大气探测学复习 第四章 温度
大气探测学：04第四章 空气温度的观测
7
4.1 概 述
➢ 观测意义：
（1）温度是基本的气象要素之一，大气中发生的热力过程、动力过 程和水汽相变过程都与空气的温度有着密切的关系。
（2）空气温度每时每刻都在影响人们的生活、工作及一切活动，特 别是灾害性气温（霜冻、持久的异常低温、酷暑干旱中的持久异常 高温）常会给工农业带来损失。
24
4.3 双金属片温度计
如果固定双金属片的一 端，另一端作为自由端 可以随温度变化自由移 动，那么自由端的位移 量和温度的变化是何关
系呢 ?
25
4.3 双金属片温度计
设温度为零度时，双金属片是平直的，其长度为L0，当 温度为ｔ时，双金属片产生了弯曲，由于两个金属片的 膨胀系数不一样，因此，其长度分别为：
2为热电偶温度表。
➢热电原理：
若将两个不同的金属导体，连接成一个闭合
t1＜t2
t1
回路。由于不同导体的自由电子密度不同，
在接触处就会发生电子的扩散，若两端接触
点的温度不同，就会产生温差电动势，回路
中就有电流产生。接触点的温差越大，回路 A（正导体）
4
4.1 概 述
➢ 三种温标间的换算关系：
t 5 ( 32) 9
T 273.15 t
5
4.1 概 述
➢ 测温方法：
（1）直接接触的测温方法：常规测温仪器有温度表和 温度计两类，都是将仪器的感温元件和被测物体接触， 待两者达到热平衡时，测得感温元件的形体和特性变 化，从而可知被测物体的温度。
25如果固定双金属片的一端另一端作为自由端可以随温度变化自由移动那么自由端的位移量和温度的变化是何关系呢26设温度为零度时双金属片是平直的其长度为l温度为t时双金属片产生了弯曲由于两个金属片的膨胀系数不一样因此其长度分别为
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）。
大气探测学知识点总结表
可直接测Td
高级露点仪精度高
低温低湿精度高
高级露点仪贵！
体积大耗电多
红外水汽分析仪
水汽吸收红外光
光源、滤光片、气室、过滤器
1、其他气体对红外光干扰（CH4，CO2）--选其他气体不影响的光谱
2、不洁空气中粒子对红外光的散射、吸收—过滤器
3、温度—光源温度（或电压电流变化）--红外光不稳定------参比室
热电堆型
黑白型：受环境影响小
全黑型：受自身温度影响大
光电池型
六、气压的测量
名称
原理
结构
误差来源
优点
缺点
水银气压表
动槽静槽托里拆利
45N，0℃，海平面
1、读数误差
2、温度订正
3、气流扰动
简单
精确
空盒气压表
1、温度影响
2、滞后误差大
3、
一段时间内变化过程
自动测量
沸点气压表
1、气压差不大时沸点差不大
精度低
二、温度探测仪器
名称
原理
结构
误差来源
优点
缺点
玻璃液体温度表
液体热胀冷缩
感应部分、刻度部分、玻璃外套管
1、基点的永恒位移
2、球部变形引起的误差
3、刻度误差
精度高
稳定性好
不能自动测量
热电偶温度表
热电效应，由温差的存在产生电流
铜和康铜
1、材料不均一
2、有附加的电动势
3、金属丝导热误差
自动测量
体积小
响应快
线性度好
2、表面不干净
3、温度影响
4、溶液被直流电电解
自动电测量
误差大
使用不方便
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。
（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。
大气探测学复习题带答案
大气探测学复习题带答案一、单项选择题1. 大气探测学主要研究的是什么？A. 大气层的结构和组成B. 大气中各种物理现象C. 大气探测技术和方法D. 大气中化学成分的分析答案：C2. 气象站通常测量哪些基本气象要素？A. 温度、湿度、气压和风速B. 温度、湿度、气压和降水量C. 温度、湿度、风向和风速D. 温度、湿度、气压和风向答案：A3. 雷达在大气探测中的主要作用是什么？A. 测量大气温度B. 测量大气湿度C. 监测大气中的云和降水D. 测量大气中的化学成分答案：C4. 卫星遥感技术在大气探测中的优势是什么？A. 覆盖范围广B. 数据实时性强C. 可以穿透云层D. 所有选项都是答案：D5. 地面气象站的观测数据主要用于哪些方面？A. 天气预报B. 气候研究C. 环境监测D. 所有选项都是答案：D二、多项选择题1. 大气探测学中常用的探测仪器包括哪些？A. 风速计B. 温度计C. 气压计D. 湿度计答案：ABCD2. 以下哪些是大气探测中常用的数据来源？A. 地面气象站B. 气象卫星C. 气象雷达D. 浮标站答案：ABCD3. 大气探测学中，哪些因素会影响气象观测数据的准确性？A. 仪器精度B. 观测人员的技术水平C. 环境因素D. 数据处理方法答案：ABCD三、判断题1. 大气探测学是一门综合性学科，涉及物理学、化学、数学等多个领域。
