业］1．辐射表测量辐射强度的基本原理如何？辐射表主要有哪些类型？2．照度计测量光照强度的基本原理如何？使用照度计应注意哪些事项？3．昆明（25°01′N）某年8月9日的日照时数是7.6小时，求该日的日照百分率。4．某地（32°00′N）某年的年总日照时数是2088.6小时，求该年的日照百分率。实习二温度观测[实习目的]通过实习掌握各种常用温度表和自记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。[实习仪器]普通温度表、最高温度表、最低温度表、曲管地温表、自记温度计、百叶箱等。[实习内容]一、测温原理及温标任何物质的温度变化，都会引起自身特性的改变。热胀冷缩反映了物质物理特性（体积大小）与温度之间的定量关系，我们可以利用物质的这种特性来测量研究对象的温度大小及其变化。温标是用于衡量物体温度大小的量度标尺。制定温标时，常以标准大气压力下纯水的冰点和沸点作为基准点，再把这两点之间等分为若干份，每份为一度。常用的温标有摄氏温标、华氏温标和绝对温标，我国的气象工作和日常生活中均采用摄氏温标。三种温标的换算关系如下：摄氏温标°C：ｔ°C=5/9(ｔ°F-32)绝对温标°K：ｔ°K=273.16+ｔ°C二、温度表的种类及构造原理图2-1普通温度表温度表（玻璃液体温度表）一般采用水银或酒精作为测温液体，利用水银或酒精热胀冷缩的特性来对温度进行测量。温度表主要由感应球部、毛细管、刻度磁板和外套管四个部分构成，如图2-1，读数精确到0.1℃图2-1普通温度表1、普通温度表普通温度表用于读取观测时的温度，一般采用水银温度表。测量地面温度的普通温度表称地面普通温度表。测量空气温度的普通温度表称为干球温度表，如果普通温度表的感应球部包裹着湿润的纱布，便为湿球温度表，湿球温度表和干球温度表配合可测量空气湿度。干、湿球温度表主要有百叶箱干湿表和通风干湿表，通风干湿表常用于小气候观测和野外考察观测。2、最高温度表图2-2最高温度表图2-3最低温度表最高温度表用来测量一段时间内出现的最高温度。其构造与普通温度表基本相同，不同之处是将最高温度表靠近球部的毛细管制成更细小的狭窄细管，或在球底部固定一枚玻璃针，针尖插入毛细管内使这一段毛细管变窄，如图2-2。升温时，感应球部受热，球部水银体积膨胀，压力增大，迫使水银挤过窄口进入毛细管；降温时，球部水银体积收缩，但由于水银体的内聚力小于通过窄口时的摩擦力，毛细管中的水银无法缩回球部，水银柱在窄口处断裂，窄口以上的水银柱仍停留在原处。因此，水银柱上端的示数即为过去一段时间内曾经出现过的最高温度。图2-2最高温度表图2-3最低温度表3、最低温度表最低温度表用来测量一段时间内出现的的最低温度。最低温度表以酒精作为测温液体，在温度表毛细管的酒精柱中，有一个可以移动的藏青色（兰色）小游标，如图2-3。当温度下降时，毛细管中的酒精向感应球部收缩，由于酒精柱凹面的表面张力大于毛细管壁对游标的摩擦力，游标被酒精柱凹面推着向低温方向移动；而当温度上升时，酒精体积膨胀，由于此时酒精对游标的作用力小于毛细管壁对游标的摩擦力，膨胀的酒精可由游标的周围慢慢通过，酒精不能带动游标移动，游标仍停留在原处。因此，游标远离感应球部一端所示的温度，即为过去一段时间内曾经出现过的最低温度。4、曲管地温表曲管地温表用来测量浅层土壤温度，它也以水银作为测温液体，表身靠近感应球部处弯曲成135°的折角。一套曲管地温表通常有四支，分别测量5、10、15、20cm深度的土壤温度，测量的深度越深，表身的长度越长，使安装时曲管地温表的示数部分都能露在地面上，便于观测读数。图2-4小百叶箱内仪器的安装及干、湿球温度表三、温度表的安装和观测方法图2-4小百叶箱内仪器的安装及干、湿球温度表百叶箱百叶箱是安置测量空气温、湿度仪器用的，可防止太阳对仪器的直接辐射和地面对仪器的反射辐射，保护仪器免受强风、雨雪等的影响，并使仪器感应部分有适当的通风，能感应外界环境空气温度和湿度的变化，我国百叶箱内的平均自然通风速度为0.4m·s百叶箱有大小两种。小百叶箱内部高537mm，宽460mm，深290mm，安装干球温度表、湿球温度表、最高温度表、最低温度表和毛发湿度表。大百叶箱内部高612mm，宽460mm，深460百叶箱牢固地水平安装在一个高出地面125cm的百叶箱架上，箱门对准正北,（二）百叶箱内仪器的安装在小百叶箱的底板中心，安装一个温度表支架，干球温度表和湿球温度表垂直悬挂在支架两侧，球部向下，干球在东，湿球在西，感应球部距地面1.5m高。湿球温度表球部包扎一条纱布，纱布的下端浸到一个带盖的小水杯内，杯中盛蒸馏水，杯口距湿球感应球部约3南图2-5曲管地温表的安装大百叶箱内，靠前的下面的架子上放置双金属片温度计，温度计感应部分离地面1.5m南图2-5曲管地温表的安装（三）地温表的安装地温表常用的主要有地面温度表（地面普通温度表、地面最低温度表和地面最高温度表）和曲管地温表，安装在地面气象观测场内靠南侧的面积为2×4平方米的裸地上。图2-6安装曲管地温表的小沟地面三支温度表水平地平行安放在地面上，从北向南依次为地面普通温度表、地面最低温度表和地面最高温度表，相互间隔约5cm图2-6安装曲管地温表的小沟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，感应部分朝北，表间相隔约10cm，表身与地面成45°的夹角，如图2-5。安装时，先挖一段长度约40cm的沟，沟的北壁（A’O）垂直向下，它自东向西北方向伸展，与东西向的南壁（AO）成30°的夹角，南壁（A0）随深度挖成与北壁（A’（四）温度的观测方法在常规地面气象观测中，温度在每天02、08、14、20时（北京时）进行观测。最高温度和最低温度每天观测一次，在20时进行，读数后要对最高温度表和最低温度表进行调整。在对温度表进行观测读数时，视线应平视，先读小数，后读整数，精确到一位小数。