现代大气探测学-第6讲-气压的测量-夏俊荣(南京信息工程大学 大气探测学)讲解
大气探测期末 南信大
1、大气探测学研究的对象、范围和特点是什么？气象要素、天气现象及其变化过程;地面（-1—10m)、近地面（10—3000m）和高空；2、简述大气探测原理有哪几种方法？直接测量、遥感测量3、大气探测仪器的性能：惯性、灵敏度、准确度、分辨率、量程、稳定度4、云的观测的主要内容是什么？判定云状，估计云量，测定云高5、简述云形成的基本过程。
云的形成过程是空气中的水汽由各种原因达到过饱和而在凝结核的作用下发生凝结或凝华的过程6、简述云量和云高的观测方法。
云量是指云遮蔽天空的成数，将天空分为 10成，纪录整数云量。
气球测定云高、云幕灯测定云高、激光测云仪。
7、影响能见度的基本因子：大气透明度（主要因子）、目标物和背景的亮度对比、眼睛的视觉性能8、何谓气象光学视程、白天能见度和夜间能见度，如何理解其测量准确度？是指白炽灯发出色温为 2700K的平行光束的光通量，在大气中削弱至初始值的 5%所通过的路径长度；是指视力正常(对比视感阈为 0.05)的人，在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨认出目标物（黑色，大小适度）的最大水平距离；夜间则是能看到和确定出一定强度灯光的最大水平距离。
9、天气现象：在大气中、地面上产生的降水、水汽凝结物、冻结物、干质悬浮物和光、电现象，也包括一些风的特征。
9、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。
水银具有更高的沸点，酒精具有更低的凝固点，且水银不易沾湿玻璃。
1、热滞现象：当测温元件从一个环境迅速地转移到另一个温度不同的环境时，温度测量仪表的示度不能立即指示新的环境温度，而是逐渐趋近于新的环境温度，这种现象称为温度表的热滞（或滞后）现象。
10、在自然条件下进行气温的测定存在的主要问题是什么？怎样解决？由于太阳的直接辐射、地面的反射辐射等的影响，会使测温元件的表示度与实际气温存在差异。
南京信息工程大学大气探测复习资料
南京信息工程大学大气探测复习资料第一章大气探测⒈大气探测学研究的定义、范围和特点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系统的、连续的观察和测定；并对获得的记录进行整理。
这种探测即包括目测，也包括器测；即包括直接测量，也包括间接测量。
地面气象观测：对近地面层的大气状况进行观察和测定。
包括云、能见度、天气现象、温度、湿度、气压、风、降水、蒸发、辐射能、日照时数、冻土深度、积雪和电线积冰。
高空气象观测：利用气球、无线电探空仪、气象探测飞机、气象火箭、气象雷达和卫星等对自由大气的温、压、湿、风等要素进行探测。
专业性气象探测：根据不同的专业要求需要进行，如大气污染监测、农业气象观测特点：理论与实践相结合，基础性、前沿性⒉直接测量和间接测量指什么？直接测量：感应元件置于待测介质之中，根据元件性质的变化，得到描述大气状况的气象参数。
间接测量：根据电磁波在大气传播过程中信号的变化，反演出大气中气象要素的变化。
可以分为主动遥感和被动遥感两种方式。
⒊大气探测仪器的性能包括哪几个？惯性（滞后性），灵敏度，准确度和精密度，分辨率（力），量程。
⒋气象业务组织分哪几类？基准气候站：300-400，24次。
基本气象站：150，8次。
一般气象站：50，3次或4次。
高空气象站：300，2次或3-4次。
⒌地面观测场地要求及仪器布置。
25*25平方米；四周空阔平坦，能代表本地较大范围；四周10m 内不能种植高杆作物均匀草坪，草高不超过20cm，不准种植作物；设1.2m高稀疏围栏，内设0.3-0.5m宽小路，且只准在小路上行走，小路下建线缆沟或埋设线缆管。
⒍大气探测的三性要求指什么？代表性、准确性、比较性。
第二章云的观测⒈掌握3族10属29类云的特征和符号简写（主要是会识别云）⒉云量、云高的定义及观测方法云量是指云遮蔽天空视野的成数。
云量观测包括总云量（观测时天空被所有的云遮蔽的总成数）、低云量（观测时天空被低云族的云遮蔽的总成数）。
《大气探测学》教学大纲
大气探测学（Atmospheric Observations）一、课程基本情况课程类别：学科基础课课程学分： 3 学分课程总学时： 48 学时，其中讲课： 44学时，实验（含上机）： 4 学时，课外 0 学时课程性质：必修开课学期：第2学期先修课程：大学物理适用专业：大气物理教材：孙学金等，大气探测学，气象出版社，2009。
