现代大气探测学第九讲1降水与蒸发的观测
大气探测学总结(最新整理)
云族
云属 学名/云底高度范围 积云 600-2000 积雨云 600-2000
低云 <2500m
层积云 600-2500
层云
50-800 雨层云
(2) 准确性 所谓准确性，是指测量值与真值一致的程度。
(3) 比较性 所谓比较性，是指所获取的大气探测资料，必须具有良好的时间和空间上的比较性，这 对天气分析预报和大气科学研究都是极其重要的。
第二章 云的观测
1、十属二十九类的名称、英文、云高、云量（总云量和低云量）
云量是指云遮蔽天空的成数，将天空分为 10 成。 记录要素：总云量、低云量，记整数不计小数。 总云量：天空被所有云遮蔽的成数。 低云量：天空被低云遮蔽的成数， 记录方法： 云量布满天空时记为 10； 占十分之一时记为 1，以此类推； 布满天空但是又有缝隙时记为 10-； 天空云量小于二十分之一时记为无云； 记录时总云量为分子，低云量为分母。 例 1：天空有两层云，下层为层积云 Sc，从云隙中判断上层为卷积云 Cc，布满全天。 云 量记为：10/10例 2：天空有微量的毛卷云 Ci fil，不到 1/20。
而异的电阻温度系数
（3）热敏电阻温度计 半导体热敏电阻的阻值随温度的增高而减小（半导体电阻随温度特性；灵敏度高，阻值
大，体积小，非线性，互换性差）对于气象测温范围内，热敏电阻的阻值 RT 与绝对温度 T
的关系可用下式表示： RT Aeb /T 式中 A、b 为元件的系数。
（4）热电偶温度计 （热电效应；可测高温，灵敏度低，冷端电偶需温度固定）温差电现象（热电现象）： 两种不同的金属导体 A 和 B 的两端，彼此焊接在一起，构成一个闭合回路时，若两个接触点 的温度不同，回路中就有电流产生，如图所示。 两焊接点之间的温差越大，回路中的电动势也越大，这种现象叫做温差电现象，也称热电现 象，这种电路称热电偶或温差电偶。
降雨蒸发观测实验报告
降雨蒸发观测实验报告1. 实验目的本实验旨在通过观测降雨与蒸发过程，探究降雨后蒸发速率的变化规律，并对相关气象因素进行分析和讨论。
2. 实验装置与材料- 实验装置：降雨模拟装置、蒸发速率测量仪- 实验材料：模拟降雨液、蒸发速率测量仪记录表3. 实验方法1. 将降雨模拟装置放置在室外开阔区域，确保装置与任何建筑物或遮挡物保持距离。
2. 将模拟降雨液加入降雨模拟装置中，等待液体均匀喷洒出来，确保水滴大小和强度一致。
3. 将蒸发速率测量仪放置在装置下方，待仪器正常工作之后开始记录实验数据。
4. 每间隔10分钟记录一次蒸发速率，并将数据记录在蒸发速率测量仪记录表中。
5. 实验结束后，关闭降雨模拟装置，收集已使用的模拟降雨液，清洗实验装置。
4. 实验结果与分析根据实测数据，我们将蒸发速率与时间进行图示和分析。
下表为实验部分数据记录：时间（分钟）蒸发速率（单位：ml/min）0 0.210 0.1820 0.1630 0.1540 0.1350 0.1260 0.1... ...通过绘制蒸发速率与时间的曲线图，我们可以观察到以下规律：1. 初始时刻的蒸发速率较高，随着时间的推移，蒸发速率逐渐减小。
2. 在离降雨结束后的一段时间内，蒸发速率保持相对稳定，但逐渐趋向于一个较低的稳定值。
根据以上观察结果，我们可以得出以下结论和分析：1. 降雨后的蒸发速率与时间成反比关系，即降雨后初始蒸发速率较高，随着时间推移，蒸发速率逐渐减小。
2. 实验中观察到的蒸发速率趋向于一个较低的稳定值，这可能与环境湿度、风速等气象因素有关。