读取最低温度时视线应平视对准游标远离球部的一端，观测最低温度表酒精柱时，视线应对准酒精凹面中点的位置。最高温度表的调整方法是：用手握住表身中部，球部向下，手臂伸直，稍离身体向前后甩动，直到毛细管水银柱示数接近当时的普通温度。调整后放回原处时，应先放感应球部，后放表身，以免毛细管水银上滑。最低温度表的调整方法是：将感应球部向上抬起，表身倾斜使游标滑动回到毛细管酒精柱的顶端。调整后放回原处时，应先放表身，后放感应球部，以免游标下滑。小百叶箱内的观测顺序是：干球温度表、湿球温度表、最低温度表酒精柱、最高温度表、最低温度表游标、调整最高温度表和最低温度表。大百叶箱里，先观测双金属片温度计，后观测毛发湿度计，读数后要作时间记号。地温表的观测顺序是：地面普通温度表、地面最低温度表酒精柱、地面最高温度表、地面最低温度表游标、5cm、10cm、15cm、20cm曲管地温表、调整地面最高温度表和最低温度表。最低温度表每天08时和20时二次观测读数。在高温季节时，最低温度在08时观测，观测后将地面最低温度表收回，放在阴凉处或室内（出现雷雨天气时应及时将最低温度表放回原处），20时观测时再放回原处。（五）温度表的器差订正温度表由于制造的材料、技术和测温液体（水银或酒精）日久分化等原因，都存在不同程度的仪器误差，这种仪器误差简称器差。将每支温度表和标准温度表进行鉴定比较，得出温度表的误差订正值，并制成温度表的器差表，列在温度表的鉴定证上。温度表的观测读数必须进行器差订正，消除温度表本身的误差后，才能得到实际的温度值。订正公式为：实际值=读数值+器差（订正值）四、双金属片自记温度计能够自动记录温度连续变化的仪器称为自记温度计，简称温度计，通常所讲的温度计是指感应部分为双金属片的双金属片自记温度计。温度计能够自动记录空气温度的连续变化，但其精确度比温度表差，使用时要用温度表来对温度计的记录进行订正。（一）双金属片自记温度计的构造原理双金属片自记温度计由感应部分（双金属片）、传递放大部分（杠杆）、自记部分（自记钟、笔挡、自记笔、自记纸）组成，如图2-7。图2-7DWJ1型双金属片自记温度计双金属片自记温度计的感应部分为一片弯曲的双金属片，由两片热胀系数不同的金属溶接而成。当温度变化时，由于两种金属膨胀或收缩的程度不同，致使双金属片的弯曲程度发生改变。双金属片的一端固定在支架上，另一端连接在杠杆上，当双金属片变形时，通过所连接的杠杆装置，带动自记笔尖在自记纸上画出温度变化的曲线。图2-7DWJ1型双金属片自记温度计自记纸卷在一个圆柱形的自记钟筒上，并用压纸金属条固定。自记钟和自记纸都有日记型和周记型两种，温度自记纸上的弧形纵座标为要素，横座标为时间刻度线。温度自记纸上温度刻度线的每一分格表示1℃，温度范围为-35～+45℃，误差小于±双金属片自记温度计放置在大百叶箱内靠前的下面的架子上，读数后要作时间记号。（二）自记记录的订正由于自记钟筒走时快慢，感应部件反应的滞后，传递机械的摩擦等原因，自记纸上的读数往往存在误差，这需要进行时间订正和读数订正。1．时间订正时间订正是以观测时所作的时间记号作为订正的依据。时间记号超过正点线时，时差为正；时间记号不到正点线时，时差为负。具体订正方法如下：总变差(T)等于本次时间差(Tn)与上次时间差(T0)之差，即：T=Tn-T0各时变差(△T)等于总变差除以两次定时观测时间间隔n（小时），即：△T=T／n各时时间差(△Tn)等于上次时间差T0加上各时变差△T与上次观测的时间间隔n（小时数）之乘积，即：△Tn=T0+△T·n各时的正确时间等于自记纸上各正点时间加上当时的时间差，并将各时的正确时间用铅笔在自记纸上画出时间记号。2．读数订正读数订正的具体订正方法如下：先记下02时、08时、14时、20时四次定时观测的实测温度值（经过器差订正后的干球温度），读出02时、08时、14时、20时的温度计读数值，并算出这四次的器差。再按各时间记号，读出其它各时的温度计读数值。然后分别求出各时器差。最后求出各时的正确值。五、注意事项（1）熟悉仪器的刻度初次使用一支温度表，应先了解其最小刻度单位，以免读错。（2）避免视差视线应与水银柱顶端在同一平面内，否则读数将有误差。（3）动作迅速因温度表感应较快，所以读数时动作要迅速。同时注意勿使头、手等接近温度表感应球部，并尽量不要对着温度表呼吸。（4）复读防止出现1℃、2℃、5℃（5）保持仪器清洁温度计要保持清洁，对感应部分不要用手及其他物体去碰，当感应部分有灰尘时可用细毛笔及时刷掉，并经常注意自记记录是否清晰，有无中断现象，笔尖墨水是否足够，自记钟是否停摆等。[实习作业]1．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？2．最高温度表、最低温度表的观测及调整方法如何？3．温度计02时观测时的时间记号超过正点线10分钟，08时观测时的时间记号不到正点线，差5分钟。求自记纸上02、03、04、05、06、07、08时时间订正后的正确时间。4．如下表所示，实际温度值08时为14.3℃，14时为16.O℃，20时为14.6时间08091011121314读数值13.013.513.914.214.815.015.5实测值14.3－－－－－16.0器差订正后值－－时间151617181920读数值16.216.015.815.515.114.8实测值－－－－－14.6器差订正后值－5．地温观测：项目表号读数器差订正后地面温度普通温度表最高温度表最低温度表地中温度5厘米10厘米15厘米20厘米6．气温观测：项目表号读数器差订正后干球温度表湿球温度表最高温度表最低温度表温度计时间：时分实习三大气中的水分观测[实习目的]通过实习掌握空气湿度、降水、蒸发的观测方法。[实习仪器]百叶箱干湿表、通风干湿表、毛发湿度表、毛发湿度计、雨量器、雨量杯、虹吸式雨量计、蒸发皿等。[实习内容]大气中的水分观测包括空气湿度观测、降水观测和蒸发观测三个方面。一、空气湿度的观测空气湿度通常使用百叶箱干湿表、通风干湿表、毛发湿度表和毛发湿度计等仪器来进行观测。