开课单位：大气物理学院大气物理系二、课程性质、教学目标和任务大气探测是指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，并对获得的记录进行整理的过程和方法。
大气探测学是大气科学专业的重要分支，是研究获取大气物理和化学性质的原理、技术和方法的一门学科。
通过这门课的学习，使学生掌握地面和高空各种气象要素的观测原理、方法、仪器结构、使用规范以及探测误差；熟悉我国正在建设的综合气象观测系统的设计方案、总体构成和发展趋势，并使学生了解国内外1990年代以来的主要大气探测技术。
本课程主要讲授常规气象站地基（云、能、天、温、压、湿、风、降水、蒸发、积雪、辐射、日照、大气电场、自动气象站）和高空（高空温、压、湿、风）探测技术，并简要介绍气象雷达和卫星观测技术。
三、教学内容和要求第1章绪论（2学时）1.1大气探测的发展史和趋势（1学时）（1）了解大气探测发展史；（2）理解大气探测对象和趋势；（3）掌握大气探测任务和特点；重点：大气探测任务和特点难点：大气探测的任务1.2气象观测工作的组织和“三性”要求（1学时）（1）了解气象观测的组织形式；（2）理解气象观测的基本流程及时间；（3）掌握气象观测的“三性”要求；重点：观测的“三性”要求难点：观测的“三性”要求第2章云的观测（4学时）2.1云的分类、特征及形成（2学时）（1）了解云分类的研究历史；（2）理解云的分类标准；（3）掌握云的名称及主要特征；重点：云的名称和主要特征难点：云的主要特征2.2云量的观测（1学时）（1）了解云量的定义；（2）理解云量的自动观测；（3）掌握云量的计算方法；重点：云量的计算方法和自动观测难点：云量的计算方法2.3云高的观测（1学时）（1）了解云高的定义；（2）理解云高的三种仪器观测方法；（3）掌握激光云高仪的探测原理；重点：云高的三种仪器观测方法难点：激光云高仪的探测原理第3章能见度的观测（2学时）3.1能见度及其影响因子（0.5学时）（1）理解能见度的影响因子；（2）掌握能见度的定义；重点：气象光学视程、能见度和有效水平能见度的定义；难点：气象光学视程的理解3.2能见度的目测（0.5学时）（1）理解夜间能见度目测方法；（2）掌握白天能见度目测方法；重点：白天能见度的定义及计算难点：白天能见度的观测方法3.3能见度的仪测（1学时）（1）掌握透射式能见度仪的探测原理；（2）掌握散射式能见度仪的探测原理；重点：基于布格-朗伯定律的能见度探测原理难点：散射式能见度仪的探测原理第4章天气现象的观测（2学时）4.1天气现象的分类和特征（1学时）（1）掌握天气现象的定义和符号；重点：降水现象、视程障碍现象和地面凝结现象；难点：不同视程障碍现象的区别4.2天气现象的仪测（0.5学时）（1）理解降水类型自动识别技术；（2）理解现在天气现象仪的工作原理；重点：现在天气现象仪工作原理难点：降水类型自动识别技术4.3闪电的测量（0.5学时）（1）掌握闪电定位的基本原理；（2）掌握大气电场测量的基本方法重点：定向法和时差法的基本原理，旋转式静电场仪的工作原理；难点：定向法和时差法的基本原理第5章温度的测量（4学时）5.1温标及测温要求（0.5学时）（1）掌握温标的换算；（2）掌握气象台站测温要求；重点：温度测量的高度、时间、精度和误差；难点：温标的换算5.2温度的仪器测量（2学时）（1）掌握玻璃液体温度表的测温原理及结构；（2）掌握金属电阻温度表的测温原理及结构；（3）掌握半导体热敏电阻的测温原理及结构；（4）掌握热电偶温度表测温原理及结构；重点：各种测温元件的工作原理及结构难点：各种测温元件的误差分析5.3热滞效应（1学时）（1）理解热滞效应的原因及热滞系数的含义；（2）掌握热滞误差的计算；重点：热滞系数和热滞误差难点：热滞误差计算5.4 