最新大气探测学复习题

大气探测学复习题

1、大气探测按照探测方法分：目测（云、能、天）、直接探测（探测仪

器与被测大气直接接触，如玻璃液体温度表测量气温的方法。目前直接探测正向遥测方向发展，如自动站的温度传感器）和遥感（又称间接探测，指仪器与被测大气不直接接触进行的探测，分为主动遥感和被动遥感）三种。

2、大气探测按照探测范围分：地面气象观测和高空气象探测两种。按

照探测平台分：地基探测、空基探测和天基探测。按照探测时间分：定时观测和不定时观测。WMO又把定时观测分为基本天气观测和辅助天气观测，两者均参与全球气象资料的交换。

3、一个比较完整的现代化大气探测系统，包括探测平台（基础）、探测

仪器（核心）、通讯系统（纽带）、资料处理系统（不可或缺）。

4、大气探测学主要研究内容：研究大气探测系统的建立原则和方法，

以便获得有代表性的全球三维空间分布的气象资料；制定大气探测技术规范来统一各种观测技术和方法，使其标准化，确保气象资料具有可比较性；研制探测仪器标准计量设备，制定计量校准方法，确保测量结果的准确性。

5、传感器或测量系统的校准是确定测量数据有效性的第一步。校准是

一组操作，是指在特定条件下，建立测量仪器或测量系统的指示值雨相应的被测量（即需要测量的量）的已知值之间的关系。主要确定传感器或测量系统的偏差或平均偏差、随机误差、是否存在任何阈值或非线性响应区域、分辨率和滞差。

6、校准结果有时可以用一个校准系数或一序列校准系数表示，也可以

采用校准表或校准曲线表示。

7、随机误差是不可重复的，也是不可消除的，但是它能够通过在校准

时采用足够次数的重复测量和统计方法加以确定。

8、根据国际标准化组织（ISO）的定义，标准器可分基准、二级标准、

国际标准、国家标准、工作标准、传递标准、移运式标准等。基准设置在重要的国际机构或国家机构中。二级标准通常设置在主要的校准实验室中。工作标准通常是经过用二级标准校准的实验室仪器。工作标准可以再野外场地作为传递标准使用。传递标准既可用于实验室也可在野外场地使用。

9、基准（或一级标准）：具有最高的计量学性质的标准器，无需参照其

他标准器。

10、二级标准：通过与基准进行比对而认定的标准器。

11、国际标准：经国际协议承认的标准器，在国际上作为对有关量的其

他标准器定值的依据。

12、国家标准：经国家承认的标准器，在一个国家内作为对有关量的其

他标准器定值的依据。

13、参考标准：适用在给定地点或给定机构内，通常具有最高的计量学

性质的标准器，在该处所作的测量均有此标准器导出。

14、工作标准：日常用于标准或核查测量仪器的标准器。

15、传递标准：标准器进行比较时用于媒介的标准器。

16、移运式标准：可运输到不同地点使用的标准器，有时具有特殊结构。

17、能见度、云底高度和降水不能直接用计量标准器进行比较，也不能

用绝对参考量进行比较。

18、大气探测经历了四个阶段：目测、定性阶段、地面气象观测发展阶

段、高空气象探测发展阶段、大气遥感发展阶段。

19、目前减小测温误差的主要问题不在温度测量传感器和仪器本身上，

而是在于对温度敏感元件的通风和防辐射上。而对于湿度传感器来说，主要提高低温低湿下的测量性能。

20、准确性：测量值于真值的一致程度，通常用测量中的系统误差和随

机误差的合成大小来描述。在现代误差理论中，准确性是用不确定度来表示的。

21、系统误差：在同一条件下，对某一量的同一值进行若干次测量的过

程中，保持常量的误差。其大小可有多次测量的平均值减去真值得到。

系统误差通过修正值加于部分修正。

22、随机误差：在同一条件下，对同一给定量值作多次测量时，其大小

和符号以不可预测的方式变化的那部分误差。期大小等于测量结果减去多次测量的平均值，随机误差的分布接近于正态分布，及小的随机误差出现次数多，大的随机误差出现次数仅仅偶然出现。

