天气现象的仪测
降水天气现象仪
• DSG5型降水现象仪是一种采用 现代激光技术的光学测量系统。 它可以测量包括毛毛雨、雨 （阵雨）、雪（阵雪）、雨夹 雪（阵性雨夹雪）、冰雹、未 知类型降水等多种天气现象的 自动观测与识别，其数据获取 和存储是通过快速数字化信号 处理器完成，并按照规定格式 输出。
• 传感器类型
激光发射源
220V电源
传感器引入
至串口服务器
4、相关命令
数据个数
数据个数
5、维护
• 周期性维护： • HY-P1000出厂之前已经标定过，不需用户做标定。
• HY-P1000的周期性维护包括：
➢清洁激光保护镜片。 ➢清洁影响光路通畅的遮挡物，比如树枝或蜘蛛网等。 ➢清洁防溅护罩。
• 注意：在进行维护操作时严禁用眼睛对着激光发射器
• • 蓄电池 ： • 功耗： •
-40～+70℃ 0～100%RH 450～1060hpa
1120w/m² 0～6mm/min 220±15%VDC， 50±2.5Hz 38Ah（24小时） ＜3w（不加热）， ＜20w（加热）
2、原理
1 — 激光发生器 3 — 激光束
2 — 雨雾粒子 4 — 激光接收器
• 大小：
• 降水粒子从激光束中通过， 相应直径部分遮挡激光束， 形成电压变化，反推粒子直 径。
• 速度：
• 根据变化信号持续时间推导 出来。电子信号的持续时间 为降水粒子开始进入光束到 完全离开所经历时间。
• 类型：
• 依照降水粒子的速度和直径 的分布情况来确定降水类型。
3、结构
开关电源
6、软件界面
• 降水类型
液体、固体、混合
• 测量区域
54cm²
•粒径
降水现象仪测试方法及注意事项
的清理，避免测量被干扰，防止杂物进入 镜头。防护网的清理，受到恶劣天气和飞 虫的影响，过滤的泥沙和昆虫尸体容易造 成防护网堵塞，影响天气气象的正确采集。 还要定期检查电器元件，包括电缆、电源 等，防止降水现象仪出现故障。
3 故障监测 降水现象仪最常见的故障类型为数据 异常，多数是因为采集器的相关参数设置 出现了问题，确定无误后在依次对电缆、 电源、转化器、传感器、数据分析等方面 进行排查，对故障类型进行分析，采用专 业的工具进行正确的维修和修护。 三、校准流程 1 外观校准 在检查时应该先检查降水现象仪的型 号，不同型号仪器在外观和使用上有差异， 所以先通过目测外观判断型号，观察配件 是否腐蚀，机器是否损伤，线路是否连接 正常，数据是否准确，传感器、通讯器是 否正常工作。 2 降水粒子直径和下降速度校准 降水现象仪的工作原理决定了仪器的 数据是降水下降速率和降水粒子直径，选 取不同的降水粒子直径进行检测，在同一 个降水速度下进行，直到达到该粒子正确 的数据为止，进行重新校准。同样，选用 相同的降水粒子，不同的降水速度，再次 进行校准，保证误差在一个等级以内。 四、降水现象仪的自检 光靠人工的维修和护理难以满足降水 现象仪的检验要求，升级降水现象仪的系 统，通过串口服务器的输出，具体参数有 设备电压 13.8V，探测器电压 5.1V，发射 器电压 6.5V，同时给出设备温度值，设 备版本号信息，可以对设备进行基本的判 断。为降水现象仪的好坏提供判断依据。 五、降水现象仪的安装 降水现象仪在安装的时候要选择正确 的位置，要安装在背风区，避免风力与振 幅过大影响降水现象仪的数据精度，比如
区域治理
前沿理论与策略
降水现象仪测试方法及注意事项
赵竞昱
山西省新绛县气象局，山西 运城 043100
气象监测内容和方法
气象监测内容和方法气象监测是指通过观测和记录大气现象的各种参数来了解和预测天气变化和气候趋势的过程。
下面将介绍气象监测的常见内容和方法。
监测内容气象监测的内容主要包括以下几个方面：1. 温度：通过测量空气温度来了解气候变化趋势和天气预报。
常见的测量方法有气温计、电子温度计等。
2. 湿度：湿度是空气中所含水蒸气的含量，对气候和天气预测有重要影响。
湿度的测量一般使用湿度计等设备。