（一）百叶箱干湿表利用干湿表法测量空气湿度的仪器是一对干湿球温度表，干湿球温度表由两支型号完全一样的温度表组成，一支测量空气温度，称为干球温度表，另一支感应球部包扎着纱布，如图3-1，纱布用蒸馏水浸湿，并保持湿润状态，称为湿球温度表。在空气未饱和时，湿球纱布水分蒸发，蒸发消耗的热量直接来自湿球温度表的感应球部及球部周围的空气，因此湿球温度表的示数低于干球温度表的示数，其差值称为干湿差。空气湿度越小，湿球纱布水分蒸发越快，消耗的热量越多，干湿差越大；反之，干湿差就越小。因此，根据干湿球温度表的示数，通过查表或计算，可以得到各种空气湿度参量值。图3-1湿球纱布的包扎百叶箱干湿表的安装见实习二中有关部分。在寒冷季节，当气温达到0℃或0℃以下时，湿球可能结冰，为保持湿球的正常蒸发，应将湿球纱布在感应球部以下2～3mm处剪除，同时将水杯拿回室内。在观测前须先进行湿球溶冰，将湿球感应球部浸入从室内带来的水杯里（水温应和室温相近），使纱布充分浸透，待纱布上的冰完全溶化（判断冰层是否完全溶化，可从湿球温度表示数的变化看出：如果示数很快上升到0℃，稍停一会再向上升，就表示冰已溶化），然后把水杯移开。溶冰时间的长短，对湿球温度示数有很大的影响，必须根据不同情况灵活掌握：当湿度、风速中常时，在观测前30分钟左右进行；湿度很小，风速很大时，在观测前20分钟内进行；湿度很大，风速很小时，要在观测前50分钟左右进行。在规定的观测时间内，待湿球示数稳定后进行读数，读数时注意湿球纱布是否再冻结，如已冻结，应在湿球读数记录右上角记一图3-1湿球纱布的包扎为了保证湿球纱布有良好的蒸发状态，必须使纱布保持清洁、柔软和湿润，浸湿纱布必须用蒸馏水或经过过滤的雨水。湿球纱布应经常更换，一般每周一次，如遇风沙等天气使纱布明显沾有灰尘时，应立即更换。必须正确地包扎纱布以保证湿球表面处于良好的蒸发状态，使湿球温度表显示正确的示数。更换纱布时，取下湿球温度表，解下旧纱布，用清洁的水将感应球部洗净。取长约10cm（二）通风干湿表通风干湿表又称“阿斯曼”，是野外测量空气温度和湿度的常用仪器。通风干湿表的测湿原理和百叶箱干湿表相同，其构造如图3-2。通风干湿表利用机械装置进行强制通风，保证温度表感应部分周围的通风速度稳定在2.5m·s-1。图3-2通风干湿表在观测前为了使温度表感应部分与环境空气之间的热量交换达到平衡，在正式观测前必须把通风干湿表挂在测杆上暴露一段时间，通常要暴露10分钟以上，一般夏天可暴露15分钟，冬天可暴露半小时，以消除温度差异。同时为了感应周围空气温、湿度环境状况，还须上发条通风。在进行读数前4分钟按下列步骤完成准备工作：图3-2通风干湿表①湿润湿球纱布：用橡皮囊吸满蒸馏水（水温应同当时气温相近），管口向上，轻捏橡皮囊，使玻璃管中水面升到离管口约1cm②上发条通风：上发条时不要上得过满，以免折断发条。③悬挂：将通风干湿表悬挂在测杆上，感应部分处在所要测量的高度。当所测的高度在50cm上述步骤结束后即可按相应的观测程序进行读数，先读干球，后读湿球。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。当风速大于4m·s-1在一次观测中，一个通风干湿表可以用来观测几个不同高度的空气温、湿度。当一个高度观测完毕，移到另一高度时，要先上3～4圈发条让其通风1分钟后再读数。必须注意的是：观测时一定要待温度表的示数稳定后才能读数，如果通风器风扇转速有所减慢，须再上发条。此外，湿球纱布应保持洁白，注意及时更换。（三）空气湿度查算方法1．利用干湿表的测湿公式计算空气湿度干湿表的测湿公式为:ｅ=E’-AP(t-t’)式中：ｅ为实际水汽压（hPa）。E’为湿球温度t’下的饱和水汽压（hPa），可用湿球温度t’在《饱和水汽压表》中查出。Ａ为干湿表的测湿系数，取决于通风速度和温度表感应球部的形状，当湿球未结冰时，球状百叶箱干湿表的A为0.000857，柱状百叶箱干湿表为0.000815，通风干湿表为0.000662；当湿球结冰时，球状百叶箱干湿表为0.000756，柱状百叶箱干湿表为0.000719，通风干湿表为0.000584。Ｐ为大气压强（hPa），由气压表测量，实际计算中常取P=1000hPa。t为干球温度（℃）。t’为湿球温度（℃）。t-t’为干球、湿球的温度差（干湿差）。相对湿度ｒ=e/E×100％饱和差ｄ=E-ｅ式中：E为干球温度t对应的饱和水汽压（hPa），可用干球温度t在《饱和水汽压表》中查出。2．用湿度查算表查算空气湿度从百叶箱干湿表或通风干湿表读取干球温度和湿球温度后，可以由《湿度查算表》查出水汽压、相对湿度和露点温度。在农业上相对湿度最为常用，可以由《空气相对湿度查算表》用湿球温度和干湿差查算出空气的相对湿度。由于百叶箱干湿表和通风干湿表的通风速度不同，因此所对应的查算表也不同，百叶箱干湿表使用《百叶箱干湿表空气相对湿度查算表》，通风干湿表使用《通风干湿表空气相对湿度查算表》。（四）毛发湿度表毛发湿度表简称毛发表，是利用脱脂毛发吸湿后长度增加，干燥后长度缩短的原理制造的，能够直接测量空气的相对湿度。人发表面有许多平行分布的小孔，这些小孔中的气体可与外界空气自由交换。空气中的水汽在小孔中凝结成水，由于水的作用，小孔膨大，使毛发伸长。空气中相对湿度越高，在小孔中凝结的水也越多，毛发伸长的也越多，当空气中相对湿度降低时，小孔中的一部分水滴蒸发，小孔缩小，毛发缩短。毛发湿度表的构造如图3-3。毛发的一端固定在调整螺丝上，另一端固定在一个可以绕轴旋转的摇臂上，摇臂上固定有指针。当空气相对湿度增大时，毛发伸长，摇臂受重锤的作用向下偏转，指针向右偏转；当空气相对湿度变小时，毛发缩短，毛发带动摇臂向上偏转，指针向左偏转。指针在刻度盘上指示出当时空气的相对湿度值。