23、气象资料的准确性由两个方面的含义：其一为单站、个别仪器测量

的准确性问题，其二为多站、仪器组测量值的总体准确性问题，即站网的准确性问题。

24、WMO建议，站网中的系统误差的标准偏差应小于单站测量标准偏差的

一半，这样站网的总标准偏差约比单站测量标准偏差多12%。

25、即使一个准确度很高的观测仪器，在加入到现有观测网中时，也要

进行动态对比观测。

26、目前国际上对云量的器测，方法主要有三种：可见光全波段法、双

（多）可见光波段法、红外辐射法。

27、利用气球测定云底高时，首先要选择好气球。通常云层呈白色或天

空较亮时，应选用红色气球；云层呈灰色或天空较暗时，应选用黑色气球。。气球充氢后，应尽快释放，放置时间不能超过30min，以免漏气影响气球升速。测定云高的气球升速，通常以100m/min或200m/min为宜。

28、能见度是一个复杂的心理-物理现象，主要受悬浮在大气中的固体和

液体微粒引起的大气消光的影响。

29、目标物的最大能见距离有两种定义法。一种的消失距离；另一种是

发现距离。消失距离要比发现距离大，气象上通常采用的是消失距离。

30、按照观测者于目标物的相对位置，能见度分为水平能见度、垂直能

见度和倾斜能见度。

31、影响目标物最大能见距离的因子主要有：（1）目标物和背景的亮度

对比；（2）观测者的实力---对比视感阈（白天）；正常人眼的对比视感阈决定于两个因素，一个是视场内照明情况，另一个是目标物的视张角；

（3）大气透明程度。

32、在白天光照条件下眼睛的感光效率在波长为550nm时达到最大值，

在夜间暗光条件下，最大感光效率与507nm波长相对应。

33、在纯大气分子影响时，最大能见度可达277km。

34、推导视亮度及视亮度对比变化关系的方程为柯什密得定律。

35、目标物最大能见度距离由大气消光系数、目标物固有亮度对比、人

眼对比视感阈决定。

36、当看到目标物却不能辨认出它是什么时，并不能算是“能见”，但实

际由于我们对周围的目标物已比较熟悉，因此在进行能见度观测时把能见度估高。

37、测量散射系数的能见度仪：后向散射能见度仪、前向散射能见度仪

（发射光束和接受光束之间的夹角称为散射角，一般选定在20°-50°之间的某一夹角，大多数选在35°）和积分能见度仪。

38、前向散射能见度仪测量准确度主要取决于系统的稳定性。

39、能见度仪的误差因子：a、校准误差；b、系统的电子设备的不稳定

性；c、消光系数作为低通信号进行远距离输送时受到电磁场的干扰，最好是对此类信号进行数字化；d、来源于日出或日落的干扰和初始定向不良；e、大气污染沾污光学系统；f、距地大气状况导致不具代表性的消光系数或背离科什米得定律或使得得出的散射系统不同于相应的消光系数。

40、光通量的单位为流明（lm）；光亮度的单位为坎德拉/平方米；光强

的单位为坎德拉（cd）；照度的单位为勒克斯（lx），1lx=1lm/m2。

41、雨主要分为间歇性、连续性、阵性和过冷却性四种性质。

42、降雨等级划分：

雨的等级小

雨中雨大雨暴雨大暴雨特大

暴雨

降雨强度mm/24

h

＜

10

10.0-24.

9

25.0-49.

9

50.0-99.

9

100.0-199

.9

≥

200.

0 mm/h ≤

2.

5

2.6-8.0 8.1-15.9

≥16.0

43、颮的判定标准：瞬时风速突然增加8m/s以上且至少维持1min，然后

突然减小，而且在维持时间内平均风速不小于11m/s。

44、气象上通常观测的温度参量包括空气温度、土壤温度和水面温度。

水面以下的温度通常属于水文学或海洋学观测的范围。

45、

46、热力学温标规定了一个温度固定点，即水的三相点，规定为273.16K。

规定理想气体在容积固定的条件下，容器内气体压强每变化1/273.16，相当于温度变化绝对温度1K。

47、华氏温标（F）规定水的冰点为32度，水的沸点为212度。t=5/9(F-32)