3. 气压：气压是指大气对单位面积的压力，是气象变化的重要指标之一。
常见的测量方法有压力计和气压计等。
4. 风速和风向：风是气象活动的重要表现形式，风速和风向的监测对气候研究和天气预报至关重要。
风速和风向的测量可以通过风速仪和风向仪等进行。
5. 降水量：降水是指水蒸气凝结形成的水滴或冰晶从云层中落到地面的现象，降水量的监测对于水资源管理和农业生产非常重要。
测量方法包括雨量计和降水量的推算等。
监测方法为了监测气象条件和进行准确的天气预报，气象监测采用了多种方法和工具：1. 地面观测站：地面观测站是气象监测的基本设施，包括气象站、雷达站、航空气象观测站等。
这些观测站通过安装各种观测设备，如温度计、湿度计、风速仪等，实时监测和记录气象要素的变化。
2. 卫星遥感：卫星遥感是一种通过人工卫星获取地球大气层及地面物体信息的技术手段。
通过卫星遥感技术，可以获取大范围的气象数据，包括温度、湿度、云层等信息。
3. 探空观测：探空观测是指通过气球或飞机等载体将气象观测仪器升空，测量大气层中的温度、湿度、压力等要素。
探空观测可以提供中高空的气象资料，对于天气预报和气候研究具有重要意义。
4. 数据模型：气象监测数据可以通过数学模型和计算机模拟进行分析和预测。
通过对观测数据的统计分析和模型推导，可以得出天气预报和气候趋势等相关信息。
综上所述，气象监测的内容包括温度、湿度、气压、风速和风向以及降水量等要素的测量，监测方法包括地面观测站、卫星遥感、探空观测和数据模型等技术手段。
天气现象实验报告
一、实验目的通过本次实验，了解并掌握常见的天气现象及其形成原理，观察和分析不同天气现象的特征，提高对天气现象的认识和判断能力。
二、实验时间2023年X月X日三、实验地点XX市气象观测站四、实验仪器1. 气象观测仪器：气象站、风向风速仪、温度计、湿度计、气压计等；2. 观察工具：望远镜、相机、记录本等；3. 实验材料：塑料薄膜、水桶、酒精、蜡烛等。
五、实验内容1. 观察并记录气象观测站内的温度、湿度、气压、风向、风速等数据；2. 观察云的变化，记录不同云层的形状、颜色、厚度等特征；3. 观察并记录降水现象，如雨、雪、雾、露等；4. 观察日出、日落、彩虹等特殊天气现象；5. 分析实验数据，探讨不同天气现象的形成原因。
六、实验步骤1. 准备工作：提前了解天气现象的基本知识，熟悉实验仪器和材料的使用方法。
2. 观测气象数据：在气象观测站内，使用气象观测仪器记录温度、湿度、气压、风向、风速等数据。
3. 观察云的变化：通过望远镜和肉眼观察云层的形状、颜色、厚度等特征，记录不同云层的出现时间、持续时间和变化过程。
4. 观察降水现象：记录降水现象的出现时间、持续时间和强度，观察雨、雪、雾、露等不同降水形式的特点。
5. 观察特殊天气现象：观察日出、日落、彩虹等特殊天气现象，记录其出现时间、持续时间、形状和颜色等特征。
6. 分析实验数据：对实验数据进行整理和分析，探讨不同天气现象的形成原因。
七、实验结果与分析1. 温度、湿度、气压等气象数据的变化规律：实验过程中，气象数据表现出一定的规律性。
例如，在日出前，气温逐渐升高，湿度逐渐降低；在日落时，气温逐渐降低，湿度逐渐升高。
气压的变化与天气现象密切相关，如高压区通常晴朗，低压区则容易产生降水。
2. 云的变化规律：实验过程中，云层的变化与天气现象密切相关。
例如，卷云的出现预示着天气将转晴，而积雨云的出现则预示着天气将转阴或有降水。
3. 降水现象的特点：实验过程中，观察到雨、雪、雾、露等不同降水形式的特点。
HY-WP1型天气现象智能观测仪的安装、应用及维护
总765期第三十一期2021年11月河南科技Henan Science and TechnologyHY-WP1型天气现象智能观测仪的安装、应用及维护花红霞章瑞清李朝晖田曦（湖北省恩施州气象局，湖北恩施445300）摘要：本文简述了HY-WP1型天气现象智能观测仪的系统结构、安装、应用及日常维护方法，并对实际运行中可能出现的故障提出合理的处理建议，供气象台站技术人员参考。