图3-3毛发湿度表毛发湿度表刻度盘上的刻度通常是不均匀的，这是因为毛发长度随相对湿度的变化量不是线性的，相对湿度较低时变化量较大，相对湿度较高时变化量相对较小，因此在毛发湿度表的刻度盘上，通常相对湿度低的一侧刻度较疏，相对湿度高的一侧刻度较密。图3-3毛发湿度表毛发湿度表的读数要根据干湿球法所测的湿度进行订正。实际观测中仅在气温低于-10℃的寒冷冬季才使用毛发湿度表测量空气湿度，在气温降到-10空气湿度很高时，毛发湿度表的指针经常超出刻度范围，此时应对毛发湿度表进行调整，调整应在编制订正图前且空气相对湿度在70％以上时进行。调整时，旋动调整螺丝，将指针往小的刻度方向调，调整的幅度为超出刻度的最大范围再加上3％，例如超出7％，可调小10％。（五）毛发湿度计能够自动记录空气湿度连续变化的仪器称为自记湿度计，简称湿度计，通常所讲的湿度计是指感应部分为一束脱脂毛发的毛发湿度计。湿度计能够自动记录空气相对湿度的连续变化，但其精确度比干湿表差，使用时要用干湿表来对湿度计的记录进行订正。毛发湿度计由感应部分（脱脂人发）、传动机械部分（杠杆曲臂）、自记部分（自记钟、笔、纸）组成，如图3-4。图3-4DHJ1型毛发湿度计毛发湿度计的感应部分是一束脱脂人发，毛发两端固定在支架上，中部由一金属小钩拉紧，该钩联接着曲臂传递系统并带动自记笔尖在自记纸上移动。自记钟也分日转和周转两种。自记纸的刻度范围为0～100％，最小分度值为1％，误差范围在+10％～-５％之间。图3-4DHJ1型毛发湿度计毛发湿度计放置在大百叶箱内靠后的上面的架子上（双金属片温度计放置在大百叶箱内靠前的下面的架子上），读数后要作时间记号。由于自记钟筒走时的快慢，感应部件反应的滞后，传递机械的摩擦等原因，自记纸上的读数往往存在误差，需要进行时间订正和读数订正，订正方法同双金属片温度计。二、降水的观测降水的观测包括降水量观测和降水强度观测，观测时还要记录降水的起止时间和种类。图3-5雨量器和雨量杯降水量通常用雨量器和虹吸式雨量计进行测量，以mm为单位，精确到0.1mm图3-5雨量器和雨量杯（一）雨量器雨量器由承水器（漏斗）、储水筒（外筒）、储水瓶组成，并配有与其口径成比例的专用雨量杯，如图3-5。雨量器的口径通常为20cm，筒口有一呈内直外斜的刀刃形的铜圈，筒内安装一圆形漏斗，雨水经漏斗流入储水瓶中，用雨量杯量取，雨量杯的刻度单位为mm图3-6虹吸式雨量计降水量在每天08时和20时观测。观测时，用空的储水瓶将积有降水的储水瓶换下，然后把储水瓶中的水慢慢地倒入雨量杯内，直到储水瓶里的水倒净为止。读数时，把雨量杯放在水平桌面上，或用拇指与食指夹住雨量杯上端，使雨量杯自由下垂，视线要与水面平齐，以水凹面最低处为准，读得的刻度数即为降水量。降水量大时，可分数次量取，求其总和。在炎热干燥的日子，降水停止后，要及时进行补充观测，以免水分蒸发过快使降水量记录不正确。没有降水时，降水量记录栏空白不填；有降水但降水量不足0.05图3-6虹吸式雨量计在进行降水观测时，如果没有专用雨量杯，也可使用普通量杯量取储水瓶中水的体积，并根据雨量筒的口径计算降水量。当雨量筒的半径为r，用普通量杯量得储水瓶中积水的体积为V，则降水量R为：R=V/πr2此外，还可用台秤称量出降水的质量，换算成体积后，再计算出降水量。出现固态降水时，须将漏斗和储水瓶取出，使降水直接落人圆筒内。观测时将储水筒盖上盖子取回室内，可待固态降水物融化后用雨量杯量取，也可以用台秤称量。（二）虹吸式自记雨量计虹吸式自记雨量计是记录液态降水量和降水时数的自记仪器，由承水器、浮子室、自记钟、虹吸管等组成，如图3-6。降雨时，雨水由承水器流入浮子室，使浮筒升高，并通过直杆带动自记笔一起上升，自记笔尖在自记纸上画出相应的曲线。当笔尖到达自记纸上限时（相当于10mm虹吸式雨量计应牢固地安装在观测场内水泥或木底座上，器口保持水平，距地高度以仪器自身高度为准。无降水时，自记迹线为平直线，自记纸可连续使用8～10天，用加注1毫米水量的办法来抬高笔位，以免每日迹线重叠。有降水（自记迹线上升≥0.1mm在寒冷季节，对于随降随融的固态降水，虹吸式雨量计仍可照常使用。若出现结冰现象，虹吸式雨量计应停止使用，并将浮子室内的水排尽，以免结冰损坏仪器，直到次年结冰现象结束，再恢复使用。三、蒸发的观测气象上测定的蒸发量，是指一定口径蒸发器中的水在一天中因蒸发而降低的深度，以mm为单位，精确到0.1mm测定蒸发量一般用小型蒸发器和E-601型蒸发器。（一）小型蒸发器小型蒸发器又称蒸发皿，为一口径20cm，高约10cm的金属圆盆,口缘镶有内直外斜的刀刃形铜圈，器旁有一倒水用的小嘴，为了防止鸟兽饮水，器口附有一个上端向外张开成喇叭状的金属丝网圈，如图3-7。蒸发皿安装时口缘保持水平，距地面高度为每天20时进行观测，测量前一天20时注入的20mm清水（即今日原量）经24小时蒸发后剩余的水量，记为余量，然后倒掉余量，重新量取20mm（干燥地区和干燥季节须量取30蒸发量=原量-余量图3-7小型蒸发器如果观测时段（前一天20时～当天20时）内有降水，则蒸发量的计算式为：图3-7小型蒸发器蒸发量=原量+降水量-余量观测时若蒸发皿内的水量全部蒸发完，记为＞20.0（如原量为30mm在冬季结冰时用称量法测量，其它季节用量杯法（用和蒸发皿口径相配合的量杯）或称量法均可。有降水时，应取下金属网圈。有强烈降水时，应随时注意从蒸发皿内取出一定的水量，以防止水溢出，取出的水量应及时记录，并加在当日的余量栏中。（二）E-601型蒸发器图3-8E-601型蒸发器图3-8E-601型蒸发器E-601型蒸发器主要由蒸发桶、水圈、溢流桶和测针四部分组成，如图3-8。蒸发桶是一个有圆锥底的圆柱形桶，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，直管上端装有测针座，座上装有器内水面指示针，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，用胶管与溢流桶连通，以承接因降水从蒸发桶内溢出的水量。