大气探测
大气痕量气体遥感探测仪发展现状和趋势
大气痕量气体遥感探测仪发展现状和趋势大气痕量气体遥感探测仪是一种可以测量大气中微量气体含量和分布的仪器。
它通过感知大气中的辐射信号，并通过处理和分析这些信号来获取气体浓度的空间分布和时间变化。
大气痕量气体遥感探测仪在环境监测、空气质量评估、气候变化研究、天气预报等领域具有重要应用价值，对于维护人类生态环境和改善空气质量具有重要意义。
目前，大气痕量气体遥感探测仪发展已经取得了一定的进展，主要表现在以下几个方面：1.传感器技术的提升：传感器是大气痕量气体遥感探测仪的核心部件，其性能直接影响着仪器的探测精度和稳定性。
随着科学技术的进步，传感器的性能得到了显著提升，可以实现更高精度的气体浓度测量。
2.数据处理算法的改进：大气痕量气体遥感探测仪的数据处理算法是实现气体浓度反演的关键。
近年来，随着计算机技术的发展，数据处理算法得到了不断改进和优化，可以更有效地从辐射谱信号中提取气体浓度信息，提高遥感探测的精度和可靠性。
3.传输和存储技术的进步：大气痕量气体遥感探测仪产生的数据量庞大，传输和存储技术对于实现高效处理和管理这些数据至关重要。
随着网络技术和存储设备的不断发展，数据传输速度和存储容量得到了显著提升，为遥感探测仪的数据处理和应用提供了更好的支持。
除了以上改进方面，大气痕量气体遥感探测仪还存在一些发展趋势：1.多参数监测：传统的大气痕量气体遥感探测仪主要关注单一气体的浓度检测，未来的发展趋势是将多种气体的浓度监测和分析能力集成到一个探测仪中。
这样可以实现对多种气体污染物的全面监测和评估，为环境保护和生态保护提供更全面的数据支持。
2.卫星遥感技术应用：卫星遥感技术可以实现对大范围地区的遥感探测，为大气痕量气体浓度的空间分布和时空变化提供全球视角。
未来的发展趋势是将大气痕量气体遥感探测仪与卫星遥感技术结合起来，实现全球范围内的痕量气体监测和评估。
3.移动式监测设备的应用：传统的大气痕量气体遥感探测仪一般体积较大，安装复杂，适用于固定测点的长期监测。
大气探测重点
第一章绪论1.直接探测、直接探测原理？直接探测：将感应元件置放于测量位置上，直接测量大气要素的变化。
直接探测原理：根据元件的物理、化学性质受大气某种作用而产生反应的特点。
例子：温度表，水银液体的热胀冷缩性质。
2.遥感探测、遥感探测原理？遥感探测：探测元件不放置于测量物体上，间接反演大气要素的变化遥感探测原理：是根据大气中声、光、电等信号传播过程中性质的变化，反演出大气要素的时空变化例子：鸽子照相，胶片对光的感应；卫星，辐射传输的变化3.主动遥感、被动遥感？主动遥感（发射能量）：设备具有声、光、电磁波发射源，在其测量空间中大气特性对其传播信号产生相应的吸收、散射、反射形成带有大气特征的回波信号。
如：测云雨雷达被动遥感（不发射）：直接探测来自大气的声、光、电磁波信号。
如：一些气象卫星传感器4.几个概念（决定仪器性能的首要因素是感应原理，由感应原理决定了仪器的主要性能指标）：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（时间常数）：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。
稳定性（坚固性）：主要指被测量与输出信号（读数）之间的检定关系的年变化率。
*5.大气探测的三性要求：代表性准确性比较性（书上14-15）第二章云的观测1.云的分类、特征及其国际简写（特征见书上22-32）2.云量的记录方法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。
大气探测Word版
第一章1.什么是大气探测？可以划分为哪几部分?2.简述大气探测的目的是什么?3.地面气象观测场的要求有哪些？4.简述大气探测有哪几种方法?5.大气探测仪器的性能包括哪几个?6.如何保证大气探测资料的代表性和可比性?7.气象探测环境?*大气探测．．．．，是指利用科技手段对大气层和近地层的各种物理过程、化学过程、生物过程等进行系统的观察和测量。