48、

49、基准温度点通常采用一些物质的三相点、蒸发点、熔点或凝固点来

规定。其中与大气测量有关的基准温度点主要有五个，及氩的三相点、汞的三相点、水的三相点、镓的三相点和铟的三相点。

50、

51、WMO规定，所有气象台站测量的近地面层气温的高度应在1.2m-2m之

间。气温测量应分辨道0.1℃，测量的准确度应达到±0.1℃，极端气温

的准确度应达到±0.5℃，目前可以达到的准确度为±0.2℃。

52、

53、水银与酒精相比，比热容小、热导系数大，且水银的饱和蒸汽压小、

对玻璃无湿润作用、易提纯，性能稳定。但是水银的凝固点只有-38.862℃，因此不能再低温下使用。

54、玻璃液体温度表的主要误差来源：a、零点永恒位移；b、球部暂时

变形；c、压力变化；d、刻度不准确；e、读数方法不准确；f、热滞效应；g、酒精温度表产生误差的特殊原因；h、最高温度表产生误差的特殊原因。

55、在气象测温范围内，线性关系最好的铜和铂。

56、金属电阻温度表的误差主要来源于电阻敏感元件本身和测量电路两

部分。

57、半导体热敏电阻的主要缺点是电阻值与温度成非线性关系。半导体

热敏电阻的测温误差来源于：传感器部分和测量电路部分。

58、热滞效应指直接式温度表与被测介质接触，进行热量交换最终达到

热平衡需要一定时间的现象。热滞效应又称热惯性。热滞系数的大小一方面与测温元件的质量、比热容和热交换的表面积有关，另一方面还与测温元件和被测介质之间的热交换系数有关。

59、温度表制成后，热滞系数的大小只取决于热交换系数的大小。热交

换系数与单位时间内与温度表交换热量的空气质量，即通风量有关。

60、

61、WMO对地面气象观测的温度表的要求是：当通风速度为5m/s时，热

滞系数应在30-60s之间。百叶箱干湿表的时间常数约为60s，通风干湿表的时间常数约为30s。

62、温度表的热滞系数愈大，自动平均能力也愈强。

63、

64、气温观测中的防辐射方法：a、采用防辐射设备；b、采用人工通风；

c、在感应元件表面喷涂上较高反射率的反射膜；

d、采用极细的金属丝

元件，较小测温元件的热容，加快热交换。

65、在气象测量的温度、气压范围内，湿空气的饱和水汽压与同温度的

纯水相的饱和水汽压一般相差在0.5%以内。平常就用纯水相的饱和水汽压代替湿空气的饱和水汽压。目前我国采用戈夫-格雷奇公式来计算饱和水汽压。

66、湿空气的露点温度、霜点温度与气温无关，只与湿空气中的水汽含

量有关，水汽压愈多，露点温度、霜点温度愈高，越接近于当时的气温。

67、湿度测量方法：a、称量法（湿度的计量标准）；b、热力学法（干湿

法）；c、吸湿法（人发、牛肠衣、氯化钾、碳膜、高分子湿敏电容、陶瓷湿敏）；d、凝结法（冷凝露点仪、氯化钾露点仪）；e、光学法。

68、

69、干湿表中的温度表可以是普通的玻璃液体温度表，也可以是铂电阻

温度表，或者是热电偶温度表。

70、干湿表系数（A值）于湿球球部附近的气流速度有关。随着气流速度

的增加而减小，当风速达到2m/s以上时，A值逐渐趋向一个稳定的临界值。A值与湿球球部的直径和形状有关。球部直径越小，A值越小。A值与湿球表面是否结冰有关。湿球表面结冰，A值减小。A值与气压、气温以及湿度大小有着很弱且复杂的关系。

71、干湿表测湿的人为误差：a、湿球纱布包扎不当；b、湿球表面污染；

c、湿球加水不当；

d、融冰实际选择不当；

e、观测时机不当。

72、当湿度从0时%增加到100%时，毛发的总伸长量为原有长度的2.5%。

毛发的相对伸长量随着相对湿度的增加而减小，也就是说毛发的长度与相对湿度之间为非线性关系。

73、毛发长度随相对湿度的变化，在增湿过程和减湿过程是不同的。相

对湿度在35%以上时，增湿过程的毛发伸长量比减湿过程的收缩量大；

35%以下时，减湿过程的毛发收缩量比增湿过程的毛发伸长量大。

74、毛发的长度在﹢1.5℃时最长。

75、毛发湿度表的主要误差来源：a、毛发感湿的滞后性；b、温度效应；

c、低湿瘫痪。

76、

77、高分子湿敏电容的三个特点：a、湿敏电容值C与相对湿度U之间并

不呈线性关系，而是一个复杂的函数关系；b、湿敏电容值为200pF左右，通常在几十到几百皮法，主要依赖于电极的大小和电极之间的距离；c、相对湿度变化0-100%时，电容的变化只有50pF，变化较小，这对测量电路提出了较高的要求。