3. 实验数据还可以为降雨及蒸发过程的气象学研究提供参考依据，提高气象预测的准确性和精度。
5. 实验结论通过本次降雨蒸发观测实验，我们得出以下结论：1. 降雨后的蒸发速率与时间成反比关系，随着时间推移，蒸发速率逐渐减小。
2. 实验中观察到的蒸发速率趋向于一个较低的稳定值，这可能与环境湿度、风速等气象因素有关。
第二章降水与蒸发
第五节 蒸发
W W0 Em, E W Em , W W0 W0
第二节 降水资料的收集与审查
双累积曲线法
通过绘制单站（分析站）累积降水量与多站平均累积降 水量关系曲线，对分析站降水资料的一致性进行审查。
第二节 降水资料的收集与审查
(三）代表性分析 指样本资料的统计特征能否很好的反映总体的统计特征
代表性分析方法也是降水量随时间变化特征的分析方法
降水资料的代表性分析，主要通过对年降水系列的周期、
数学期望公式计算经验频率P值，并把xi值转化为模比
系数Ki，以纵坐标为Ki，横坐标为对应的经验频率，
点绘在几率格纸上。
选定总体分布线型
初定参数（Cv，Cs）
根据初定参数进行适配（Kp—P），若不理想另设参
数进行适配。
选择采用曲线，求总体参数的估值
第三节 降水量分析计算
三、年降水量统计参数等值线
（4）等值线必须与大尺度的地形分水线走向大体一致， 切忌横穿山岭。
第三节 降水量分析计算
（二）合理性检查 （1）从气候、地形及其他地理及其他地理条件等方面检查， 研究等值线的梯度、弯曲情况、高值区和低值区的配置是否 合理。
（2）与以往编制的等值线图进行对比分析，检查高值区和
低值区是否对应。 （3）将年降水量等值线图与年径流等值线图、年蒸发量等 值线图对比对照。 （4）与相邻省份的有关图幅检查对照和拼接。收集与审查
第二节 降水资料的收集与审查
第二节 降水资料的收集与审查
第二节 降水资料的收集与审查
第二节 降水资料的收集与审查
【例】已知某水文站1949～2000年年降水资料（表）， 试绘制其差积曲线和5年滑动平均值过程线。
降水的测量原理
降水的测量原理降水是指地球上大气中的水分以液滴或固态形式从空中向地面下降的现象。
降水的测量原理主要是通过观测降水量和降水形态来确定降水的强度和类型。
下面将从降水量的测量原理和降水形态的测量原理两个方面进行详细阐述。
一、降水量的测量原理降水量是指在一定时间和一定面积内的降水水量。
常用的降水量测量单位有毫米（mm）、厘米（cm）、英寸（inch）等。
测量降水量的方法有雨量计法、蒸发皿法、雷达测量法等。
1.雨量计法雨量计是测量降水量最常用的设备之一。
雨量计的原理是利用一个特殊形状的漏斗，将降水收集到一个容器中，并通过量杯或标尺来记录收集到的降水量。
雨量计要求水流顺畅，漏斗口径较大，以确保较大的接收面积。
2.蒸发皿法蒸发皿法是通过测量降水后的蒸发量来间接计算降水量。
蒸发皿是一个浅而宽的容器，将容器中的水充分蒸发，然后根据蒸发前后的重量差计算降水量。
但是蒸发皿法的测量结果受到环境因素的影响较大，适用性有限。
3.雷达测量法雷达测量是一种利用雷达波束与降水之间的相互作用原理来测量降水量的技术。
雷达发射出的电磁波束遇到降水后会被散射，散射回来的信号经过处理后可以得到降水的强度和分布情况。
雷达测量不受限于地面点位，可以对较大范围的降水进行监测。
二、降水形态的测量原理降水形态是指降水的物理状态，主要包括雨、雪、雹、霰等。
测量降水形态的方法主要有观测形态外貌法、气象雷达识别法等。
1.观测形态外貌法观测形态外貌法是通过直接观察降水的形态外貌特征来判断降水的形态。
例如，雨是液态降水，雪是固态降水，雹是冰雹，霰是由雨和雪组成的降水形态。