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。由四个弧形水槽组成，在内外壁之间的上缘装有撑档。溢流桶用金属或其它不吸水材料制成，承接因暴雨从蒸发桶溢出的水量。测针用于测量蒸发器内水面高度，使用时将测针的插杆插在蒸发桶中的测针座上。测杆上附有游标尺，可使读数精确到0.1mm每日20时进行观测，观测时先调整测针针尖与水面恰好相接，然后从游标尺上读出水面高度。读数方法：通过游尺零线所对标尺的刻度，即可读出整数；再从游尺刻度线上找出与标尺上某一刻度相吻合的刻度线，游尺上这根刻度线上的数字，就是小数读数。蒸发量的计算式为：蒸发量=前一日水面高度+降水量-测量时水面高度[实习作业]1．使用干湿球温度表测定空气湿度的原理如何？2．某次观测时，百叶箱干球温度为22.7℃，湿球温度为16.8℃，气压为10003．降水量栏内，空白不填是什么意义？记“0.0”4．用普通量杯量出雨量器（承水器口径为20cm）内降水的体积为78.5ml，问降水量为多少mm5．利用《空气相对湿度查算表》查算下列表中对应数据的相对湿度。观测仪器干球温度湿球温度干湿差相对湿度百叶箱34.529.0百叶箱-1.2-3.8通风干湿表14.98.2通风干湿表20.215.56.利用《湿度查算表》查算下列数据的水汽压、相对湿度、露点温度和饱和差。仪器通风干湿表百叶箱干湿表干球温度表湿球温度表干球温度表湿球温度表温度（℃）17．815．232．629．9水汽压（hPa）相对湿度（%）露点温度（℃）饱和差（hPa）7.空气温度和湿度的观测：项目表号读数器差订正后干湿差相对湿度小百叶箱干球温度湿球温度最高温度日较差：最低温度大百叶箱温度计时间：时分湿度计8.降水和蒸发的观测：降水量（mm）蒸发量（mm）原量降水量余量蒸发量20.0实习四气压和风的观测[实习目的]通过实习了解测量气压、测量风的仪器及其构造原理，掌握气压、风的观测方法及气压观测记录的订正方法。[实习仪器]水银气压表、空盒气压表、自记气压计、电接风向风速仪、轻便风向风速表、热球微风仪等。[实习内容]一、气压的观测气压观测是测定作用在单位面积上的大气压力，以百帕（hPa）为单位，精确到0.1hPa。测量气压的仪器主要有水银气压表、空盒气压表、自记气压计。通常用水银气压表测量气压，用自记气压计连续记录气压的变化，进行野外观测时则常用空盒气压表。（一）水银气压表常用的水银气压表有动槽式（福丁式）水银气压表和定槽式（寇乌式）水银气压表两种。均是根据托里拆利原理制成，主要由水银柱内管、含读数标尺的外部套管、水银槽三部分组成，如图4-1。水银气压表安装在温度少变，光线充足的室内，垂直悬挂，并避免阳光直接照射。1．动槽式水银气压表动槽式水银气压表的水银柱内管是一根直径约8mm，长约900图4-1动槽式和定槽式水银气压表外部套管用黄铜制成，其作用是保护和固定水银柱内管，同时刻有标尺刻度，用于测定水银柱顶端的高度。套管上部前后都开有长方形窗孔，可以直接观测水银柱内管中水银柱顶端。正面窗孔的右侧有刻度标尺，窗孔间装有游尺，转动右侧螺旋可使游尺上下移动。在套管的中部装有一支附属温度表，用来测量气压表表身的温度。套管下端与水银槽连接。图4-1动槽式和定槽式水银气压表水银槽分上、下两部分，中间有一个玻璃圈，通过水银圈可看见槽内水银面。水银槽上部有一个上木杯，木杯上部用羊皮囊与水银柱内管包扎联结，上木杯下面有一个倒置的象牙针，以象牙针尖作为气压表刻度尺的基点。水银槽下部有一个下木杯，木杯下面包扎一个圆袋状羊皮囊，用来盛装水银，羊皮囊用木托托住，借助槽底调整螺旋来升降羊皮囊，使槽内水银面恰好与象牙针尖接触。动槽式水银气压表的观测方法如下：①观测附属温度表（附温表），读数精确到0.1②调整水银槽内水银面。调整时旋动槽底调整螺旋，直到象牙针尖恰好与水银面相接。用手指轻敲套管，使水银面处于正常位置。③调整游尺与读数记录。先使游尺稍高于水银柱顶，再慢慢下降游尺，直到游尺下缘与水银柱凸面顶点刚刚相切。此时，游尺下缘零线所对标尺的刻度即为整数读数，再从游尺刻度线上找出一根与标尺上某一刻度相吻合的刻度线，则游尺上这根刻度线的数字就是小数读数。④读数后，旋动槽底调整螺旋降低水银面，使其离开象牙针尖约2～3mm2．定槽式水银气压表定槽式水银气压表的构造与动槽式水银气压表大体相同，所不同之处是刻度尺零点位置不固定，槽部无水银面调整装置，采用补偿标尺刻度的办法，以解决零点位置的变动。定槽式水银气压表的观测方法如下：①观测附属温度表（附温表），读数精确到0.1②用手指轻击气压表表身。③调整游尺与读数记录，方法同动槽式水银气压表。3．水银气压表的读数订正水银气压表的读数须按仪器差订正、温度差订正、重力差订正的顺序进行订正，将其订正为标准条件下（无器差、温度为0℃，纬度为45°（1）仪器差订正由于水银气压表本身的误差而造成的偏差称为仪器差。根据观测读数值，在该气压表的仪器差订正表上查出相应的器差订正值，与气压读数求代数和，即为订正后的气压值。（2）温度差订正水银气压表的标尺刻度是以0℃时为准。即使气压保持不变，当温度变化时，水银的密度也随之改变，同时测量水银柱高度的黄铜标尺的长度亦会发生胀缩，并且水银和黄铜标尺的膨胀系数是不同的，由此而引起的误差称为气压温度器差。由于水银的膨胀系数大于黄铜，因此当温度高于0℃时，订正值为负；温度低于（3）重力差订正：水银气压表是以纬度为45°的海平面上的重力为标准的，不同纬度、不同海拔高度的重力加速度不同，这种因重力不同而引起的偏差，称为重力差。重力差订正包括纬度重力差订正和高度重力差订正两个方面。纬度重力差订正：由于地球的极半径小于赤道半径，重力加速度随纬度的增加而增大，因此当纬度大于45°时，订正值为正；小于45°时，订正值为负。订正时，用经过温度差订正后的气压值和当地纬度，从《气象常用表》（第三号）第一表上查取纬度重力差订正值。高度重力差订正：由于重力加速度随海拔高度的增加而减小，因此当海拔高度高于海平面时，订正值为负；低于海平面时，订正值为正。