（对）2. 气象站的观测数据只能用于天气预报，不能用于气候研究。
（错）3. 卫星遥感技术可以提供全球范围内的连续观测数据。
（对）4. 雷达技术不能用于探测大气中的云和降水。
（错）5. 地面气象站的观测数据对于环境监测没有价值。
（错）四、简答题1. 请简述大气探测学的主要研究内容。
答：大气探测学主要研究大气探测技术和方法，包括气象要素的观测、数据采集、处理和分析等。
2. 描述气象站观测的基本气象要素及其重要性。
答：气象站观测的基本气象要素包括温度、湿度、气压和风速。
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。
大气探测学复习 第四章 温度
大气探测学复习第四章温度温度：从宏观上讲，温度是反映物体冷热程度的一个物理量；从微观上讲，温度是描述大量分子运动平均动能的一个物理量，也就是说它反映了大量分子无规章运动的强烈程度。
温度表测温原理达到热平衡的不同物体具有相同的温度。
温标：衡量温度的尺度。
换算：t=5/9(τ-32）T=273.16+t热平衡当两个冷热不同的物体互相接触时就会发生热传导现象，较热的物体总是将热量传送到较冷的物体，直到这两个物体的冷热程度相同为止。
地温测量内容地表温度，地表最高最低温，5,10,15,20厘米地温(曲管地温表)，40,80,160,320厘米地温(直管地温表)气温测量内容地面气温,高空气温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转变引起的体积膨胀，从液柱位置的变化来测定温度的优缺点：水银不沾湿玻璃，不易变质，易得到纯度高的，酒精简单沾湿玻璃，易变质，不易制取纯度高的最高温度表最高温度表的构造与普通温度表不同，它的感应部分内有一玻璃针，伸入毛细管，使感应部分与毛细管之间形成一窄道。
当温度上升，感应部分水银体积膨胀，挤入毛细管；而温度下降时，毛细管内的水银，因为通道窄，不能缩回感应部分，因而能指示出上次调节后这段时光内的最高温度。
最低温度表最低温度表中的感应液是酒精，它的毛细管内有一哑铃形游标。
当温度下降，酒精柱相应下降，酒精柱顶端张力带动游标下降；当温度升高，酒精膨胀，酒精柱经过游标周围渐渐升高，而游标仍停在原位置，因此它能指示上次调节以来这段时光内的最低温度。
热滞现象因为温度表在与被测介质建立热平衡需要一定的时光，所以温度表反映出介质的温度变化，总是落后于实际变化的，温度表的这种性质称为热惯性或热滞现象，由此引起的误差称为热惯性误差或热滞误差.热滞系数值大小与哪些因素有关？和温度表在时光dτ内汲取（或损失）的热量，热交换系数，实现热量交换作用的温度表的表面积，温度，介质温度有关。
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温度：
从宏观上讲，温度是反映物体冷热程度的一个物理量；从微观上讲，温度是描述大量分子运动平均动能的一个物理量，也就是说它反映了大量分子无规则运动的剧烈程度。
温度表测温原理
达到热平衡的不同物体具有相同的温度。
温标：
衡量温度的尺度。
换算：t=5/9(τ-32） T=273.16+t
热平衡
当两个冷热不同的物体相互接触时就会发生热传导现象，较热的物体总是将热量传送到较冷的物体，直到这两个物体的冷热程度相同为止。
地温测量内容
地表温度，地表最高最低温，5,10,15,20厘米地温(曲管地温表)，40,80,160,320厘米地温(直管地温表)
气温测量内容
地面气温,高空气温
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
优缺点：水银不沾湿玻璃，不易变质，易得到纯度高的，酒精容易沾湿玻璃，易变质，不易制取纯度高的
最高温度表
最高温度表的构造与一般温度表不同，它的感应部分内有一玻璃针，伸入毛细管，使感应部分与毛细管之间形成一窄道。
当温度升高，感应部分水银体积膨胀，挤入毛细管；而温度下降时，毛细管内的水银，由于通道窄，不能缩回感应部分，因而能指示出上次调整后这段时间内的最高温度。
最低温度表
最低温度表中的感应液是酒精，它的毛细管内有一哑铃形游标。
当温度下降，酒精柱相应下降，酒精柱顶端张力带动游标下降；当温度上升，酒精膨胀，酒精柱经过游标周围慢慢上升，而游标仍停在原位置，因此它能指示上次调整以来这段时间内的最低温度。
热滞现象
由于温度表在与被测介质建立热平衡需要一定的时间，所以温度表反映出介质的温度变化，总是落后于实际变化的，温度表的这种性质称为热惯性或热滞现象，由此引起的误差称为热惯性误差或热滞误差.