78、高分子湿敏电容的主要误差来源：a、滞后性；b、污染。

79、冷镜式露点仪误差主要来源：a、凯尔文效应；b、拉乌尔效应；c、

压力效应；d、相态判断错误。

80、水银气压表的读数订正主要包括：器差订正、温度订正和重力订正。

81、空盒气压表的主要误差来源：弹性后效、温度效应（消除或减少温

度效应的方法：选用恒弹性合金材料，使弹性模量的温度系数很小、双金属片补偿法、残留气体补偿法）

82、空盒气压表的读数需经过刻度订正、温度订正和补充订正才能得到

较准确的本站气压。

83、风向的算术平均，需考虑风向过“零”问题。过“零”处理：

（P75页的计算公式及方法需掌握）

84、风向的格雷码转换需掌握。

85、二进制转格雷码：保留最高位，然后将第二位与第一位做异或操作，

第三位与第二位的做异或操作，第四位与第三位做异或操作。二进制格雷码转换成自然二进制码,其法则是保留格雷码的最高位作为自然二进制码的最高位，而次高位自然二进制码为高位自然二进制码与次高位格雷码相异或，而自然二进制码的其余各位与次高位自然二进制码的求法相类似。

表1 方位-角度-二进制码-格雷码对照表

方位角度二进制格雷码

1 3 0000001 0000001

2 6 0000010 0000011

3 8 0000011 0000010

4 11 0000100 0000110

5 14 0000101 0000111

6 1

7 0000110 0000101

7 20 0000111 0000100

8 23 0001000 0001100

9 25 0001001 0001101

10 28 0001010 0001111

…………

128 360 0000000 0000000

86、风向标的转动角度是一个典型的衰减周期振荡，具有这样特性的仪

器系统，成为二阶响应系统，它在感应风向过程中，并不是逐渐趋近于风向的，而是经过一个阻尼简谐振动产生过量指示逐渐趋近于实际风向的。

87、风向的常用转换方法有机械、电、光电三种。

88、风向的测量误差：启动误差、动态偏角、惯性误差、转换误差和零

位误差。

89、WMO规定，风速表的距离常数为2-5m；也就是说，对于2-5m/s的风

速，风速表的时间常数为1s左右。

90、由于惯性误差的存在，在一定时间内，风杯风速表指示的平均风速

将高于实际风速平均值，这种个性成为“过高效应”。“过高效应”造成风杯风速表的测量结果存在系统偏差，其大小取决于时间常数。

91、降水直接测量方法：翻斗式、承重式、压敏式、水导式、电容式、

浮筒虹吸式、电功率法。

92、降水遥感测量法：光学法、雷达微波法、卫星遥感法。

93、风是影响降水测量准确性的主要原因，因此导致仪器的测量值总是

偏小。

94、俄罗斯20㎡蒸发池已被推荐选作国际参考标准蒸发器。

95、把蒸发器埋入地中，有助于减少不良边界影响，诸如侧壁上的辐射

和大气与蒸发器本身之间的热交换。但其不利之处在于：a、导致蒸发器内会聚集更过的杂物，难于消除；b、渗漏不易检测与纠正；c、邻近蒸发器的植被高度影响更大；d、在蒸发器与土壤之间存在明显的热交换。

96、自动气象站系统软件需完成以下功能的一部分或全部：初始化、对

传感器输出进行采样、把传感器输出信号转换成气象数据、线性化、平均、人工输入观测数据、质量控制、数据处理、编发和检验、数据存储、数据传输和显示。其中线性化功能必须在计算平均值之前完成。

97、传感器采样时间间隔应满足下列条件之一：a、不得超过传感器的时

间常数；b、不得超过快速响应传感器线性化输出之后的模拟低通滤波器的时间常数；c、采样数足够大。

98、通常气温、气压传感器的时间常数为20s左右，湿度传感器的时间

常数为40s左右，而风速传感器的时间常数为5m/s时为1s，风向传感器的时间常数也是1s。

99、传感器校准一般包括三个环节：a、初始校准；b、现场校准；c、实

验室校准。

100、WMO建议，风向标的阻尼比为0.3-0.7最好。

101、气象上定义阵风为：在规定的时间间隔内，风速对其平均值的持续时间不大于2分钟的正或负的偏离。