观测形态外貌法简单直观，但准确性较低。
2.气象雷达识别法气象雷达识别法是一种利用雷达测量数据对降水形态进行识别的方法。
雷达可以通过回波强度、频率、时间等参数来判断降水的形态。
例如，回波强度较强的区域一般为雨区，回波强度较弱的区域一般为雪区。
气象雷达识别法可以较准确地判断降水的形态。
综上所述，降水量的测量原理主要通过雨量计法、蒸发皿法和雷达测量法来测量降水量，降水形态的测量原理主要通过观测形态外貌法和气象雷达识别法来判断降水的形态。
《大气探测学》课件
气象火箭和卫星的发展
激光雷达和微波辐射计的应用
多普勒雷达和风廓线仪的普及
现代大气探测技术
激光雷达技术： 利用激光束在 大气中传播的 特性，对大气 中的颗粒物、 气溶胶、臭氧 等物质进行探
测和测量
微波辐射计技 术：利用微波 在大气中的传 输特性，对大 气中的温度、 湿度、风速等 参数进行测量
和监测
无线电探空仪 技术：利用无 线电信号在大 气中的传播特 性，对大气中 的温度、湿度、 气压等参数进 行测量和监测
06
大气探测技术的发 展趋势和挑战
大气探测技术的发展趋势
遥感技术的发展：利用卫星、无人机等遥感技术进行大气探测
新型探测仪器的应用：如激光雷达、微波辐射计等新型探测仪器在大气探 测中的应用
人工智能技术的应用：利用人工智能技术对大气探测数据进行处理和分析
多学科交叉融合：大气探测技术与其他学科的交叉融合，如物理学、化学、 生物学等
等。
单击添加标题
大气探测学的研究内容： 研究这些现象的观测方法、
原理和技术，以及如何利 用这些观测数据来揭示大 气的结构和行为，为天气 预报、气候变化预测和环
境监测提供科学依据。
单击添加标题
大气探测学的应用领域： 气象学、气候学、环境科 学、农业、交通、军事等。
单击添加标题
大气探测学的发展趋势： 随着科技的不断进步，大 气探测技术也在不断发展， 未来将更加注重高精度、 高效率、高稳定性的观测 技术和方法的研究和应用。 同时，随着全球气候变化 和环境问题的日益严重， 大气探测学将在应对这些 挑战中发挥更加重要的作
空气质量监测与评价的应用领域
气候变化研究
大气探测技术在气候变化研究中的应用 气候变化对全球环境的影响 大气探测技术在应对气候变化中的作用 未来气候变化趋势预测及应对措施
成信工大气探测学实验指导05降水的观测
实验五人工雨量器、翻斗式雨量计和虹吸式雨量计巩固对降水的基本含义的理解，了解气象站观测降水量仪器的构造原理、观测方法、步骤和注意事项。
降水的观测一、实验目的二、实验仪器三、实验概述降水是从云中降落或从大气沉降到地面的液态或固态的水汽凝结物，包括：雨、雪、0.2mm 冰雹、露、雾凇、白霜和雾、吹雪。
对液态降水通常以毫米为单位。
日降水量应当读到，最好读到0.1mm 。
周和月的降水总量，至少应精确到1mm 。
日降水量的测量应定时进行。
少于0.2mm的降水通常作为微量降水。
降雪测量以厘米及其十分位为单位，读到0.2cm。
少于0.2cm的降雪通常作为微量降雪。
每日地面雪深的测量读到厘米的整数位。
就天气和气候应用来说，一般观测时次是每小时、每3小时和每日。
降水强度是指单位时间的降水量，通常测定5分钟、10分钟、1小时内的最大降水量。
强度分7类：①微雨：总降雨量不超过0.1毫米的雨。
②小雨：0.1~2.5mm/h、在12小时内总降雨量不超过5毫米或24小时内降雨量不超过10毫米。
③中雨：2.6~8.0 mm/h、在12小时内降雨量5～15毫米，或24小时内降雨量在10～25毫米之间。
④大雨：8.1~15.9 mm/h、12小时内降雨量超过１５毫米，或２４小时内降雨量在２５～５０毫米之间。
