大气探测学复习 第七章 地面风
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）。
（完整版）《大气探测学》复习重点
（完整版）《大气探测学》复习重点Part1 绪论1、大气探测学研究的定义、范围和特点定义：大气探测主要针对地球大气对表征大气状况的要素（即气象要素）、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。
范围：大气探测分为近地面层大气探测（0~3000m）和高空大气探测（3000m以上）。
通常把1.5km以下高度的大气探测成为边界层大气探测。
特点：为天气预报、气象信息、气候分析、科学研究和气象服务提供重要的依据。
2、发展历程1643年托里拆利于发明水银气压表－－标志性仪器（精度：0.1hPa；相对误差：1/10000）1902年欧洲建立了第一个气象台站网（7个气象站、35个降水站）实现了时间和地域的同步连续观测1920s，出现了无线电探空仪，发展了高空风探测技术1940s开始，利用火箭使探测高度从平流层底部，对流层顶部扩展到了100公里的高度3、我国的地基探测系统（气象业务组织）国家基准气候站：一般300-400公里设一站，每天观测24次。
国家基本气象站：一般不大于150公里设一站，每天观测8次。
国家一般气象站：一般50公里左右设一站，每天观测3次或4次。
高空气象站：一般300公里设一站，每天探测2次，探测高度25~30km。
4、探测原理直接探测：感应元件与大气等被测对象直接接触，根据元件性质的变化，得到描述大气状况的气象参数。
遥感探测：根据波（电磁波、声波）在大气中传播过程中信号的变化，间接反演大气要素的变化。
分为主动遥感（发射能量）和被动遥感（不发射）5、大气探测仪器的性能指标灵敏度：指单位待测量的变化所引起的指示仪表输出的变化，仪器的灵敏度与它的感应原理有关。
精确度：是指测量值与实际值（真值）接近的程度，可以通过仪器误差的数值进行衡量。
惯性：指仪器的响应速率，它与电子仪器常用的时间常数的意义相同。
坚固性：平均无故障运行时间，对环境温、湿度的要求，电压波动允许范围，外装饰锈蚀的时间长短。
大气探测复习资料
大气探测学第一章：绪论1.大气探测的定义：大气探测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，了解大气内部的物理，化学特征及其变化。
大气探测通常分为近地层大气探测和高空大气探测。
2.大气探测原理分为：（1）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。
（2）遥感测量：根据电磁波在大气中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。
3.大气探测的“三性”要求：大气探测资料应具备：代表性、准确性和可比性。
观测资料质量的好坏，均以观测资料的“三性”来衡量。
（1）。
代表性：探测值能够代表一定空间范围和时间段的平均状况，分为空间代表性和时间代表性。
（2）准确性：反映测量值与真实状况误差大小的程度。
（3）可比较性：是指不同测站和不同时间的测量值能进行比较。
4.探测仪器的性能包括：（1）准确度——仪器的测量值（已做各种订正后）与真值的符合程度。
（2）分辨率——导致一个测量系统响应值变化的最小的环境改变量。
（3）稳定性：指仪器性能随时间的变化率。
（4）灵敏度：仪器的灵敏度就是它的示度在被测要素改变单位物理量时所移动的距离、旋转的角度或显示输出量的大小。
（5）惯性——仪器的动态响应速度。
第二章：云的观测1.云的概念：云：是悬浮在大气中的小水滴或冰晶微粒或二者混合的可见聚合体。