气温测量的防辐射方法（0.5学时）（1）理解气温测量中防辐射的重要性（2）掌握气温测量中防辐射方法和设备重点：防辐射方法和设备难点：防辐射设备对气温测量的影响第6章湿度的测量（4学时）6.1湿度参数和测湿方法（0.5学时）（1）掌握各种湿度参量的定义及相互换算；（2）理解五种主要测湿方法的基本原理；重点：混合比、比湿、绝对湿度、水汽压、相对湿度、露（霜）点温度定义；难点：各种湿度参数之间的相互换算6.2热力学测湿法（1学时）（1）掌握干湿表测湿原理及结构；（2）理解干湿表系数和测湿误差；重点：干湿表测湿原理和干湿表系数的影响难点：干湿表测湿误差6.3吸湿测湿法（1学时）（1）掌握毛发湿度表测湿原理；（2）掌握三类电学测湿元件测工作原理；重点：毛发湿度表、高分子湿敏电容、碳膜湿度片和氯化锂湿度片测湿原理和结构难点：电学测湿元件工作原理6.4 露点和光学测湿法（1学时）（1）掌握露点仪的测湿原理和结构（2）理解红外湿度计的测量原理重点：露点仪和红外湿度计测湿原理难点：露点仪测湿原理6.5 测湿仪器的检定（0.5学时）（1）理解四种湿度检定方法的原理重点：四种湿度检定方法的原理难点：四种湿度检定方法的原理第7章气压的测量（3学时）7.1力平衡式测压（1学时）（1）掌握水银气压表测压原理和结构；（2）掌握空盒气压表测压原理和结构；（3）理解水银气压表的读数订正；重点：水银气压表和空盒气压表测压原理；难点：动槽和定槽水银气压表的操作和误差7.2气压传感器（1学时）（1）掌握振筒气压计的测压原理及结构；（2）理解硅压阻式气压传感器的测压原理及结构；（3）理解沸点气压计的测压原理及结构；重点：振筒气压计的工作原理及结构难点：振筒气压计的测压计算方法7.3海平面气压计算和气压表基准（1学时）（1）掌握海平面气压计算方法；（2）了解气压表的基准；重点：海平面气压计算方法难点：海平面气压计算方法第8章地面风的测量（4学时）8.1风的表示法及其测量方法（1学时）（1）掌握风向风速的表示法；（2）理解风的各种测量方法的基本原理；重点：风速（风级）、风向的定义及记录方法；难点：平均分风的计算8.2风向的测量（1学时）（1）掌握风向标的测风原理及结构；（2）掌握风向的转换方法及测量误差；重点：风向标的测风原理及结构难点：风向的转换方法8.3风速的测量（2学时）（1）掌握旋转式、压力式、散热式、声学和光学等风速测量仪器的工作原理；（2）了解各类风速测量仪器的适用条件及误差；重点：旋转式、散热式、声学风速测量仪器的工作原理难点：散热式、声学风速测量仪器的风速计算第9章降水、积雪和蒸发的测量（3学时）9.1降水量的测量（2学时）（1）掌握降水量、降水强度的定义；（2）掌握雨量筒、翻斗式、虹吸式、称重式雨量计的工作原理；（3）理解电学和光学雨量计的工作原理；（4）理解降水测量中的误差；重点：雨量筒、翻斗式、虹吸式、称重式雨量计的工作原理难点：电学和光学雨量计的工作原理9.2积雪深度的测量（0.5学时）（1）掌握雪深的人工测量方法；（2）掌握超声雪深传感器的工作原理；重点：超声雪深传感器的工作原理难点：超声雪深传感器的工作原理9.3蒸发量的测量（0.5学时）（1）了解蒸发量的测量误差；（2）掌握蒸发量的定义；（3）掌握小型蒸发器的测量方法及结构；（4）掌握E601B型蒸发器的自动测量原理及结构；重点：小型蒸发器和E601B型蒸发器的测量原理难点： E601B型蒸发器的测量原理第10章辐射能和日照时数的测量（4学时）10.1辐射能的测量（3学时）（1）理解辐射基本物理量的定义；（2）掌握气象辐射观测项目的定义和符号；（3）掌握热电式辐射传感器的测量原理；（4）掌握各类气象辐射观测项目的测量仪器结构及其工作原理；（5）了解各种辐射观测仪器的安装要求；重点：直接辐射、总辐射、散射辐射、全辐射、净辐射和长波辐射的测量原理难点：热电式辐射传感器的测量原理10.2日照时数的测量（1学时）（1）掌握日照时数的定义；（2）理解可照时数的定义（3）掌握暗筒式、聚焦式和双金属片日照计的结构和工作原理；（4）了解光电式日照传感器的工作原理；重点：日照时数的定义，暗筒式、聚焦式和双金属片日照计的工作原理难点：暗筒式、聚焦式和双金属片日照计的工作原理第11章自动气象站（3学时）11.1自动气象站的硬件结构与设计（1学时）（1）了解自动站外部设备的架构；（2）理解数据采集器工作原理（3）掌握自动站气象传感器的工作原理；重点：自动站气象传感器的工作原理、数据采集器工作原理难点：自动站气象传感器的工作原理11.2自动站软件与数据处理（1学时）（1）了解自动站软件组成；（2）理解自动站数据质量控制方法；（3）掌握自动站数据采样和过滤方法；重点：自动站数据质量控制方法、自动站数据采样和过滤方法难点：自动站数据采样和过滤方法11.3边界层探测（1学时）（1）了解边界层系留探空系统；（2）理解风廓线雷达