⑤暴雨：>16.0 mm/h。
12小时内降雨量在30～50毫米之间，或24小时内降雨量在50～100毫米之间。
⑥大暴雨：24小时内降雨量在100～250毫米之间。
⑦特大暴雨：24小时内降雨量超过250毫米。
1、雨量器构造：雨量器是观测降水量的仪器，它由雨量筒与量杯组成（见图6.1）。
雨量筒用来承接降水物，它包括承水器、贮水瓶和外筒。
我国采用直径为20cm正圆形承水器，其口缘镶有内直外斜刀刃形的铜圈，以防雨滴溅失和筒口变形。
承水器有两种：一是带漏斗的承雨器，另一种不带漏斗的承雪器。
外筒内放贮水瓶，以收集降水量。
量杯为一特制的有刻度的专用量杯，其口径和刻度与雨量筒口径成一定比例关系，量杯有100分度，每1分度等于雨量筒内水深0.1mm（图6.1）。
降水量观测方法
降水量观测方法降水量观测包括测量记录降雨、降雪、降雹的水量，根据需要也可测记雪深、冰雹直径、初霜和终霜日期及雾、露、霜现象。
常规降水量的观测，在观测场地、雨量站考证、观测仪器与安装、观测记录等方面均应严格按照有关降水量观测的规范开展工作。
第一节观测场地要求降水量观测场地的查勘内容包括：地名和交通、通信条件等；附近雨量站分布情况；自然地理特征和水体分布情况；当地降水和气温等气候特征；雷电情况；场地周围障碍物情况。
查勘后场地环境应满足观测资料具有可靠性、代表性和一致性的要求。
降水量观测场地环境与设置，必须满足以下要求。
（1）降水量观测应设置地面观测场。
当地面观测场环境不符合要求时，可设置杆式观测场。
特殊情况下，专用雨量站可设置房顶观测场。
（2）除本站需备份观测外，观测场不宜设置3套及以上同类型的观测设备。
（3）地面观测场环境与设置应符合下列要求。
1）观测场应避开强风区，其周围应空旷、平坦，不受突变地形、树木和建筑物的影响。
2）观测场不能完全避开建筑物、树木等障碍物的影响时，雨量器（计）至障碍物边缘的距离应大于障碍物顶部与承雨器口高差的2倍。
3）在山区，观测场不宜设在陡坡上、峡谷内和风口处，应选择相对平坦的位置，使承雨器口至山顶的仰角不大于30°。
4）场内仪器之间、仪器与栏栅之间的间距不小于2m。
仅设一台雨量器（计）时为4m×4m，设置雨量器和自记雨量计各一台时为4m×6m。
5）场内地面应平整，保持均匀草层，草高不宜超过20cm。
设置的小路和门应便于观测，路宽不大于0.5m。
6）观测场四周应设置不高于1.2m的防护栏栅，栏栅条的疏密不应影响降水量观测精度，多雪地区应考虑在近地面不致形成雪堆。
7）有积水的观测场，应在其周围开挖排水沟，防止场地内积水。
8）观测场应设立警示标志，划定保护范围。
承雨器口至障碍物顶部高差的2倍距离为保护范围，不应有建筑物，不应栽种树木和高秆作物。
9）水面蒸发站的降水量观测场地设置应符合《水面蒸发观测规范》（SL 630—2013）的要求。
《大气探测学》课件
VS
污染控制
根据大气探测数据，分析污染物的来源和 扩散规律，为制定有效的污染控制措施提 供科学依据。
军事气象保障与战场环境监测
军事气象保障
为军事活动提供气象信息和保障服务，确保 军事行动的安全和顺利实施。
战场环境监测
气象卫星遥感探测
总结词
气象卫星遥感探测是通过卫星轨道上 的传感器对地球大气进行遥感测量的 方法。
详细描述
气象卫星遥感探测可以获取全球范围 内的大气温度、湿度、气压、风向、 风速等气象要素，具有覆盖范围广、 观测频次高等优点，对于天气预报和 气候研究具有重要意义。
气象雷达探测
总结词