有时也包含一些较大的雨滴及冰、雪粒。
底部不接触地面。
2．云的观测主要包括：判定云状，估计云量和测定云高和选定云码。
云的观测应注意它的连续演变，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3．通常按云的外形特征、结构特点和云底高度，将云分为3族、10属、29类。
低云族包括积云，积雨云，层积云，层云和雨层云五属。
一般云底高度＜2500米。
大部分低云都可能产生降水，雨层云常有连续性降水，积雨云多阵性降水，有时降水量很大。
大气探测第七章：地面风观测
大气探测第七章：地面风观测
7.1 概 述
8．风的测量有什么意义？
（1）在天气预报方面，天气形势分析时需要风资 料。另外，大风多具灾害性，对航运、渔业生产及 军事活动的影响甚大，所以大风预报是风的预报的 重点。 （2）在城市规划方面，为了尽可能地减少工厂排 放的烟尘、废气对居住区的污染，城市规划尤其要 考虑风的影响。各地都可根据该地的风频统计进行 布局规划。
➢测风原理：
当风从左方吹来时，风杯（1）与风向平行，风对风 杯（1）的压力在垂直于风杯轴方向上的分力近似为 零。风杯（2）与（3）同风向成60·角相交，对风杯 （2）而言，其凹面迎着风，承受的风压最大;风杯 （3）其凸面迎风，风的绕流作用使其所受风压比风 杯（2）小，由于风杯（2）与风杯（3）在垂直于风 杯轴方向上的压力差，而使风杯开始顺时针方向旋 转，风速越大，起始的压力差越大，产生的加速度 越大，风杯转动越快。
7.1 概 述
5．阵风：
➢阵风（风的阵性）：是指瞬时风向风速在 平均值附近涨落的变化和分布特性。WMO关 于“阵风”的定义是：在规定时间间隔（指十 分钟）内，风速偏离其平均值的一个正的或 负的偏距，其持续时间不超过两分钟者。 ➢阵风观测：主要有两个变量，风速和风向 的标准偏差、阵风峰值。
大气探测第七章：地面风观测
7.2 风的传感器
(2)菱型：是比较理想的风向标，体积和重 量都较小。尾翼透空，气流从尾翼透空部分 通过，形成一股强气流，使得尾翼不易摆动， 并将尾部形成的涡流带走，使空气稳定。所 以其灵敏性和稳定性都较好。
(3)流线型：具有菱型风向标的优点，但是 制造上较难，容易变形。
大气探测第七章：地面风观测
现在使用的分级标准是由1946年以来风力等级又做 了扩充，增到18个等级（0～17级）。 我国自2006年6月15日起实施新的热带气旋等级划 分，与过去不同的是：
大气探测学复习要点(配气象出版社大气探测学)
大气探测学复习要点第一章绪论一.大气探测学研究的对象1.气象要素：温度（气温、地表温度、地温），湿度（水气压、相对湿度），气压（本站气压、海平面气压，气压变量），风向、风速（平均风速、瞬时风速及其风向），降水量（固体、液体降水量，强度，时间），蒸发量（蒸发量、蒸散量）。
辐射（总辐射、净辐射、直接辐射、反射辐射），云量、云状，能见度2.天气现象：降水现象（雨、雪、毛毛雨、米雪、冰针、霰、雹、冰粒），地面凝结现象（露、霜、雨淞、雾淞），视程障碍现象（雾、清雾、霾、沙尘、烟、尘卷风、吹雪），大气光学现象（虹、晕、华、霞、海市蜃楼），雷电现象（雷暴、闪电），特征风及其他现象（大风、飑、龙卷、积雪、结冰）。
3.变化过程：天气系统的生成、消散、移动、演变，引起气象要素场空间、时间、分布的变化，导致不同的天气现象的出现。