关键词：天气现象智能观测仪；安装；维护中图分类号：P414.95文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）31-0006-03 Installation,Application and Maintenance of HY-WP1IntelligentWeather Observation InstrumentHUA Hongxia ZHANG Ruiqing LI Zhaohui TIAN Xi（Enshi Prefecture Meteorological Service,Enshi Hubei445300）Absrtact:This paper briefly describes the system structure,installation,application and routine maintenance of HY-WP1intelligent observatory for weather phenomena,and puts forward reasonable treatment suggestions for possible faults in actual operation,which can be used as a reference for technicians of meteorological station. Keywords:intelligent weather observation instrument；installation；maintenance以往云量、云状及地面凝结现象等观测采用人工记录的方式，存在主观性强、观测误差大、观测频次低以及观测数据不够连续等缺点，已无法满足气象观测越来越高的要求［1］。
我国地面气象观测仪器的一般要求
我国地面气象观测仪器的一般要求地面气象观测仪器是指用于对大气现象和气象要素进行观测和测量的设备，包括气温、气压、湿度、风速、风向、降水量等多个指标。
这些仪器在气象科学研究、天气预报、灾害预警等领域具有重要作用。
为了保证气象观测数据的准确性和可靠性，在我国规定了一系列地面气象观测仪器的一般要求，具体如下：1. 准确度和精度要求地面气象观测仪器的准确度和精度是衡量仪器质量的重要指标。
我国对各种气象观测仪器的准确度、精度和误差限进行了详细规定。
例如，气温仪器的温度读数误差限一般不超过±0.3℃，风速仪器的风速读数误差限一般不超过±0.3m/s。
2. 稳定性要求地面气象观测仪器在长期运行中需要具有良好的稳定性，以保证观测数据的可靠性。
稳定性要求涉及到仪器的工作环境适应性、长时间观测数据的连续性等方面。
例如，气压计在相同工作环境下，其读数的变化应在一定范围内保持稳定。
3. 抗干扰能力要求地面气象观测仪器需要具有良好的抗干扰能力，以防止外界干扰对观测数据的影响。
这种干扰可以是电磁干扰、物理振动、水汽等。
仪器应具有良好的屏蔽设计、信号处理能力等，来减小干扰源对观测仪器的影响。
4. 自动化和远程监测要求随着技术的发展，地面气象观测仪器的自动化和远程监测能力也得到了提升。
我国对地面气象观测仪器的自动化、远程监测和数据传输等方面提出了要求。
例如，观测数据的自动记录、自动上报、实时数据传输等。
5. 维护和校准要求地面气象观测仪器需要定期维护和校准，以保证仪器的准确可靠。
我国规定了地面气象观测仪器的维护周期、维护内容等方面的要求。
例如，气温仪器的定期校准周期一般为一年，维护内容包括温度传感器的清洁、校正系数的调整等。
6. 安全性要求地面气象观测仪器在使用过程中需要具备一定的安全性，以防止因仪器故障或操作不当产生的安全事故。
我国对气象观测仪器的安全性进行了相关规定。
例如，电气设备安全要符合国家安全标准，仪器的安装、使用、维护需要遵循相关操作规程。
降水天气现象仪