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。
大气探测资料精确性直接影响到气象预报、气候预测和气候变化研究等的准确性。
大气探测可划分为地面气象观测，高空探测，特种探测，遥感探测*．大气探测的科技手段．．．．．．．．．：机械方法：风向标等。
光学方法：经纬仪光谱仪等。
热学方法：蒸发器等。
电磁方法：雷达卫星信息传输等* 大气探测的空间范围，．．．．．．．．．．从海平面往上到几百公里甚至一千多公里范围不断扩大！* 大气边界层，．．．．．．大气与地面之间充分湍流化的气层，厚度约为1km，大气要素变化剧烈并随时间和地表条件变化，是地面气象观测和大气边界层探测的主要大气层，该层对局地天气、气候产生重要影响。
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，地面气象观测在此高度内。
*影响大气边界层探测的物理过程，．．．．．．．．．．．．．．．辐射传输过程：短波辐射，长波辐射。
热力传输过程：显热，潜热。
动力作用：平流，垂直运动，局地环流。
湍流运动：无规则，分类（机械、热力），特征，尺度谱，串级传递能量过程，湍流输送过程。
*．大气探测学研究目的．．．．．．．．．，．1.大气探测是从事大气科学教学、科研的基础。
为天气、气候诊断分析、预报及环境保护部门、国家及全球气象资料网络系统等提供大气观测资料。
2.随着科学技术的发展，大气探测的要素量和空间范围越来越大。
大气探测分为近地面层大气探测、高空大气层探测和专业性大气探测。
3.. 是推动大气科学进步的重要力量大气科学重大理论的提出和完善得益于大气探测（虽然数值模拟在其中也发挥着重要作用）。
浅谈大气探测技术
浅谈大气探测技术摘要:大气探测是利用各种探测手段对大气中的物理过程和物理现象及气象要素等进行观测、探测并使用不同的载体记录下来。
大气探测所获取的气象记录、资料是进行天气预报、气候分析、气象科学研究和为各行各业服务的基础。
近年来，随着自然科学与技术的进步，国际气象探测技术也取得了显著的发展。
本文在此阐述了以下几种探测技术。
.关键词: 大气探测技术气象探测.大气探测又称气象观测，是对地球大气圈及其密切相关的水圈、冰雪圈、岩石圈（陆面）、生物圈等的物理、化学、生物特征及其变化过程进行系统的、连续的观察和测定，并大气探测对获得的记录进行整理的过程。
气象观测是气象科学的重要分支,它将基础理论与现代科学技术相结合，形成多学科交叉融合的独立学科，处于大气科学发展的前沿。
气象观测信息和数据是开展天气预警预报、气候预测预估及气象服务、科学研究的基础，是推动气象科学发展的源动力。
发展一体化的气象综合观测业务是气象事业发展的关键。
大气探测主要包括：地面观测、高空探测、特种观测和遥感探测等。
1、地面气象观测主要是对近地层范围内的气象要素进行观察和测定，大气探测主要观测的项目有：气温（离地1.5米高处，百叶箱内的气温）、地温、湿度、气压、风（包括风向风速）、云、天气现象、能见度、降水、蒸发量、日照时数、太阳辐射等。
2、高空气象探测一般是用探空气球携带探空仪器升空进行，可测得不同高度的大气温度、湿度、气压，并以无线电信号发送回地面。
利用地面的雷达系统跟踪探空仪的位移还可测得不同高度的风（风向、风速）。
3、特种观测主要包括大气本底观测、酸雨观测、臭氧观测、紫外线观测等。
遥感气象探测主要是利用气象卫星、雷达等设备进行气象要素探测。
下面介绍三种具体的大气探测技术：一、利用微波折射率仪探测探测对流层中大气时，折射率仪是众多测试手段中的唯一一种直接测量大气折射率的设备。
它的研制可上溯到40年代。
历史上有以谐振腔为传感器和以电容为传感器的两类折射率仪。
《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。
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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。