气象要素和天气现象及其变化表征4.设备系统：探测平台、探测仪器、通讯系统和资料处理系统（课本P3）5.业务规范：课本P3-46.计量标准：课本P4-5二.大气探测的分类1.按原理：目测，直接探测（感应元件放置于测量位置上，直接测量该点大气要素的变化根据感应元件的物理、化学性质受大气要素的作用产生可直接显示或间接测量的物理量变化），遥感探测（根据大气中声、光、电等信号传播过程中性质的变化，反演出气象要素的时空变化）2.按工作位置：地基，空基，天基平台3.按业务：地面气象观测：在对近地面层的大气状况进行观测和测定，目测云高、云状、能见度、天气现象等，器测气温、湿度、气压、风、辐射等；高空气象观测：测量温、湿、压、风随高度的分布，通过使用气球、无线电探空仪，气象飞机，气象火箭等方式测量；雷达气象观测：分为天气雷达和多普勒天气雷达；卫星气象观测：使用极轨卫星和静止卫星，产品有可见光、红外线、分波段云图及反演产品专业气象观测：分为农业气象观测、大气污染观测、中高层大气探测、和其他专业如体育、仓储、水文水利、海洋、航空、高速公路、建筑等方面的专业观测三.气象仪器的结构及其基本技术指标1.结构：感应元件（传感器），信号调整部分（放大器，把感应元件输出的信号放大、变换成易于显示和记录的标准信号，电子仪器：运算放大器、电平转换器、V/F、A/D机械仪器：杠杆、齿轮改变运动的方向、方式），显示输出部分（显示器）2.气象仪器基本技术指标（1）单位：气象仪器全部采用国际单位制温度：摄氏度°C ——华氏度°F气压：百帕 hpa ——毫巴 mb风速：米每秒 M/s ——英里每小时辐射：瓦每平方米W/M²——卡/分钟降水：毫米mm ——英寸inch（2）响应时间（惯性）：在被测量发生阶跃变化之后，仪器读数变化达到阶跃变化部分的规定比例所经历的时间。
大气探测学 (14)-复习
积云的分类
秃积雨云
1
Cb calv
浓积云Cu cong向鬃积雨云 Cb cap的过渡阶 段，花椰菜形轮廓渐变模糊，顶部冻结， 形成白色毛丝般冰晶结构。
鬃积雨云
2
Cb cap
积雨云的成熟阶段，顶部有明显白色毛丝 般冰晶结构，多呈马鬃状或砧状破碎不规 则的积云块，形状多变。
低云族-3：层积云
层积云 Sc：团块、薄片或
低云族-4：层云
层 云 St：低而均匀的云层，
像雾但不接地，呈灰色灰白色 形成机理：层云是在气层稳定 的情况下，由于夜间强烈的辐 射冷却或湍流混合作用使水汽 凝结或由雾抬升而成。 对天气的影响：有时层云也会 降毛毛雨或米雪。
积云的分类
1
层 云 St
低而均匀的云层，象雾但不接地，呈灰色 或灰白色
2
低云族-3：层积云
形成机理：
在多数情况下，层积云是由 于空气的波状运动和湍流混 合作用使水汽凝结而成。一 般表示天气稳定，若层积云 逐渐加厚，甚至融合成层， 则表示天气将有变化。低而 厚的层积云往往产生降水。
对天气的影响：
低而厚的层积云往往产生降水，但不 太可能形成大型降水，因为层积云的 云层薄，向上运动很弱，可能出现的 降水为毛毛雨和零星小雨，冬天可能 会有零星小雪。它的存在影响日气温 变化，即白天降低日照，夜晚又阻碍 冷空气的扩散，所以形成凉爽、潮湿 的天气。
云是悬浮在空中的小水滴或冰晶微 粒，或两者混合组成的可见集合体。
有时也包含一些较大的雨滴、冰及雪粒。 底部不接触地面。
观测云的任务：
判定云状 估计云量 测定云高
观测时的注意事项： 云的观测应注意它的连续演变，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。
大气探测学_南京信息工程大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
大气探测学_南京信息工程大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.极轨卫星每天能过境几次？参考答案:22.风廓线雷达回波信号的特点为参考答案:涨落现象十分明显_伴随多种杂波_微弱3.静止轨道卫星所在高度大概为_公里参考答案:360004.水汽饱和时候，气温和露点温度的关系是参考答案:相等5.干湿球温度之差和湿度的关系是：温差（），湿度（）参考答案:越大越小6.晴空的电磁波散射类型参考答案:Thomson散射_Fresnal散射_Bragg散射7.从理论上来讲,气象光学视程的值比人工观测能见度( )。