降水天气现象仪1.降水天气现象仪是一种用于测量、记录和监测降水天气现象的仪器。
它通过测量降水量、降水强度、降水类型等参数，提供了重要的气象信息，对于天气预报、水资源管理、土地利用规划等方面具有重要意义。
降水天气现象仪被广泛应用于气象台站、农业气象观测点、水文监测站等地，以及科学研究、工程建设等领域。
下面将介绍降水天气现象仪的工作原理、主要参数以及应用场景。
2. 工作原理降水天气现象仪主要通过感应、记录和计算的方式来测量降水天气现象。
其工作原理如下：1.降水感应：降水天气现象仪通常采用雨滴感应器或振动感应器来感知降水的存在。
当有降水发生时，感应器能够感知到降水滴落或引起的震动，从而触发记录和计算的过程。
2.记录数据：降水天气现象仪配备有数据记录器或存储设备，能够实时记录降水天气现象的相关数据。
这些数据包括降水量、降水强度、降水类型等参数。
3.计算参数：降水天气现象仪根据记录的数据，结合预设的算法和模型，进行参数计算。
例如，根据降水量和降水时间可以计算降水强度，根据降水的颗粒大小和形态可以判断降水类型等。
3. 主要参数降水天气现象仪的主要参数包括以下几个方面：1.降水量：指在一定时间内地面单位面积上降水的总量，通常以毫米为单位进行表示。
2.降水强度：指单位时间内地面单位面积上降水的强度，通常以毫米/小时进行表示。
3.降水类型：根据降水的颗粒大小、形态以及温度等特征，将降水分为雨、雪、雨夹雪、冰雹等类型。
4.降水时间：指在一个确定时间段内降水的时间长度，常以分钟为单位进行表示。
5.降水频率：指在一定时间内地面上降水发生的次数。
这些参数能够提供详细的降水天气情况，对于进行气象分析和天气预报具有重要作用。
4. 应用场景降水天气现象仪在以下领域得到广泛应用：1.气象预报：降水天气现象仪能够提供实时的降水数据，为气象预报和天气预警提供重要依据。
气象部门可以根据仪器测得的降水量、降水强度等数据，精确预测降水的时空分布，提供准确的天气预报信息。
最新气象仪器实验报告
最新气象仪器实验报告
实验目的：
本实验旨在评估最新气象仪器的性能和准确性，通过对比传统气象观
测方法和新仪器的观测数据，验证其在实际气象监测中的有效性。
实验设备：
1. 最新气象仪器一套，包括温度传感器、湿度传感器、风速计、风向标、气压计和降水量计。
2. 传统气象观测设备一套，作为对比参照。
3. 数据记录器和分析软件。
实验方法：
1. 在同一开放场地设置最新气象仪器和传统观测设备，确保两者的观
测环境相同。
2. 同时开启两套设备，进行连续24小时的气象数据采集。
3. 每小时记录一次数据，并使用数据记录器存储。
4. 使用分析软件对收集到的数据进行处理和比较分析。
实验结果：
1. 温度和湿度方面，最新气象仪器显示出与传统设备相近的测量结果，但在极端天气条件下，新仪器的读数更为稳定。
2. 风速和风向的测量中，新仪器提供了更精确的数据，尤其在风速变
化较大的情况下，新仪器能够更快地响应和记录。
3. 气压测量结果显示，新仪器具有更高的灵敏度和准确性，尤其是在
气压变化迅速时。
4. 降水量计的性能比较中，新仪器能够提供更细致的降水数据，包括
降水强度和降水类型。
结论：
最新气象仪器在各项气象参数的测量上均表现出较高的准确性和稳定性。
特别是在极端天气条件下，新仪器的性能优势更为明显。
此外，新仪器的数据处理和分析能力也显著优于传统设备，有助于提高气象预报的准确性和及时性。
因此，推荐在气象监测和预报工作中广泛使用该最新气象仪器。
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38
双翻斗雨量传感器装在室外，主要由承水器 (常用口径为20cm)、上翻斗、汇集漏斗、计 量翻斗、计数翻斗和干簧管等组成。采集器或 记录器在室内，二者用导线连接，用来遥测并 连续采集液体降水量。
•双翻斗雨量传感器与记录器连接作为连续测量降水量的
仪器称为双翻斗雨量计。
39
光学雨量计
工作原理：
23.