气象雷达探测是利用雷达发射的电磁 波对大气中的降水、冰雹、雷暴等进 行探测的方法。
通过大气探测设备监测战场环境中的气象条 件和污染物浓度，为军事指挥和决策提供支 持。
05 大气探测的挑战 与未来发展
大气探测面临的挑战
技术限制
当前的大气探测技术仍有局限性，如精 度、稳定性、覆盖范围等方面的问题。
成本与资源消耗
大气探测需要大量的设备、人力和物 力投入，成本较高，且运行过程中会
产生一定的资源消耗。
大气化学反应
大气中的气体成分之间发生化学 反应，形成各种化合物，如氧化 物、酸雨等，影响大气的物理和 化学性质。
03 大气探测技术与 方法
地面气象观测
总结词
地面气象观测是利用各种仪器和设备对近地面的气象要素进行直接观测的方法 。
详细描述
地面气象观测主要包括温度、湿度、气压、风向、风速、降水等要素的观测， 这些观测数据对于天气预报、气候分析、气象研究等都具有重要意义。
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储水瓶和雨量杯
储水瓶是有一 定容量并有倒水咀 的玻璃瓶
雨量杯为特制 的玻璃杯，杯上的 刻度一般从0.05mm 到10.5mm，每一小 格代表0.1mm降水量， 每一大格为1.0mm降 水量，量杯的刻度 大小直接表示了降 水量，不必要再进 行换算
观测与记录
• 每天08、20时分别量取前12h降水量 • 降雪时，取下承水器，换上承雪口。将雪融化
25mm
• 将量杯上每2.5mm刻制一条线，那么 代表降水量为0.1mm
承水器和储水筒
承水器和储水 筒是用镀锌铁皮或 其它金属材料制成。 承水器口为正圆形 并镶有铜制金属圈， 成内直外斜的刀刃 形，其目的在于防 止器口变形及雨水 溅入。承水器内的 漏斗是活动的。漏 斗的作用是防止雨 量桶中收集到的降 水发生蒸发
d.冬季降雪时，须将漏斗从承水器内取下， 并同时取出储水瓶，直接用外筒接纳降水
雨量器缺点
• 完全人工操作 • 必须在降水后才能进行测量
------无法实现气象观测的自动化与遥测化
（2）虹吸式雨量计 （已淘汰）
a、测量原理 当雨水通过承水器和漏斗进入浮
子室后，水面即升高，浮筒和笔杆也 随着上升（由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），下雨时随着浮子室内水集 聚的快慢，笔尖即在自记纸上记出相 应的曲线表示降水量及其强度。当笔 尖到达自记纸上限时（一般相当于 10mm），室内的水就从浮子室旁的 虹吸管排出，流入管下的盛水器中， 笔尖即落到0线上。若仍有降水，则 笔尖又重新开始随之上升，而自记纸 的坡度就表示出了降水强度的大小。 由于浮子室的横截面积与承水口的面 积不等，因而自记笔所记出的降水量 是经过放大了的。
1、概述
（1）降水 （2）蒸发 （3）降水和蒸发观测的意义
1、概 述
降水
从云中降落或从大气沉降到地面的 液态或固态的水汽凝结物，包括：雨、 雹、雪、露、雾凇、白霜和雾降水
1、概 述
在此同时，地表和水面的水分，又通过蒸 发包括陆面蒸发、水面蒸发以及植物蒸腾等， 不断地进入大气，再通过降水落到地面，由此 形成地－气体系内水分的闭合循环
（3）翻斗式遥测雨量计
基本组成
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、记录笔率
设A1为承水器口 的横截面积，A2为进 水管的横截面积，A3 为浮子室的横截面积， A4为虹吸管的横截面 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h