热滞系数值大小与哪些因素有关？
和温度表在时间dτ内吸收（或损失）的热量，热交换系数，实现热量交换作用的温度表的表面积，温度，介质温度有关。
金属电阻温度表原理
金属或合金的电阻随温度变化的特性。
双金属片测温原理是什么？试从测温公式讨论如何提高双金属片的测温灵敏度？
双金属片是将两种膨胀系数不同的金属片焊接在一起。
如果膨胀系数大的金属片在下面，膨胀系数小的金属片在上面，当温度升高时，双金属片将成凹形，温度降低时成凸形，随着温度的变化，双金属片的曲率也就随之变化，这样就可利用双金属片曲率随温度变化的特性来测量温度。
热电偶测温原理
将两个不同的金属导体连接成一个闭合回路。
若两端接触点的温度不同，就会产生温差电动势，回路中就有电流产生。
接触点的温差越大，回路中电动势也就越大，这种现象叫热电现象。
测温方法主要有哪两种？
一种是测定热电偶回路中温差电动势的电位计法；另一种是测定热电偶回路中电流的检流计法
金属电阻温度表与热敏电阻温度表的测温特性有何不同？
金属电阻温度表:金属导体电阻的阻值随温度的升高而增大根据电阻和温度的这种关系，只要测定金属电阻的阻值，就可知导体所处环境的温度。
半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，因此它具有负温度系数,根据电阻和温度的这种关系，只要测定电阻的阻值，就可知半导体所处环境的温度。
常用的金属电阻温度表使用的金属是哪一种，为什么？
铂,铂电阻的性能稳定，电阻率大,易于提纯，而且电阻与温度的线性关系较好，工艺性能也好，可以加工成极细的铂丝，常用来制作标准温度表。
温度表在介质温度保持不变、呈线性变化或周期性变化时，其热滞误差各有何特点？
不变：(t-θ)/(t0-θ)=e-τ/λτ一定时，λ愈小，ｔ愈趋近于θλ一定时，τ愈长，ｔ愈趋近于θτ＝λ时，ｔ－θ＝ (t0－θ)ｅ－1
线性：介质温度呈线性变化时：θ=θ0+βτ式中β=dθ/dτ是介质温度的变化率，是一个常数,设初始条件τ＝0时，t＝t0 =θ0 ，则
t-θ=-βλ(1-e-τ/λ) 当τ/λ＞5 ，即感应时间远大于热滞系数λ时，上式简化为ｔ－θ＝－βλ，说明ｔ－θ为一常数，且βλ的乘积越大，热滞误差越大；β为正时，ｔ<θ，即仪器温度示度偏低，β为负时，ｔ>θ，即仪器温度示度偏高。
周期:介质温度呈简单的周期为Ｔ、振辐为Ａ的正弦变化形式时，θ=θ0+Asin(2πτ/T)设初始条件τ＝0时，ｔ＝θ，则
（1）温度表示度也呈周期性变化，其周期也是Ｔ
（2）温度表示度的振辐小于介质温度的振辐，为介质振辐的
（3）温度表示度有位相落后，其落后相角为从以上分析可以看出，只有当Ｔ>>λ时，示度的变化才能充分接近实际温度的变化。
13、为什么地表温度的测量要比空气温度的测量复杂？
地表面及贴地层的温度梯度往往很大，要使传感器只与土壤表面进行热交换，而不受地表面以下土壤或贴地层空气的影响是不可能的。
防辐射问题不能用遮蔽阳光的方法，否则遮蔽处的热交换状况与周围地表将有所不同，而不加遮蔽则阳光直射造成辐射误差影响增大。
即使同一块地面（裸地），由于地表不同部位的物理、化学性能的差别以及平整度和土壤颗粒大小不同，测出来的温度也会有较大的差别。
测量土壤表面温度理想的仪器是非接触式的红外辐射计。
世界各国对地表温度测量仪器的安装方法不尽相同，有的将传感器直接放在地面；有的将传感器的一半埋在地中一半暴露在空气中；还有的则不进行土壤表面温度观测。
测量地中温度相对较容易和准确。
因为温度传感器埋入地中只与周围土壤进行热交换，不受其他条件影响，同时深度越深地中温度变化越缓慢。