结冰
指露天水面(包括蒸发器的水)冻结成冰。
19
24.
沙尘暴
由于强风将地面大量 尘沙吹起，使空气很 泥浊，水平能见度小 于1.0千米。
25.
扬沙
由于风大将地面尘沙 吹起，使空气相当混 浊，水平能见度在 1.0千米至10.0千米 以内。
20
浮尘
尘土、细沙均匀地浮游在空中，使水平能见度小于 10.0千米。 浮尘多为远处尘沙经上层气流传播而来，或为沙尘暴、 场沙出现后尚未下沉的细粒浮游空中而成。
◆回击分辨率：云地闪为3ms
◆时间精度：相对世界时130ns ◆环境温度：-40度到+55度
◆工作温度：-40度到+80度
◆相对湿度：0-100% ◆降雨：7.6cm/hr 在风速为65km/h ◆无故障时间: 30000小时以上 43
44
电场仪：测量大气电场
45
天气现象监测系统
可以测量各种类型的 降水，包括雨、雨夹 雪、冰雹、雪、混合 降水和大雾的精确量 值和形态及速度。 通过对空气中粒子的 种类、大小、速度指 标的测量，分析给当 前天气现象实况。尤 其适合交通领域的天 气现象的实况监测和 预警。
测量雨滴经过一束光线时， 由于雨滴的衍射效应引起光 的闪烁，闪烁光被接收后进 行谱分析，其谱分布与单位 时间通过光路的雨强有关。
40
7.2 激光云高仪
原理：
发射低功率的激光束遇到云层将往下反射或者 散射回波，检测发射激光与回波信号的时间差 △t ,即可得到检测云层的高度 h = c△t/2 (c为光速)
34
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。
26
27
28
29
30
降水：从天空降落到地面上的液态或固态 (经融化后)的水。 降水量：某一时段内的未经蒸发、渗透、流 失的降水，在水平面上积累的深度。以毫米 （mm）为单位，取1位小数。 降水强度 ：单位时间或某一时段内的降水 量，通常测定5分钟、10分钟和1小时内的 最大降水量。
7.4 其它
介绍三种与天气现象仪测的小型元件。
49
7.头首先使用于高速公路的自动站系统中， 英文称 Pavement Surface Sensor。 它实际上是一个组件，包括：
一支地面温度表 一支浅层土壤温度表 一片电导板 一片电化学极化板
该元件只能定性地输出地表的几种状况，包括干、 湿润、湿、化学性湿润、霜、雪和结冰。
50
Vaisala DRS511/DRS511B Road & Runway Sensor
51
美国超声波雪深传感器
1、测量范围：0.05～1.2m； 2、准确度：±(0.2%全量程)； 3、分辨率：1cm；
52
7.4.2 电线积冰探测器
53
7.4.3 红外辐射地表温度表
用玻璃温度表测低温有诸多问题。 有效的地温测量方法是测量它在该温度下 的红外辐射通量，再换算成地表温度值。 红外辐射温度表的探测波长范围可选在 0.7~20μm，一般的仪器多采用8~14μm 波段。
24
32
极光
在高纬度地区(中纬度地区也可偶见)晴夜见到 的一种在大气高层辉煌闪烁的彩色光弧或光幕。 亮度一般象满月夜间的云。光弧常呈向上射出 活动的光带，光带往往为白色梢带绿色或翠绿 色，下边带淡红色；有时只有光带而无光弧； 有时也呈振动很快的光带或光幕。
25
33
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。
14.
轻雾
12
15.
露
水汽在地面及近地面 物体上凝结而成的水 珠. (霜融化成的水珠，不 记露)。
13
16.
霜
水汽在地面和近地面物体上凝华而成的白色 松脆的冰晶； 或由露冻结而成的冰珠。 易在晴朗风小的夜间生成。
14
17.