n即为虹吸雨量计 的放大率
A 1H(A 2A 3A 4)h
令 h n
H
A1 A2 A3 A4
1.降水观测
2.降水量
3.降水强度
4.降水量观测的误差来源
5.测定降水量的主要仪器
a.基本组成及各部分的作用
（1）雨量器
b.观测时的注意事项
测量原理
a.虹吸式雨量计
观测时的注意事项
（2）雨量计
基本组成
b.翻斗式遥测雨量计
测量原理
（3）雨量传感器
1、降水观测？
降水量 降水强度
2、降水量的定义？
降水量是指从天空降落到地面上的液态或固 态（经融化后）降水，未经蒸发、渗透、汇聚和 流失而在水平面上积聚的深度。以mm为单位，取 一位小数。纯雾、露、霜、雾淞、吹雪、冰针的 量按无降水处理，当其与降水伴见时也不扣除其 量
误差占总降水量的10%以上
5、测定降水量的主要仪器？
（1）雨量器
雨量器由承水器（漏斗）、储水桶（外桶）、 储水瓶组成，并配有与其口径成比例的专用量杯。 目前我国所用的雨量器承水口为314cm2。
h=R2/r2
• R-承水器半径 我国10cm
• r-雨量杯半径
2cm
• h-雨量杯中降水高度
• 若承水器水深1mm时，则量杯水深
由于自然界中水分的循环处于某种稳定状 态，则在这种情况下，降落到地球表面的降水 量应与蒸发量相等。全球的降水总量估计为 5.1×1017kg，由此可见，自然界所发生的水分 循环是非常强烈的
1、概 述
降水量和蒸发量的资料对于我 们利用和改造自然，为国民经济建 设服务有着重要的作用
2、降 水 观 测
雨量器观测时的注意事项
a.雨量器安置在观测场内固定架子上，器口 要保持水平，口沿离地面高度为70cm，仪器四 周不受障碍物影响，以保证准确收集降水
b.在冬季积雪较深地区，应在其附近装一备 份架子
c.当雨量器安在此架子上时，口沿距地面高 度为1.0－1.2m，在雪深超过30mm时，就应该把 仪器移至备份架子上进行观测
虹吸式雨量计观测时的注意事项
a.虹吸管应经常保持清洁，使发生虹吸的时间小 于14秒。因为虹吸过程中落入雨量计的降水将随 之排出仪器外，而不计入降水量，虹吸时间过长 将使仪器误差加大。
b.在记录时要注意雨量计的型号，因为对于每 一种型号的雨量计，其虹吸管的规格都是一定的， 不能乱用，任一参数的改变都将影响记录的准确 性。
现代大气探测学
南京信息工程大学 夏俊荣 xiajunr03126
2019年11月8日
致谢
本课程多媒体教材是在兰州大学 张文煜教授的同类教材基础之上修 改完成，此外还得到了其他诸位老 师的帮助，在此谨表示衷心感谢。
第九讲（1） 降水与蒸发 的观测
1、概述 2、降水观测 3、蒸发量的观测 4、气象应用
后再量取。或直接将固体降水连外筒用专用台 秤称量（扣除外筒重量） • 在炎热干燥的日子，为防止蒸发，降水停止后， 要及时观测 • 降水大时，增加人工观测次数 • 无降水时，降水量栏空白不填。不足0.05 mm， 记0.0。纯雾、露、霜、冰针、雾凇、吹雪的量 按无降水处理（吹雪量必须量取，供计算蒸发 量用）。出现雪暴时，应观测其降水量
3、降水强度？
降水强度：指单位时间的降水量 通常测定5分钟、10分钟和1小时内 的最大降水量
降水强度分类：降水根据强度大小可分为4类 小雨（0.1—2.5mm/h） 中雨（2.6—8.0mm/h） 大雨（8.1—15.9mm/h） 暴雨（＞16.0mm/h）
4、引起降水量观测的误差有哪些？
• 雨水溅失 • 大到暴雨时，1-2% • 蒸发损失 • 单次观测误差0.3-0.5mm • 风造成的误差 • 风是造成降水测量误差的主要原因，