和微波辐射计探测原理；重点：风廓线雷达和微波辐射计探测原理难点：风廓线雷达和微波辐射计探测原理第12章高空风的探测（3学时）12.1气象气球（1学时）（1）了解气象气球的类型；（2）理解气象气球的运动特征；（3）掌握气球升速的计算方法；重点：气象气球的运动和升速难点：气球升速的计算方法12.2气球位置的确定（1学时）（1）掌握光学经纬仪的测量原理；（2）掌握无线电经纬仪的测量原理；（3）掌握测风雷达的测量原理；（4）理解GPS的测风原理；重点：经纬仪、测风雷达和GPS的测风原理难点：GPS的测风原理12.3高空风的计算（1学时）（1）掌握单点测风法和基线测风法；（2）理解导航测风法；（3）掌握规定高度风和合成风的计算重点：单点测风法和基线测风法，规定高度风和合成风的计算难点：规定高度风和合成风的计算第13章高空温压湿的探测（2学时）13.1无线电探空仪（1学时）（1）掌握机械式探空仪的组成和测量原理；（2）掌握数字式探空仪的组成和测量原理；（3）理解GPS探空仪的测量原理；重点：机械式和数字式探空仪的组成和测量原理难点：数字式探空仪的测量原理13.2高空温压湿的测量（1学时）（1）了解探测的准备过程；（2）掌握探测的实施过程；（3）理解探测记录的处理原理；重点：高空温压湿探测的全过程难点：探测记录的处理第14章主动式大气遥感（2学时）14.1电磁波传输基础知识（0.5学时）（1）了解电磁波波谱；（2）理解电磁波在大气中的折射、散射、吸收和衰减；（3）理解电磁波的多普勒效应；重点：电磁波在大气中的折射、散射、吸收和衰减难点：电磁波在大气中的折射和散射原理14.2天气雷达遥感（1学时）（1）掌握天气雷达构成和基本工作原理；（2）理解天气雷达参数和雷达气象方程；（3）了解雷达探测气象目标特性及多普勒速度谱分析方法；重点：天气雷达构成、基本原理、雷达参数和雷达气象方程难点：雷达参数和雷达气象方程14.3激光雷达、RASS系统和GNSS系统（0.5学时）（1）了解激光雷达种类、遥感原理及其气象应用；（2）了解声雷达和RASS系统遥感原理及其气象应用；（3）了解GNSS遥感原理及其气象应用；重点：激光雷达、RASS和GNSS的遥感原理及应用难点：激光雷达、RASS和GNSS的遥感原理第15章被动式大气遥感（2学时）15.1气象卫星基础知识（0.5学时）（1）了解基本辐射量及辐射定律；（2）了解气象卫星发展历史及主要遥感仪器；（3）掌握气象卫星轨道及其相关参数；重点：气象卫星轨道及其相关参数难点：气象卫星轨道参数和辐射定律15.2可见光、红外和微波遥感原理（1学时）（1）了解可见光遥感方程及气象应用；（2）了解红外遥感方程及气象应用；（3）了解微波遥感方程及气象应用；重点：遥感方程及气象应用难点：遥感方程的理解15.3气象卫星数据的接收和处理（0.5学时）（1）了解极轨和静止卫星资料接收系统；（2）理解气象卫星资料预处理流程；（3）了解气象卫星产品的应用；重点：卫星资料接收系统、资料预处理流程和产品应用难点：气象卫星资料预处理流程四、课程考核（1）作业等：作业： 3 次，课程论文：0 篇；（2）考核方式：闭卷考试（3）总评成绩计算方式：平时成绩、期中考试成绩和期末考试成绩等综合计算五、参考书目王振会等，大气探测学，气象出版社，2011.张文煜等，大气探测原理与方法，气象出版社，2007.张霭琛等，现代气象探测（第2版），北京大学出版社，2015.WMO,气象仪器和观测方法指南（第六版），中国气象局网络监测司，2005.WMO，Guide to Meteorological Instrumentsand Methods of Observation (seventh edition),2008.大气探测学实验Practices of Atmospheric Observations一、课程基本情况课程总学时：48实验总学时： 4学分：3开课学期：第2学期课程性质：必修对应理论课程：大气探测学适用专业：大气科学教材：孙学金等，大气探测学，气象出版社，2009开课单位：大气物理学院大气物理系二、实验课程的教学目标和任务大气探测是指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，并对获得的记录进行整理的过程和方法。
大气探测(绪论)
飞机 遥测 ……
遥感
基 雷达 测雨 测风 测 风 测 温 地基 辐射计 测水汽 …...