参考答案:低30%左右8.卫星探测目前主要以主动遥感还是被动遥感?参考答案:被动遥感9.大气消光系数与下列( )因素无关。
参考答案:太阳光强10.由径向速度求解水平风，需要对水平风场的分布做哪些假设？参考答案:线性风场的假设_水平风均匀的假设11.根据天线制式，风廓线雷达可以分为参考答案:抛物面天线雷达_相控阵天线雷达12.根据载体不同，风廓线雷达可以分为参考答案:固定_车载13.本站气压还需要经过_____，方能应用于绘制天气图。
参考答案:海平面气压订正14.为了便于天气分析，需要将气象站不同高度的本站气压值订正到同一高度。
订正后的气压值即为（）参考答案:海平面气压15.在利用气球探测高空温压风湿的过程中，下列哪一种力直接决定了气球的是否能够上升，并且这种力在气球飞行过程中基本保持不变？参考答案:净举力16.卷层云的拉丁简写为( )。
参考答案:Cs17.水银气压表分为（）和（）参考答案:动槽式和定槽式18.水银气压表的本站气压订正包括（）、（）、（）参考答案:仪器误差订正温度订正重力订正19.风廓线雷达监测网的应用参考答案:边界层大气风场、大气折射率结构参数观测；_晴空局地空域气流监测，城市污染气体生消过程监测；_中小尺度灾害性天气的监测，弥补常规高空探测网在时空密度上的不足；_减少数值预报模式中对短时风场预报误差。
大气探测学_国防科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
大气探测学_国防科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.雾的水平能见度小于1.0km。
参考答案:正确2.全天空成像仪WSI可以实现云量的昼夜连续观测。
参考答案:错误3.云幕灯在白天和夜间均可实现云底高度的测量。
（X）参考答案:错误4.积云云块垂直向上发展不旺盛，厚度小于其水平宽度，从侧面看似小土包，为淡积云。
参考答案:正确5.由于自身冷却或气团沿锋面缓慢抬升而形成的云常呈均匀幕状为（）参考答案:层状云6.在红外波段，以下哪些不是主要的吸收气体？参考答案:氧气（O2）7.在微波波段，氧气的强吸收带位于（）和118GHz附近，通常用来遥感大气温度廓线。
参考答案:60GHz附近8.在微波波段，水汽的强吸收带位于（），通常用来遥感大气湿度廓线。
参考答案:183GHz附近9.降水现象是指（）的水凝（冻）物从空中下落到地面上的现象参考答案:固态_混合态_液态10.利用同一时刻由前向散射仪接收到的（）与雨水检测器接收到的降水强度之比可以区分降水类型。
参考答案:散射光强11.全天空成像仪WSI采用双可见光波段法测量云量，即通过测量天空（）两个窄可见光波段的辐射值确定云量。
参考答案:650nm和450nm12.冷镜式露点仪是目前唯一一种可以在全温湿量程范围内达到较高准确度的测湿仪器，一直作为湿度标准器。
参考答案:正确13.风杯响应风速的变化是一个一阶过程，且响应风速上升和下降的时间常数不同，因此造成“过高效应”。
参考答案:错误14.“日晕三更雨，月晕午时风”描述的下列哪类云的特征？参考答案:卷层云15.下述云中，不属于低云族的是（）参考答案:Ac tra16.激光气象雷达通常由（）等组成。
参考答案:控制与数据处理单元_供电单元_光学接收单元_数据采集单元17.激光气象雷达可以用于探测（）。
参考答案:云底高_风廓线_气溶胶种类_湿度廓线18.散射辐射=总辐射-直接辐射参考答案:正确19.层积云属于一种典型的积状云。