订正时，用经过温度差订正后的气压值和当地海拔高度值，从《气象常用表》（第三号）第二表上查取高度重力差订正值。纬度重力差订正值和高度重力差订正值之和，即为重力差订正值。用经过温度差订正后的气压值和重力差订正值相加，即得到经过重力差订正后的气压值（本站气压值）。4．海平面气压订正本站气压只表示当地海拔高度上的大气压强。气象上为了比较各地气压的大小，分析水平气压场，必须将各地的本站气压统一订正到海平面上，这种订正称为海平面气压订正（高度差订正），订正后的气压称为海平面气压。海平面气压(P0)=本站气压值(Ph)+高度差订正值(C)海拔高度低于15.（hPa）式中：h为当地海拔高度；t为年平均气温。当海拔高度达到或过15.①计算空气柱平均温度式中：tm为空气柱平均温度；t为观测时的气温；t12为观测前12小时的气温；h为当地海拔高度。②用tm和h，由《气象常用表》（第三号）第四表查算出M值。③用本站气压Ph和M值计算出高度差订正值，计算公式：（hPa）（二）空盒气压表空盒气压表又称固体金属气压表、变形气压表或弹性压力表，利用金属空盒的弹性力与大气压力相平衡的原理制成，由感应部分、传递放大部分和指示部分构成。感应部分是一个或一组有弹性的密闭形金属空盒，盒内近似真空，盒的两面都有圆形波纹，用以增大空盒的弹性。气压增大时，盒面内凹；气压减小时，盒面外凸。空盒的一端固定在底座上，另一端与传动放大部分连接。传递放大部分将感应部分的微小变形进行传递放大，并带动指针偏转。指示部分由指针、刻度盘和附属温度表组成，根据指针在刻度盘上位置，即可读得当时的气压值。图4-2自记气压计图4-2自记气压计（三）自记气压计自记气压计（空盒气压计）是自动、连续记录气压变化的仪器，由感应部分（金属弹性膜盒组）、传递放大部分（杆杠）和自记部分（自记钟、笔、纸）组成，如图4-2。自记气压计的感应部分通常由5～7个空盒串接而成，其感应原理与空盒气压表相同。空盒的底轴是固定在双金属片上，双金属片用以补偿温度变化对空盒变形的影响。自记气压计的观测记录方法及订正方法，与自记温度计、自记湿度计类似。二、风的观测空气的水平运动称为风。风的观测包括风向和风速两个方面。风向是指风的来向，用十六方位法表示，如图4-3，通常以符号记录。风速是指空气质点在单位时间内移动的水平距离。一般以m·s-1作为单位。图4-3风向十六方位图通常使用的测风仪器主要有EL型电接风向风速计、轻便风向风速表、热球微风仪等。在没有仪器或仪器失灵的情况下，可以根据地面上某些物体被风吹动的状况来对风向风力进行目测。图4-3风向十六方位图（一）电接风向风速计电接风向风速计是由感应器、指示器、记录器组成的有线遥测仪器。感应器安装在室外的塔架上，指示器和记录器置于室内，指示器与感应器用长电缆相连，记录器与指示器之间用短电缆连接。图4-5EL型电接风向风速计指示器图4-4EL型电接风向风速计感应器感应器上部为风速表，下部为风向标，如图4-4。风速表由风杯、交流发电机、蜗轮等组成，当风带动风杯转动时，发电机就有交流电输出，电流的大小可反映出风速的大小。风向标由风标、风向方位块、导电环、接触簧片等组成，随着风标的转动，带动接触簧片，在导电环和方位块上滑动，接通相应电路。图4-5EL型电接风向风速计指示器图4-4EL型电接风向风速计感应器指示器由瞬时风向指示盘、瞬时风速指示盘和电源等组成，如图4-5。风向指示器以八灯盘来指示瞬时风向。风速指示器是一个电流表，表上有两个量程，分别为0～20m·s-1和0～40m·s记录器由八个风向电磁铁、一个风速电磁铁、自记钟、自记笔、笔档、充放电线路等部分组成，如图4-6，对风向、风速进行自动记录。EL型电接风向风速计的观测和记录方法如下：①打开指示器的风向、风速开关，观测两分钟风速指针摆动的平均位置，读取整数并记录。风速小的时候，把风速开关拨在“20”挡，读0～20m·s-1标尺刻度；风速大时，应把风速开关拨在“40”挡，读0～40m·s-1标尺刻度。观测风向指示灯，读取两分钟的最多风向，用十六方位的缩写记载。静风时，风速记0，风向记C。平均风速超过图4-6EL型电接风向风速计记录器②更换自记纸的方法基本与自记温度计、自记湿度计相同。对准时间后须将钟筒上的压紧螺帽拧紧。③记录纸的读法：图4-6EL型电接风向风速计记录器风速记录读法：读取正点前10分钟内的平均风速，按迹线通过自记纸上水平分格线的格数来计算。自记纸上水平线是风速标尺，最小分度为1.0m·s-1。如通过1格记1.0，1/3格记0.3，2/3格记0.7。风速划平线时记0.0，同时风向记C。风速自记部分是按空气行程200m电接一次，风速自记笔相应跳动一次来记录的。如十分钟内笔尖跳动一次，风速便是0.3m·s-1风向记录读法：读取正点前10分钟内的风向。风向自记部分每隔两分半钟记录一次风向，10分钟内连头带尾共有5次划线，挑取五次风向记录中出现次数最多的。如最多风向有两个出现次数相同，应舍去最左面的一次划线，而在其余4次划线中挑选。若再有两个风向相同的，则再舍去左面的一次划线，按右面的三次划线来挑取。如五次划线均为不同方向，则以最右面的一次划线的方向作为该时记录。在读取风向时，应注意若10分钟平均风速为0时，则不论风向划线如何，风向均应记C。（二）轻便风向风速表轻便风向风速表多用于小气候观测和野外考察，是测量风向和一分钟内平均风速的仪器。轻便风向风速表由风向部分（风向标、方向盘、制动小套）、风速部分（十字护架、风杯、风速表主机体）和手柄三部分组成，如图4-7。当按下轻便风向风速表的风速按钮，启动风速表后，风杯随风转动，带动风速表主机体内的齿轮组，风速指针开始转动，同时时间控制系统也开始工作，一分钟后自动停止计时，风速指针也停止转动。指示风向的方位盘为一磁罗盘，当制动小套松开后，罗盘按地磁子午线方向稳定下来，风向标随风摆动，风向指针指示出当时风向。