雨凇
过冷却液态降水碰到 地面物体后直接冻结 而成的坚硬冰层，呈 透明或毛玻璃状，外 表光滑或略有隆突。
10
11.
冰针
飘浮于空中的很微小的片状或针状冰晶，在 阳光照耀下，闪烁可辨，有时可形成日柱或 其日晕的现象。 多出现在高纬度和高原地区的严冬季节。
11
13.
雾
大量微小水滴浮游空中，常呈乳白色，有雾时 水平能见度小于1.0千米。 高纬度地方出现冰晶雾也记为雾。
微小水滴或已湿的吸湿性质粒所构成的灰白色 的稀薄雾幕，出现时水平能见度为1.0—10.0 千米以内。
46
The Vaisala Present Weather Detector PWD22.
47
Vaisala Weather Sensor FD12P
The surface of the capacitive precipitation sensor "feels" the amount of water that falls on it. When frozen precipitation collects on the surface it is heated in a carefully controlled manner. The resulting water is measured to find the water equivalent of the frozen precipitation. 48
54
第七章 习题
1.
2.
3. 4. 5. 6.
简述雨量筒的构造、放置、使用方法？ 简述翻斗式雨量计的结构和测量原理？ 简述光学雨量计的测量原理？ 哪些天气现象与能见度有关？ 如何区别雾和霾？ 浮尘、扬沙、沙尘暴之间如何区别？
55
Vaisala Ceilometer(model CL31)
41
7.3 闪电定位系统
方位测定法：
这种仪器利用南北向和东西向的两 个正交环形天线把观测场地观测到 的天电分成两个方向上的分量，再 由增益和相移都匹配的一对放大器 把分量信号放大到适合处理的振幅。
测定闪击的电磁波从落地点传播到 探头所需的时间。
时间到达法：
以上两种方法都需要三个以上的 测站才能准确定位。
42
ADTD闪电定位网主要用来探测云地闪， 并且能区分正负极性。ADTD闪电定位 网由ADTD闪电定位仪、中心数据处理 站、用户数据服务网络及图形显示终 端组成。
性能指标 ◆探测效率： 80%-90% ◆探测范围：0~600km、平均300km 行定位 处理，给出每个闪电回击的准确位置 ◆测向精度：理论随机误差是0.5度
天气现象的观测
1
本章要求
掌握天气现象的观测方法 掌握雨量计的基本原理和结构
2
主要内容
降水量的测量 激光云高仪 闪电定位系统 其它天气现象
3
序
云和天气现象这类目测内容将改为仪器观 测 天气现象大致分为六类： 1. 地面凝结 2. 降水 3. 雾 4. 雷电 5. 光 6. 强风相关
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，尘沙及其它细小物体随风卷起，形 成尘柱。 很小的尘卷风，直径在两米以内，高度在十米 以下的不记录。
23
30
雷暴
为积雨云云中、云间或云地之间产生的放电 现象。 表现为闪电兼有雷声，有时亦可只闻雷声而 不见闪电。
31
闪电
为积雨云云中、云间或云地之间产生放电时 伴随的电光。 但不闻雷声。
31
人工观测12小时（每日北京时08、20时定 时观测）和日降水量。 自动观测每分钟、小时、日降水量。
32
7.1 降水量的测量
雨量筒：
构造：金属外层护套上部为一接水器，直径 20cm，上缘采用一个圆环硬铜箍，节水口下 为一漏斗，雨水收集后由漏斗注入到取样玻 璃瓶内。 放置：安装高度70cm 使用：每天人工读取四次时段内的降水总量， 用口径远小于雨量筒接水面积的特制量杯读 水，精确至±0.05mm
4
天气现象
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。
开始和停止都较突然、强度变化大的液态降水， 有时伴有雷暴。
2.
阵雨
5
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。
15
18.
雾淞
空气中水汽直接凝华， 或过冷却雾滴直接冻 结在物体上的乳白色 冰晶物，常呈毛茸茸 的针状或表面起伏不 平的粒状，多附在细 长的物体或物体的迎 风面上，有时结构较 松脆，受振易塌落
16
19.