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地面风的观测内容风向风速。
风就是指空气的水平运动
风向是指风的来向
风速单位时间内气流走过的速度
瞬时风速 3S内的平均风速
最大风速在某个时间段出现的10min平均最大风速值
极大风速某个时间段内出现的最大风速值（3S）
测量仪器风杯风速计，风向标，超声风速仪，热线风速仪，皮托管
测风仪器的安装高度最好在10～20米之间
安装地点要求尽量开阔空旷，远离障碍物，
风向传感器传送和指示风向的方法有哪些？
有机械传送、电接式传送、电位计式传送、光电转换即格雷码盘等，其中最常用的是格雷码盘。
风速传感器传送和指示风速的方法有哪些？
传送和指示风速的方法有机械式、电接式、电机式、磁感式和光电式即多齿光盘等，其中最常用的风速传感器是多齿光盘
试述风向标测定风向的原理。
各种风标各有什么优点？
当风的来向与风向标成某一个交角时，风对风向标产生压力，这个力可分解成平行和垂直于风向标的两个分力。
由于风向标头部受风面积较小，尾翼受风面积较大，因而感受的风压不相等，垂直于尾翼的风压产生风压力矩，使风向标绕垂直轴旋转，直至风向标头部正好对着风的来向时，由于翼板两边受力平衡，风向标就稳定在某一位置。
特点：双叶型、菱型、流线型等。
双叶型风向标稳定性也较好，但是尾翼对气流的破坏较严重，引起了尾翼后的涡流。
菱型风向标是比较理想的风向标，它的体积和重量都较小，灵敏性、稳定性都很好。
流线性风向标具有菱型风向标的优点，但是制造上较难，容易变形。
从风标响应的观点来说，对风标应有怎样的要求？
灵敏性：在小风速或风向改变不大的情况下，能很快地反映出风向变化来
稳定性：当风向改变时，由风向标本身惯性作用引起的摆动要小
为什么现在常见的风杯形风速器均采用三杯圆锥形？
实验认为三杯优于四杯，一方面是三杯的旋转力矩在整个回旋过程中分布比较均匀，转动比较稳定；另一方面，同样的材料和结构，单位质量所得到的旋转力矩是三杯大于四杯，因此比较灵敏，目前新型转杯风速表均是采用三杯的，试验还认为，锥形杯的性能比半球形的好。
试述旋转风速表的过高效应。
对于风杯型风速器，是根据受到的风压的作用，风杯顺着圆锥的凹面方向自由转动，再根据风杯的转速确定风速的大小。
当风速增加时转杯能迅速增加转速，以适应气流速度，但当风速减小时，由于惯性影响，转速却不能立即下降。
因此，旋转风速表在阵性风里指示的风速一般是偏高，就是所谓的过高效应。
格雷码盘特点
格雷码盘将风向标轴的转动角度的度数变换成一个二进制的数字信号。
格雷码盘由等分的同心圆组成，由内到外分别作21、22、23、24、25等分，相邻两份做透光和不透光处理，通过位于码盘两侧同一半径上的光电耦合器件输出相应的格雷码
试述电接风向风速计的基本构成及各部分的作用。
基本组成
（1）感应器
a.风速部分的组成及各部分的作用
b.风向部分的组成及各部分的作用
（2）指示器
a.瞬时风速指示部分
b.瞬时风向指示部分
（3）记录器
a.瞬时风速记录部分
b.瞬时风向记录部分
热线风速表的测量原理是什么，有哪些类型，各有何特点？
热线风速表是利用一根被加热的金属丝置于空气中，散热速率与周围空气的流速有关，利用这种特性来测量风速。
声风速表的测量原理
声风速表是利用声波在空气中的传播速度与风速之间的函数关系测量风速的。
对测风仪器的安装要求
测风仪器必须垂直安装；安装测风仪器的杆不能太粗，否则会改变气流的自然状况；仪器应安装在杆的顶端，如果需要安装在杆的中间，则应使用一定长度的横臂，以使风速仪器远离杆柱。
由于风比起其它要素来说，更容易受到地形特征的影响。
因此，对测风仪器的安装，要尽可能地减小地形地物的影响，以提高记录的准确性和代表性。