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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。
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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
大气探测技术专业的就业前景怎么样
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大气探测概论(基础知识班)
信息网络系统
基本气象信息 加工预测系统
气象服务系统
中国气象局业务技术体制改革
通过深化改革，力争在3到5年内，建立基本满足 国家需求、功能先进、结构优化的多轨道、集约 化、研究型、开放式业务技术体制，增强气象业 务和服务能力，提升气象科技水平。
发展多轨道业务 完善预报预测体系 强化信息与技术保障体系 加强气象教育培训体系 健全综合观测体系 构建公共气象服务体系 完善气象科技创新体系 调整业务组织机构
发展简史
气象要素定量测量阶段：16世纪中叶 高空大气探测发展阶段：20世纪20年代 大气遥感探测发展阶段：20世纪40年代后期 现代大气综合探测系统的发展
发展简史 气象要素定量测量阶段
1593年，意大利 伽利略 （G.Galileo）发明 气体温度表 1643年，意大利 托里拆利（ E.Torricelli）发明 水银气压表 1662年, 英国 列恩（C. Wren）设计了雨量器 1664年, 法国 巴黎天文台开始气象观测 1667年, 英国 胡克（R. Hooke）制作了风压板 1674年，英国 波义耳（R.Boyle）制作了自记湿度计 1706年，德国 华伦海特（G.D.Fahrenheit）制作了酒精温度表 1774年，瑞士德索修尔（H.B.de saussure）发明太阳温度表 1802年，法国 拉马克（Lamarok）提出云的分类法 1820年，德国 勃伦特斯（H.W.Brandes）绘制第一张等压线图 1385年，中国 南京北极阁司天台改为观象台，观天象，测风雨、 物候和地震地磁，24小时观测。1669年迁至北京。 1872年, 中国 上海徐家汇建立观象台，开始气象观测工作 1912年, 中国 在北京成立中央观象台，1915年开始绘制天气图
大气探测复习题
第五章、温度
1、试述液体玻璃、热电偶、金属、热敏电阻温度表测温原理。 2、酒精和水银温度计的优缺点。 3、试述最高最低温度表测温原理。 4、说明温度热滞系数的物理意义及特性。 5、一支热滞系数为 100S 的温度表，温度 30℃时，观测环境 20℃的 空气温度，精度要求为 0.1 ℃，需要多少时间才能观测？ 6、气温测量中一般采用哪些方法预防辐射误差？
第十一章、高空风的探测
1、测定高空风有哪几种方法？这些方法有什么特点？ 2、测风气球的总举力和净举力与哪些因素有关？要保持净举力不随 气球的上升而改变，必须满足什么条件？ 3、测风气球的理论升速与实际升速是否相同？为什么？ 4、由气球的升速公式讨论影响气球升速的诸因素。 5、试述单经纬仪测风的基本原理，并说明单经纬仪测风中风向、风 速是如何确定的。 6、双经纬仪测风原理和单经纬仪有何不同？它有什么优点？
3、激光云高仪基本原理和结构
激光器测云高 激光器发射光束到云体,反射回来被接收所用的时间为 t,光速为 c,
则
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)
第三章、能见度 1、气象光学视程、白天能见度，有效水平能见 度的定义？
积雪和冻土
1、何谓积雪,气象站积雪的观测项目有那些? 2、常用来观测积雪的仪器有哪些,各有何特点? 3、何谓冻土,用于冻土观测的仪器是什么,有何特点? 4、何谓电线积冰,气象站电线积冰的观测项目有哪些? 5、何谓一次积冰过程,一次积冰过程包括那几个阶段? 6、用于电线积冰观测的主要设备有哪些? 7、影响电线积冰重量的主要因子有哪些?