导航 测风 雷达风
无线电探空
基 INSITE INSITE
器测 目测
闪电 定位
遥测
测 农业 海洋 环境
气
探
测 人工
辐射 酸雨
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大气探测学研究的对象、任务、 1.3 大气探测学研究的对象、任务、特点
大 气 探 测 基 础
大 气 探 测 基 础
自我介绍： 陈汝龙 合肥国家基本气象站 邮箱：ahhfqx001@ QQ:328407040
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大 气 探 测 基 础
第一章 绪论
• • • • • • • 大气探测概述 大气探测的发展概况 大气探测学研究的对象、任务、特点 探测原理 探测仪器 大气探测工作的基本要求 综合气象观测系统
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大 气 探 测 基 础
大气边界层和近地面层
• 大气边界层 大气与地面之间充分湍流化的气层 厚度约为1千米 千米， 厚度约为 千米，随时间和条件变化 • 近地面层（常通量层，表面层） 近地面层（常通量层，表面层） 直接与地表接触、受地面强烈影响 直接与地表接触、 的气层厚度约为边界层的1/10 的气层厚度约为边界层的
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大 气 探 测 基 础
二 零 壹 壹 年 六 月
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大 气 探 测 基 础
பைடு நூலகம்
1.2 大气探测的发展概况
• 人类对大气现象的认识；在生活和生产实践中 人类对大气现象的认识； 的提炼和总结。 的提炼和总结。 • 经验性预测 最早的大气探测；天气和气候谚 经验性预测—最早的大气探测 最早的大气探测； 语： 早霞不出门，晚霞行千里。 早霞不出门，晚霞行千里。 天上勾勾云，地上雨淋淋。 天上勾勾云，地上雨淋淋。 ★随着科学技术的发展，对天气现象的一些定性 随着科学技术的发展， 经验性的推断—发展到借助仪器 发展到借助仪器—定量测 的、经验性的推断 发展到借助仪器 定量测 发明了各种探测大气现象的仪器。 定—发明了各种探测大气现象的仪器。 发明了各种探测大气现象的仪器
成信工大气探测学实验指导04气压的观测
实验四气压的观测一、实验目的掌握气压观测仪器的构造原理和气压读数订正的理论根据和方法二、实验仪器动槽式水银气压、定槽式水银气压表、空盒气压表、空盒气压记录仪三、实验概述1、气压：指单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量。
单位是百帕(hPa)统一规定：在标准温度O℃、标准重力为9.80665ms”条件下，高度为760(mmHg)的水银柱所产生的压强等于1013.250hPa,作为一个标准大气压。
测量范围:92(‰1080hPa适合于工作在海平面或海平面附近的仪器；对于在海拔较高地方使用的仪器、在其气压较低部分可以扩展相当的量程。
2、水银气压表：气压室要求：①不能有大量通风(主要测定大气静压力)②室内不装任何热源和冷源，避免阳光直射，使室内温度变化较小。
(原因：若室内温度变化过大或过快，附属温度表所测温度不能真正代表气压表的变化，引起较大误差)③双层门窗以减小风及观测人员进入室内引起的气压波动④安置在固定和不受震动的地方⑤气压表应垂直悬挂读数：当用水银气压表进行观测时，必须先读附属温度表，而且要读得越快越好，因为温度表的温度会由于观测者的出现而上升。
必须用手指在弯月面附近和靠近槽部两处轻叩儿下，目的是使水银面保持稳定状态。
观测时，应当使眼睛与游标前部的下缘和后部的下缘都在同一条视线J 读数必须取最靠近的O.IhPao 风常引起气压室内气压的动力变化。
这类波动总会迭加在静压上，强风或阵风能产生2-3hPa 的波动。
订正：是利用水银的压力（重力）与大气压力相平衡的原理测量大气压力的。
由于仪器差的存在和气压表并不总是在标准条件下使用，即使气压相同，也会因温度和重力加速度的不同，水银柱的高度不一样。
因此，水银气压表读数须顺序经过仪器差、温度差、重力差三步订正才是本站气压。
维护：（1）水银气压表应经常保持清洁。
气压室内不能堆放杂物。
（2）水银面产生氧化物时，应及时清除。
（3）气压表必须垂直悬挂，应定期用钱垂线在相互成直角的方向上检查校正。
南京信息工程大学天气学原理知识点总结
图 1 海平面气压场
在气象上用等压线来表示气压的水平分布。气压分布形式有闭合低压和高压，有低压槽和高压脊，
以及两个高压和两个低压所围成的鞍型场。气压梯度反映在天气图上就是等压线的分布有疏有密，等