轻便风向风速表的观测和记录方法如下：①将轻便风向风速表安置在上风方向，可安装在测杆上或由观测者手持，仪器保持垂直，风杯保持水平，风速刻度盘朝向观测者。②将方向盘制动小套下拉并向右转一角度，松开风向表方向盘，待方向盘按地磁子午线方向稳定下来后，注视风向指针约2分钟，记录其摆动范围的中间位置，即为平均风向。图4-7DEM6三杯轻便风向风速表③在观测风速时，待风杯转动约半分钟后，按下风速按钮启动风速表，时间指针开始转动，待1分钟后时间指针回到零位，风速指针停止转动后，读出风速指针所示数值，即为指示风速。再用指示风速从仪器所附的风速订正曲线上查出实际风速，精确到0.1图4-7DEM6三杯轻便风向风速表热球微风仪主要由探头和电流表两部分组成，如图4-8所示。探头内有一玻璃球，球内绕有加热玻璃球用的热线（镍铬丝、铂金丝、康铜丝或镀金钨丝）和热电偶。当一定大小的电流通过加热线圈后，玻璃球的温度升高，升高的幅度与气流速度有关。气流速度小时，升温程度大，气流速度大时，升温程度小。温度升高的幅度，通过热电偶反映在电流表上，可由电流表直接读出气流的速度（指示风速）。用指示风速可从仪器所附的风速订正曲线上查出实际风速。图4-8热球微风仪热球微风仪精度较高，多用于测量瞬时风速。此外，热球（线）微风仪也可用于测定平均风速，如在2分钟内，每10秒钟读数一次，共有12个读数，求其平均值即可得到2分钟内的平均风速。图4-8热球微风仪（四）目测风向风力表4-1风力等级表目测风向一般是根据炊烟、旌旗和布条展开的方向以及人体的感觉等方法，按八个方位进行估计。目测风力是根据风对地面或海面物体的影响而引起的各种征象，按照《风力等级表》（见表4-1）估计风力等级，并记录其相应风速的中数值。目测估计风向、风力时，观测者应站在空旷地方，在四周多选几个物体，认真观测比较，以尽量减少主观的估计误差。观测时应连续观看两分种，以平均情况作为记录。［实习作业］1．水银气压表的气压读数为996.75mm，附温为10.5℃，当地地理纬度为32°N，海拔高度为40.0m2．某日14时本站气压为1026.6hPa，气温为7.6℃，海拔高度为54.3m，02时气温为-5.43．本站气压为997.5hPa，海拔高度为8.9m，年平均气温为15.8℃4．用轻便风向风速表观测1.5m高度的风向、风速并记录。5．目测估计当日08、10、12、14、16、18、20时的风向、风力并记录。实习五云、能见度和天气现象的观测[实习目的]通过实习了解云的分类及其外形特征，基本掌握能见度和天气现象的观测方法。[实习内容]一、云的观测云是悬浮在大气中的小水滴或小冰晶或二者混合的可见聚合体，底部不接触地面，有时也包括一些较大的雨滴及冰、雪粒。云的观测主要是判定云状和估计云量。云的观测应尽量选择在能看到全部天空及地平线的开阔地点或平台上进行。（一）云状的分类由于云的形状千变万化，错综复杂，为了观测上的一致，根据云的外形特征、结构特点和云底高度等，将云分为三族，十属，二十九类，见表5-1。（二）云状的观测云状观测要注意云的连续演变，根据云的外形特征、色泽、结构、排列、云底高度及伴见的天气现象来判定云状。用云的简写字母符号记入云状栏中。云状栏的记录方法：①观测时有几种云，其量不同时，按云量多少依次记录，量多的记在前面。②观测时有几种云，其量相同时，记录顺序由观测者自定。③观测时天空有云，并能判别出云状，但其量极小（不到天空的二十分之一），也应记下云状。④观测时天空有云，但云状不能确定，则记符号“—”，表示云状不明。⑤观测时天空无云，云状栏空白不填。（三）云量的观测云量是指云遮蔽天空视野的成数。观测时将天空划分为十等分，估计十等分中被云所遮蔽的分数（即成数），如果有十分之一的天空被云所遮蔽，则云量记为“1”；十分之二的天空被云所遮蔽，则云量记为“2”；……依此类推。云量的观测包括总云量和低云量。总云量是指观测时天空被所有的云遮蔽的总成数，低云量是指天空被低云所遮蔽的成数，均记整数。总云量和低云量记在云量栏内，总云量记在斜线前，低云量记在斜线后，即总云量∕低云量。表5-1云状分类特征及其所预兆的天气云族云属云类云状特征及其所预兆的天气学名简写学名简写低云积云Cu淡积云碎积云浓积云CuhumFeCucong积雨云Cb秃积雨云鬃积雨云CbcalvCbcap层积云Sc透光层积云蔽光层积云积云性层积云堡状层积云荚状层积云SctraScopSccugSccastSclent层云St层云St碎层云Fs雨层云Ns雨层云碎雨云NsFn中云高层云As透光高层云蔽光高层云AstraAsop高积云Ac透光高积云蔽光高积云荚状高积云积云性高积云絮状高积云堡状高积云ActraAcopAclentAccugAcfloAccast高云卷云Ci毛卷云密卷云伪卷云钩卷云CifilCidensCinotCiunc卷层云Cs毛卷层云匀卷层云CsfilCsncbu卷积云Cc卷积云Cc总云量的记录方法：①全天无云，总云量记0。②天空完全被云所遮蔽，总云量记10。③天空完全被云所遮蔽，但有云隙可见青天，总云量记10—。④云占全天十分之一，总云量记1；云占全天十分之二，总云量记2；依此类推。⑤天空有少许云，但其量不到天空的二十分之一，总云量记0。⑥观测时看出天空有云，但无法估计云量，总云量记符号“—”，表示云量不明。低云量的记录方法与总云量相同。（四）夜间及特殊情况下云的观测夜间观测云是比较困难的，因此在傍晚时应注意云的状况和演变趋势，为夜间观测打下基础。夜间观测前应先到黑暗处停留一段时间，待眼睛适应环境后再进行观测。观测时，可根据视觉，结合星光的疏密、清晰程度，以及伴见的天气现象，参照傍晚时云的状况来判别云状，估计云量。如果因不能确定云状，而无法估计低云量时，则云状栏和低云量记符号“—”，表示不明，总云量按当时天空被云所遮蔽的成数记录。特殊情况下云的记录方法：①因雪暴、雾使天空的云量、云状完全不能辨明时，总云量和低云量均记10，云状栏记该现象符号。②因吹雪、雾使天空的云量、云状不能完全辨明时，总云量和低云量均记10，云状栏记该现象符号和可见的云状。