·提高探测精度难题
1、提高温度观测中防辐射设备的反射率和通风 2、增加湿度元件在低温、低湿条件下的灵敏度 3、降低高空风测量的测风仰角下限
激光雷达探测大气原理
激光雷达探测大气原理
一、激光发射
激光雷达通过发射激光束来探测大气。
激光器产生特定波长的光，经过调制后以脉冲形式发射出去。
根据不同的应用需求，可以选择不同波长的激光，如近红外、中红外、远红外等。
激光束的发射角度和频率可以根据需要进行调整。
二、粒子散射
当激光束在大气中传播时，会与大气中的粒子（如气溶胶、水滴、冰晶等）发生散射。
根据瑞利散射理论，散射光的强度与入射光的波长四次方成反比，因此选择适当的波长可以增强散射信号，提高探测的灵敏度。
散射粒子的尺寸和浓度分布决定了散射光的空间分布和强度，因此通过测量散射光的特性可以反演大气的参数。
三、回波探测
激光雷达通过接收散射光回波信号来探测大气参数。
回波信号的强度、波长和传播时间等参数可以通过光电探测器进行测量。
回波信号的强度与散射粒子的浓度和尺寸有关，波长和传播时间则与大气折射率和消光系数有关。
通过对回波信号的测量，可以获取大气的温度、湿度、气压、气溶胶浓度等信息。
四、数据处理与分析
激光雷达获取的回波信号需要进行数据处理和分析才能得到大气参数。
数据处理主要包括去除噪声干扰、提取有效信号、校正光学系统误差等步骤。
分析则涉及利用物理模型和算法对数据进行反演，得到大气的温度、湿度、气压、气溶胶等参数的空间分布和时间变化。
数据处理和分析的结果可以用于气象预报、空气质量监测、气候变化研究等领域。
综上所述，激光雷达通过激光发射、粒子散射、回波探测和数据处理与分析等步骤来探测大气参数。
这种技术具有高精度、高分辨率和高灵敏度的优点，可广泛应用于气象、环境监测等领域。
大气探测学实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景大气探测学是研究大气状态和变化规律的一门学科，其目的是为了更好地了解和预测大气现象，为气象预报、气候研究、环境保护等领域提供科学依据。
本实验旨在使学生掌握大气探测的基本理论、仪器使用方法和数据处理技能。
二、实验目的1. 理解大气探测的基本原理和方法。
2. 掌握常用大气探测仪器的使用和操作。
3. 学会收集、处理和分析大气探测数据。
4. 培养学生严谨的科学态度和团队协作精神。
三、实验内容本次实验主要分为以下几个部分：1. 地面气象观测（1）实验目的：了解地面气象观测场的基本要求，掌握地面气象观测仪器的使用方法。
（2）实验仪器：百叶箱、温度计、湿度计、气压计、雨量计、风速计等。
（3）实验步骤：① 观察观测场周围环境，了解其选择原则。
② 按照规范要求，布置观测仪器。
③ 观测并记录温度、湿度、气压、降水量、风速和风向等气象要素。
④ 分析数据，计算各项气象要素的平均值、极值等。
2. 温度观测（1）实验目的：掌握温度观测方法，了解温度计的工作原理。
（2）实验仪器：温度计。
（3）实验步骤：① 观察温度计的结构，了解其工作原理。
② 在观测场内，按照规范要求，放置温度计。
③ 观测并记录温度值。
④ 分析数据，计算温度变化趋势。
3. 湿度观测（1）实验目的：掌握湿度观测方法，了解湿度计的工作原理。
（2）实验仪器：湿度计。
（3）实验步骤：① 观察湿度计的结构，了解其工作原理。
② 在观测场内，按照规范要求，放置湿度计。
③ 观测并记录湿度值。
④ 分析数据，计算湿度变化趋势。
4. 气压观测（1）实验目的：掌握气压观测方法，了解气压计的工作原理。
（2）实验仪器：气压计。
（3）实验步骤：① 观察气压计的结构，了解其工作原理。
② 在观测场内，按照规范要求，放置气压计。
③ 观测并记录气压值。
④ 分析数据，计算气压变化趋势。
5. 降水观测（1）实验目的：掌握降水观测方法，了解雨量计的工作原理。
（2）实验仪器：雨量计。
（3）实验步骤：① 观察雨量计的结构，了解其工作原理。