压线愈密集，表示气压梯度愈大。
而气压梯度力是作用于单位质量气块上的净压力，是由于气压分布不均匀而产生的。气压梯度力
梯度？
不会。由气压梯度力的定义可知，气压梯度力是作用于单位质量气块上的净压力，是由于气压分
布不均匀而产生的。如果气压是均匀分布的，也就意味着没有气压梯度，也就不会有净压力作用于气
块，就不会有气压梯度力了。
微风习习说明风很小，意味着气压梯度力小，而狂风大作说明风速大，意味着气压梯度力比较大。
2. 为什么气压梯度力的水平分量远小于垂直分量？
（2） 气压梯度力的方向与等压线相垂直，指向−方向，即由高压指向低压。
（3） 气压梯度力的水平分量远小于垂直分量
2
第一单元
大气运动的基本特征
1.1
影响大气运动的作用力
常见问题
第一单元
§1.1 影响大气运动的作用力
1. 如果气压分布均匀的话，会有气压梯度力产生吗？ 微风习习和狂风大作分别对应着怎样的气压
由此得到单位质量空气块受到的净压力为空气块受到的净合力与空气块的质量之比，上下均有体积项
，消掉后，就得到气压梯度力的表达式
1
⃑ = −
根据气压梯度力的表达式，我们很容易得到其性质：
（1） 气压梯度力的大小与气压梯度成正比，气压梯度越大，气压梯度力就越大；与空气密度成
反比，在气压梯度相同的情况下，密度越小，气压梯度越大；
1
第一单元
大气探测第四章：气压的观测
4.2 水银气压表
由于黄铜标尺比水银柱在标准状态下的 长度高了Ct ，故温度差订正值应为：
C t p 0 pt
由于在t℃时水银柱与黄铜标尺长度相 等，均为L ，故：
L
P1 P0
L pt (1 t )
L p0 (1 t )
pt (1 t ) p0 (1 t )
4.2 水银气压表
5.海平面气压订正：
为了比较各地气压的高低，便于分析气压场， 必须把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。
我国以黄海海面平均高度为海平面基准点。
4.2 水银气压表
设A点为某站，其本站 气压为Ph，海拔高度 为h，将它的本站气压 订正到海平面上，就 是把A点所在平面至海 平面（图中B所在平面） 这段空气柱的压力加 到Ph上。
以上误差是作为仪器差综合表现出来的， 一般不进行逐项的检定，只是在与标准 气压表进行比较检定后，得出综合订正 值表供观测时使用。 因此，制成的气压表必须进行标定（检 定），给出仪器在各个刻度上的订正值。
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4.2 水银气压表
例：某水银气压表检定证上气压读 数从810.00—1100.00 hPa，仪器的 误差订正为-0.2 hPa。某次观测气 压读数988.6hPa, 经仪器误差订正后的气压为： 988.6 hPa+(-0.2 hPa)=988.4 hPa
4.2 水银气压表
设P0为海平面气压，Ph为本站气压， 高度差C： C P 0 Ph 根据压高公式可得：
P0 h lg Ph 18400(1 tm ) 273
4.2 水银气压表
令: m h tm 18400(1 ) 273
P0 则： lg Ph m
《大气探测学II》教学大纲
大气探测学IIAtmospheric sounding一、课程基本情况课程类别：学科基础课课程学分：2课程总学时：32（其中：讲课：28学时，上机：0学时，实验：4学时）课程性质：必修开课学期：第三学期先修课程：《高等数学》、《普通物理》适用专业：大气科学教材：《大气探测学》，气象出版社，王振会，2011，第一版开课单位：大气物理学院大气物理系二、课程性质、教学目标和任务：大气探测学是大气科学专业的一门专业主干课程，通过这门课的学习，使学生掌握地面和高空各种气象要素的观测仪器和观测方法；熟悉我国正在进行的大气监测自动化系统工程的探测部分；并使学生了解国内外最新（90年代以后）探测技术三、教学内容和要求1. 第一章序言（2学时）（1）掌握大气探测学研究的对象、任务和特点；大气探测的三性要求；（2）熟悉气象观测工作的组织；（3）理解气象仪器和测量误差；（4）了解大气探测学发展简史；（5）初步了解地面观测各要素的准确度要求；重点：大气探测的内容，气象观测工作的组织结构难点：气象仪器的使用方法和测量误差2. 第二章云、能见度、天气现象的观测（6学时）（1）掌握云状的基本特征；能见度、天气现象的观测方法；以及能见度仪、激光云高仪、雨量计的基本原理、结构；（2）熟悉各种天气现象的特征；（3）理解云量和云高的观测方法；（4）了解云的外形和形成云的基本过程；（5）初步了解各种云状之间的互相演变及其和天气演变的关系；重点：云的分类与识别特征、天气现象分类特征难点：云状、云量、云高的观测、能见度仪的误差因子3. 