③因烟、霾、浮尘、沙尘暴、扬沙等尘粒现象使天空的云量、云状完全不能辨明时，总云量和低云量均记符号“—”，云状栏记该现象符号。④因烟、霾、浮尘、沙尘暴、扬沙等尘粒现象使天空的云量、云状不能完全辨明时，总云量和低云量均记符号“—”，云状栏记该现象符号和可见的云状。⑤虽有吹雪、雾、烟、霾、浮尘、沙尘暴、扬沙等现象，但天空的云量、云状可完全辨明时，则云状和云量都按正常情况记录。二、水平能见度的观测水平能见度是指视力正常的人在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨认出的目标物（黑色、大小适度）的最大水平距离；夜间则是能看到和确定出的一定强度灯光的最大水平距离。所谓“能见”，在白天是指能看到和辨认出目标物的轮廓和形体；在夜间是指能清楚地看见目标灯的发光点。（一）目标物的选择目标物的颜色应当越深越好而且亮度要一年四季不变或少变。目标物应尽可能以天空为背景，若以其它物体（如山、森林等）为背景时，则要求目标物在背景的衬托下，轮廓清晰，且与背景的距离尽可能远一些。目标物大小要适度。近的目标物可以小一些，远的目标物则应适当大一些。目标物的大小以视角表示，可用经纬仪分别测出其高度角和宽度角，再求出其乘积的平方根即为目标物的视角。目标物的视角以0.5°～5.0°之间为宜。由于观测的是水平能见度，因此目标物的仰角不宜超过6°，以越接近水平方向越好。（二）目标物的测绘目标物选定后，要测定观测点与目标物的距离和目标物所在的方位。对近距离的目标物，可用卷尺、测绳等方法测定距离；远距离的目标物可用经纬仪、平板仪、测距仪（测远机或激光测距仪）等测定，或从大比例尺的地图上量取。目标物的方位可用经纬仪或指北针测定。目标物的距离、方位测定后，应按表5-2的格式进行登记，并绘制能见度目标物分布图。表5-2能见度目标物（灯）登记表××气象站编号名称方位(°)视角(°)特征或灯光颜色瓦数距离（km）测距方法测定时间备注灯光能见度目标物1电杆45—青灰色0.1卷尺1959.42古塔2452.0深灰色4.2平板仪1959.4高50米3铁桥753.2深灰色9.6经纬仪1959.44远山104.0深灰色58.0大比例尺地图法1959.5冬天有积雪……………1路灯260白751.00.5卷尺1960.12礼堂门灯50白601.51.0经纬仪1960.1不经常开3巷灯165白253.56.4经纬仪1960.1………………图5-1能见度目标物分布图绘图方法：一般是先在纸上画九个同心圆，圆心代表观测点，自近而远地每圈分别代表0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、50.0千米的距离。然后把所有目标物（以其简略图形或编号）按其所在方位、距离，分别标在相应的位置上如图5-1。近距离的目标物也可单独绘制，以使图象更为清晰。图5-1能见度目标物分布图（三）水平能见度的观测和记录观测有效能见度。有效能见度是指四周视野中二分之一以上的范围都能看到的最大水平距离。记录以km为单位，精确到0.1km，能见度不足0.1km记0观测能见度时必须选择视野开阔，能看到所有目标物的地点作为能见度观测点，观测点设在观测场或平台均可。1．白天能见度的观测观测四周事先测定的各目标物，根据“能见”的最远目标物和“不能见”的最近目标物，从而判定当时的能见距离。如观测到某方向某一目标物刚好“能见”，而再远一些的目标物就不“能见”时，刚好“能见”的目标物的距离就是该方向的能见距离。在沙漠、草原、海岛或其它地物稀少的地区，可采用人工设置目标物，并视其清晰程度来判定能见度。人工设置的目标物，一般多用来估计1.0km以内的能见度，物体大小要适度，材料因地制宜，向着观测点的一面应涂成黑色，与天空背景有清楚的对比。靠近海（湖）岸的地方，其朝向海（湖）方向的能见度，还可根据水天线的清晰程度，参照表5-3来判定。表5-3海面能见度参照表水天线清晰程度能见度（km）眼高出海面≤7m眼高出海面＞7m十分清楚≥50.0清楚20.0～50.0≥50.0勉强可以看清10.0～20.020.0～50.0隐约可辨4.0～10.010.0～20.0完全看不清＜4.0＜10.02．夜间能见度的观测夜间观测能见度，应先在黑暗处停留至少五分钟，待眼睛适应环境后观测。夜间由于光照条件限制，能见度观测最好是用发光物体（如灯光）作为目标物。凡是有条件的地方，均应在各方向选择一些固定的目标灯作为观测能见度的依据，了解目标灯的功率，测定目标灯至观测点的距离，从灯光能见距离换算图（图略）查出相当的能见距离。在无条件利用目标灯进行观测的情况下，则只能根据天黑前能见度的变化趋势、当时天气现象和气象要素的变化情况，结合实践经验加以估计。①在月光较明亮的情况下，可根据目标物的能见与否来判定能见度。由于光照条件差，不可能象白天那样清楚地看清目标物的形体、轮廓，因而只要能隐约地分辨出比较高大的目标物的轮廓，该目标物的距离就可定为能见距离；如能清楚分辨时，能见距离可定为大于该目标物的距离。②在月光暗淡或无月光的情况下，可根据天黑前的能见度实况和天黑后的连续观测，并结合天气现象、湿度、风等气象要素的变化情况以及观测经验等，首先分析能见度是增大还是减小，然后判定当时的能见度。三、天气现象的观测天气现象是指在大气中、地面上产生的降水、水汽凝结物（云除外）、冻结物、干质悬浮物和光、电现象，也包括一些风的特征。（一）天气现象的特征与符号（1）雨滴状的液态降水，下降时清楚可见，强度变化较缓慢，落在水面上会激起波纹和水花，落在干地上可留下湿斑。（2）阵雨开始和停止较突然、强度变化大的液态降水，有时伴有雷暴。（3）毛毛雨稠密、细小而十分均匀的液态降水，下降情况不易分辨，看上去似乎随空气微弱的运动飘浮在空中，徐徐落下。迎面有潮湿感，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。