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南京信息工程大学试卷
2012－2013 学年第 2 学期大气探测学II期末课程试卷( A卷)
本试卷共2页；考试时间120分钟；任课教师夏俊荣；出卷时间2013年6月
院专业年级班学号姓名得分
一、填空题:（每空2分，共20分）
1、依据大气探测原理，将大气探测手段可分为和
两种。
2、经纬仪测风是借助仰角、方位角和进行定位，而测风雷达则是借助仰角、方位角和进行定位。
3、云量的观测包括总云量以及两项。
4、我国业务上使用的GTS1型探空仪，其测温传感器是，气压传感器是，湿度传感器是。
5、弹性空盒随气压变化而发生形变，当气压稳定后，其形变仍将继续，这种弹性形变落后于弹性受压作用的现象，称为。
6、日照时数定义为太阳直接辐射辐照度达到或超过W·m-2的各段时间的总和。
二、单项选择（每题2分，共20分）
1、厚而均匀的降水云层，完全遮蔽日月，呈暗灰色，布满全天，常有连续性降水。
如因降水不及地在云底形成雨（雪）幡时，云底显得混乱，没有明确的界限。
这种云是
A. 鬃积雨云
B. 秃积雨云
C. 雨层云
D. 碎雨云
2、类似小块积云的团簇，没有底边，个体破碎如棉絮团，多呈白色。
它是由于气层不稳定，有强烈的乱流混合作用形成。
这种云是
A. 絮状高积云
B. 絮状层积云
C. 絮状高层云
D. 絮状卷积云
3、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。
这种天气现象是
A. 冰粒
B. 露
C. 雨凇
D. 雾凇
4、总辐射表使用，能够阻挡3 µm以上的长波辐射。
A. 双层石英玻璃罩
B. 硅单晶玻璃罩
C. 聚乙烯薄膜罩
D. 铝硅酸盐玻璃罩
5、对于金属电阻温度表，其选用电阻元件的电阻率越大，则其测量灵敏度
A. 越高
B. 越小
C. 没影响
D. 不确定
6、雪（包括霰、米雪、冰粒）覆盖地面达到台站四周能见面积一半以上。
这种天气现象是
A. 吹雪
B. 积雪
C. 大雪
D. 米雪
7、决定气球能否上升的力是
A. 总举力
B. 净举力
C.气球浮力
D. 球皮与附加物的重力
8、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 ~10.0km 以内。
这种天气现象是
A. 沙尘暴
B. 扬沙
C. 浮尘
D. 霾
9、空盒气压表的空盒弹性随温度是变化的，当温度升高时，其弹性
A. 减小
B. 增大
C.不一定
10、当介质温度呈周期性（呈简单的周期为T 、振幅为A 的正弦变化形式，
02sin A T
πτθθ=+）变化时，温度表的表示度也呈周期性变化，其周期 A. 大于T B. 等于T C. 小于T D. 不确定
三、问答题：（共40分）
1、阐述干湿球温度表测湿原理。
（6分）
2、什么是自动气象站？（5分）
3、最低温度表为什么能够测量最低温度？（5分）
4、双经纬仪测风相比单经纬仪测风有何优点？为什么？（6分）
5、当介质温度保持不变时，温度表测量温度的热滞误差有什么特点？（5分）
6、定槽式水银气压表黄铜标尺上的1 mm 长度与实际长度1 mm 是否相等？为什么？（6分）
7、气象能见度（白天，目测）的定义是什么？影响能见度的因子有哪些？（7分）
四、论述题：（10分）
试述如何保证测风仪器的观测资料代表性。
五、计算题：（10分）
某气象站海拔高度450 m。
已知该气象站某时刻本站气压为970.5 hPa，气温为22.5℃,12小时前气温为18.3℃。
请计算该时刻海平面气压。
（拉普拉斯压高公式0h lg 18410(1)273.15
m p h t p =+，p 0为海平面气压，p h 为海拔h处本站气压，t m 为气压表所在高度至海平面之间虚假空气柱的平均温度；虚假空气柱的平均温度递减率为o 0.5/100C m ）γ=。