第三章温度的测量（2学时）（1）掌握四种主要的测温元件原理；（2）熟悉测温元件的热滞效应；（3）理解气温测量中的防辐射设备的基本特点；（4）了解四种测温元件的误差；（5）初步了解ITS-90部分温度参考点；重点：四种温度表的测温原理、气温观测的防辐射方法与设备难点：热滞效应4. 第四章湿度的测量（3学时）（1）掌握湿度的定义和单位；四种主要的测湿元件原理；（2）熟悉干湿球湿度表系数的特性；（3）理解影响露点湿度仪精度的因素；（4）了解电学湿度表和光学湿度计的特点；（5）初步了解湿度的控制及检定；重点：干湿表和电学湿度表的结构及原理难点：影响露点湿度仪精度的因素5. 第五章气压的测量（3学时）（1）掌握水银气压表的原理及读数订正；振筒式压力传感器和沸点气压表的原理、结构；（2）熟悉空盒气压表和气压计的原理及误差；（3）理解振筒式压力传感器和沸点气压表的误差；（4）了解气压表的安置和观测方法；（5）初步了解气压表的基准；重点：水银气压表和气压传感器的原理难点：海平面气压的订正6. 第六章气流的测量（2学时）（1）掌握旋转式风速计、散热式风速计、声学风速计的原理；（2）熟悉风向标的原理、结构、特点；（3）理解散热式风速计的电路结构；（4）了解风级的划分标准；（5）初步了解风速检定设备；重点：风向标及旋转式风速表和其他风速传感器的测风原理难点：超声风速仪的原理7. 第七章辐射能的测量（2学时）（1）掌握各种辐射测量仪器的原理和结构；（2）熟悉辐射的测量内容和各种辐射能的定义；（3）理解跟踪架的原理；（4）了解各种辐射测量仪器的使用和维护；（5）初步了解辐射能测量基准；重点：辐射的测量内容、直接辐射表、散射辐射表、总辐射表、净辐射表的结构及原理难点：各种辐射表的区别8. 第八章现代自动气象观测系统(2学时) （1）掌握常规自动气象站系统的原理、结构；（2）熟悉微气象观测系统；边界层系留探空系统；（3）理解农业气象观测系统；（4）了解水文自动气象站系统；（5）初步了解数据采集板和数据传输方式；重点：自动气象站的组成难点：自动气象站的数据处理、仪器维护与校准9. 第九章高空风的测量（3学时）（1）掌握高空风的观测方法；（2）熟悉确定气球位置的仪器设备；（3）理解风廓线雷达；（4）了解气象气球；（5）初步了解高空风测量误差；重点：高空风的测量仪器和原理难点：高空风的计算方法10. 第十章高空温压湿的无线电探空仪探测法（3学时）（1）掌握变低频式探空仪的原理、结构；（2）熟悉五九型转筒式电码探空仪的原理、结构、误差；带GPS测风的无线电探空仪；（3）理解探空仪的三种装配方式；（4）了解探空仪的观测误差及对比工作；（5）初步了解探空资料的整理及软件设计；重点：无线电探空仪的分类及高空温压湿的测量难点：探空仪的观测误差四、课程考核（1）作业和报告：作业：2次，课程论文：2篇；（2）考核方式：闭卷考试（3）总评成绩计算方式：平时成绩、实验成绩和期末考试成绩等综合计算）五、参考书目1、大气探测学，气象出版社；孙学金，2009年，第一版2、大气探测原理与方法，气象出版社，张文煜，2007年，第一版3、大气探测原理，气象出版社；赵柏林、张霭琛，1987；4、大气探测学教程，气象出版社；林晔，1993；5、地面气象观测规范，气象出版社；中国气象局，2002；。
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动槽式水银气压表部
主要特点是有 测定水银柱高度的 固定“零点”，故 而每次测定都需调 整水银面的高低， 使其符合固定零点 的位置
§ 4.2水银气压表
4.2.4动槽式水银气压表的构造原理
动槽式水银气压表的测量范围 一般为810-1070hPa(600-800 mmHg)，并能在空气温度为15+45℃的条件下正常工作，其测量 误差不超过 0.4hPa或0.3mmHg
气象应用
§ 4.1概述
大气圈本身的重量对地球表面会产生一种压 力；对任何一层空气而言，也都会受到它上面的 各层空气的压力。我们把单位面积上承受的这种 压力，即大气压强，简称气压。简而言之，气压 是指单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气 柱的重量。常用的气压单位是百帕(hPa) 常用单位的换算 1hPa=100Pa 1hPa=0.750069mmHg≈3/4mmHg
国际上统一规定，密度以温度0℃为标准，重力加 速度以纬度45°的海平面为标准
§ 4.2水银气压表
4.2.3水银气压表的类型
1、动槽式水银气压表 （福丁式 Fortin） 2、定槽式水银气压表 （寇乌式 Kew）
§ 4.2水银气压表
4.2.4动槽式水银气压表的构造原理
动槽式水银气压表的主要特点 是有测定水银柱高度的固定“零 点”，故每次测定都需调整水银面 的高低，使其符合固定零点的位置。 才能读取水银柱高度
§ 4.2水银气压表
1、仪器差订正 由于受制成气压表的材料的物理特性的变化 及制作技术条件的限制而产生的仪器差主要由 下列几个原因造成： • ⑴ 真空不良的影响 真空不良是指水银柱管内顶端有空气存在， 它产生一定的张力，使内管水银柱略为降低， 使观测到的气压值较实际大气压力为小。由于 残留气体张力还受温度和顶部容积变化的影响， 因此由其所产生的误差还不完全是一个常数。 随气压和温度的升高，这种影响随之增大
x
a
a x 1 A a a
A y
a 1 x 1 1 0.98 A a a 50
定槽式水银气压表表身刻度要比动槽式短一些，在 我国1mmHg的实际长度只有0.98mm
定槽式水银气压表的测量范围和工作条件，要求与动 槽式水银气压表相同，但其测量误差变为0.5hPa
现代大气探测学
南京信息工程大学
夏俊荣
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。
第六讲
气压的观测
知识结构
1
3 5 7 概述 空盒气压表 沸点气压表
2
4 6 8
水银气压表 气压传感器 海平面气压订正
气压表的基准
设a为内管横截面积，Ａ为水银槽的内横截面积，aˊ 为插进水银槽中的玻璃管尾端的外横截面积。假设气压 上升1mmHg，水银柱上升ｘmm，但这并不表示真正的气压 变化值，因为同时槽部水银面也下降了ｙmm，因此,实际 气压上升为（ｘ＋ｙ）=1mm。利用内管和槽部横截面积 的比例关系，可计算如下 x .a y ( A a)
在完成某些特殊任务的时候，也 利用密度比水银小得多的其它液体
§ 4.2水银气压表
4.2.2水银气压表测量原理 水银气压表是一根一端 封闭并充满水银的玻璃管， 将开口一端插入水银槽中， 管内水银受重力作用而下降， 当作用在水银槽面上的大气 压力与管内水银柱重量产生 的压强相平衡时，水银柱就 稳定在某一高度上，这个高 度就可用来表示气压
§ 4.2水银气压表
4.2.5 定槽式水银气压表的构造原理
定槽式水银气压表主要分为
三部分： 内管；套管；槽部 主要特点是没有固 定零点，而采用了 补偿标尺的方法
§ 4.2水银气压表
4.2.5定槽式水银气压表的构造原理
§ 4.2水银气压表
4.2.5定槽式水银气压表的构造原理
所谓补偿标尺： 由于槽部水银面不能像动槽式那样进 行调整，随着气压的变化，水银柱高度的 变化也造成槽内水银面高度的变化，而标 尺是固定刻在铜管上的，不能随水银面活 动，因此就需要把这种由于基点变化而影 响示度的量考虑进标尺的刻度大小上去， 这样的标尺就称为补偿标尺
§ 4.1概述
气压在垂直方向上随着高度的增高而降低， 在水平方向上分布不均匀，因而形成了各种不 同的气压系统。空气从高压流向低压，产生了 大气的运动，这种运动使各地的水汽和热量进 行交换，引起了天气的复杂变化。如果我们测 得同一高度上各个测点的气压分布，分析气压 场的规律，就可为天气预报提供依据
§ 4.1概述
§ 4.2水银气压表
4.2.6水银气压表的本站气压订正 水银气压表是利用水银的压力（重力）与大 气压力相平衡的原理测量大气压力的。 我们通 常在水银气压表上观测到的标尺示度实际上只表 示观测所得到的水银柱的高度，还并不是真正的 气压，由于仪器差的存在和气压表并不总是在标 准条件下使用，即使气压相同，也会因温度和重 力加速度的不同，水银柱的高度不一样。因此， 水银气压表读数须依次经过仪器差、温度差、重 力差三步订正才是本站气压
空盒气压 表和气压 计
膜盒式电容 气压传感器 压阻式气压 传感器
液体气压 表
沸点气压表
振动筒式 压力传感器
§ 4.2水银气压表
4.2.1水银的特点
（1）在气压表管内的液体柱的高度是与该液 体的密度有关的。由于水银的密度比较大 （13.596g／cm3），当它与大气压力相平衡的时 候，所需水银柱的高度比较适中，便于制造和观 测 （2）当温度不超过60℃时，水银蒸气压很小， 因此在气压表管内的水银蒸气压，对于水银气压 表的示度，在观测的精确度范围内不会有影响
P
mg
h
§ 4.2水银气压表
4.2.2水银气压表测量原理
设玻璃管的截面积为Ｓ，水银柱高度为ｈ，水银密 度为ρ，ｇ为重力加速度，则管内水银柱的重量为：
W Sgh
在Ｓ截面上产生的压强为： 水银槽面受到的大气压强为Ｐ，则两者平衡时：
W Sgh gh S S
P gh 从上式可以看到，水银柱高度除与大气压有关外， 还与密度和重力加速度有关
§ 4.2水银气压表
4.2.1水银的特点
（3）水银不沾湿玻璃，管中水银面成凸起的 弯月面，易于正确地判定它的位置 （4）水银的性能很稳定，不易与其它的物质 发生反应。水银经过洗涤蒸馏等方法的处理，就 可以得到十分纯净的合乎水银气压表观测精确度 要求的水银
§ 4.2水银气压表
4.2.1水银的特点
所有上述的优点，都表明了气 象观测用液体气压表中的液体用水银 来灌制是最好的