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
大气中的气象观测介绍常用的气象仪器和观测方法
大气中的气象观测介绍常用的气象仪器和观测方法在我们日常生活中，天气对于我们的日程安排和出行计划起着重要的作用。
为了准确预测和了解天气情况，气象观测成为必不可少的环节。
本文将介绍常用的气象仪器和观测方法，帮助我们更好地了解大气状况。
一、温度观测温度是气象观测中最常见的指标之一，常用的温度观测仪器是温度计。
根据观测范围和准确度的要求，温度计有多种类型，例如普通气温计、温度计穿插计及红外线测温仪等。
观测过程中需要注意避开直射日光、防止风速过大以及避免近距离热源的干扰，以获取准确的温度数据。
二、湿度观测湿度是空气中水蒸气含量的指标，也是影响人体舒适度和农林渔业等行业的重要因素。
湿度观测仪器常用的是湿度计，主要有干湿球温度计和电子湿度计等。
观测时需要注意设备的放置高度和环境条件的稳定，避免附近有水源或者引起湿度改变的其他物体。
三、气压观测气压是大气中垂直作用于单位面积上的力的大小，是天气预测的重要参考指标之一。
常用的气压观测仪器是水银气压计和无汞气压计。
观测时需保持气压计垂直并避免与其他物体接触，尽量避免人为操作对气压计产生错误读数。
四、风向观测风向是指风吹来的方向，对于气象和航海等领域有重要的意义。
常用的风向观测仪器是风向标和风向传感器。
观测时需确保风向标稳定且不受高楼、树木等物体的遮挡，以获得准确的风向数据。
五、风速观测风速是指单位时间内气流通过的距离，常用的风速观测仪器是风速计。
根据实际需要，有迎风式风速计、热线风速计等多种类型。
观测时需根据实际情况选择合适的风速计，并尽量避免大风和风向改变时进行观测，以保证数据准确性。
六、降水观测降水是指大气中水分以液体或固态形式从云中降落到地面的过程，常用的降水观测仪器是雨量计。
雨量计的常见类型有翻斗式雨量计、浮动球式雨量计等，观测时需注意观察量表的精细度，并将观测结果及时记录下来。
七、云量观测云量是指天空中云量的百分比，对于天气预报和气候研究有重要意义。
观测云量通常使用肉眼观测和自动观测相结合的方式。
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。
《天气现象观测》课件
收集用户对天气预报的反馈意见，不断改进 和提高预报质量。
05
天气现象与人类生活
天气现象对农业的影响
农业收成
天气现象如降雨、温度、风速等直接影响农作物的生长和收成。适 量的雨水有助于植物生长，高温或低温可能影响作物的成熟度和产 量。
种植计划
农民需要根据天气预报来制定种植计划，选择适合的作物和种植时 间，以充分利用气候条件。
卫星遥感
卫星遥感通过卫星上的传感器探测地球大气的气象要素和 现象，具有覆盖范围广、观测频次高的优点。
气象雷达
气象雷达利用电磁波探测大气中的气象目标，主要用于降 水监测、风场探测、云层高度和厚度探测等。
探空气球
探空气球是一种将气象仪器携带到高空进行观测的气象观 测设备，可获取大气的温度、湿度、压力等数据。
探空气球通过释放探空气球携带的仪器， 在高空中进行大气数据的观测，再通过无 线电传输回地面站。
气象观测设备的使用方法
安装与调试
根据观测场地的实际情况，选 择合适的安装位置，并进行设
备的安装和调试。
数据采集与传输
根据设备类型和观测要素，设 置采集频率和传输方式，确保 数据的实时性和准确性。
数据处理与分析
基于长期积累的气象经验和观 察，对天气进行预测。
人工智能预报
利用机器学习和深度学习技术 ，对大量气象数据进行处理和
分析，进行天气预测。
天气预报的准确性评估
准确率评估
通过与实际观测到的天气情况进行对比，计 算预报的准确率。
预报检验
定期对预报结果进行检验，评估预报方法的 可靠性和稳定性。
误差分析
分析预报结果与实际观测之间的误差，找出 误差来源和改进方法。
《天气现象观测》PPT课件
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。
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这种天线系统的定位精度优于十字正交磁场 天线4~5倍。
Dimensions公司同时把接收频段设在无线 电波成直线传播的VHF波段，大约在 110~118MHz，避免了Impact系统的许 多缺点。
加上加热装置可测降雪量
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7.1 降水量的测量（续）
翻斗式雨量计：
构造 原理
翻斗为两个对称的三角形容器，其 中一个对准接水口，水注满一侧三 角形容器后倾翻，使另一侧三角形 空容器对准接水口，同时倒出所有 雨水。根据设计，一侧容器储水量 可为0.1mm、0.25mm或1mm， 翻斗每翻转一次就出发一个电脉冲， 根据脉冲计数，就可以计算出降水 量。
Step 5: Lightning information delivery
Lightning information is sent to customers across the
country
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Impact探头的不足：
它接收的是闪击电磁波的LF波段信号，以地波 传播为主，因此地形的起伏，下垫面的干湿程 度均会导致传播时间的误差，对仪器的接地要 求很高。
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电场仪
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美国的全国性闪电探测网
超过100个探头，2/3的探头是一种将方位 测定法和时间到达法结合的探头，称作 Impact探头。
Байду номын сангаас 整个仪器还配置有GPS信号接收机，作为精 确的时标信号。
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Step 1: Network of lightning sensors U.S. NLDN consists of more than 100 remote, groundbased Vaisala IMPACT ESP Lightning Sensors
Step 2: Lightning detection Vaisala IMPACT ESP sensors instantly detect the electromagnetic signals given off when lightning strikes the earth's surface
Step 3: Data collection from sensors Vaisala IMPACT ESP sensors send raw data via satellite to the Network Control Center in Tucson, Arizona
Step 4: Lightning data analysis Within seconds, the NCC's central analyzers process information on location, time, polarity, and amplitude of each stroke
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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。
时间到达法：
测定闪击的电磁波从落地点传播到探头所需的时间。
以上两种方法都需要三个以上的测站才能准确定 位。
天气现象的观测
许潇锋
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
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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
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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
4
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
VPF-730 测量能见度,雾浓度，降水类 型，降雨及降雪率。
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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)
工作原理框图7.7 最大探测高度可达7.5km。
Vaisala Ceilometer(model CL31)
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闪电定位技术要求的指标
① 能分辨出云地闪击和云间闪击；对云、对 地闪击应能分辨出首次以及随后各次的闪 击。
② 对于大的闪击，如峰值电流在16KA以上 的闪击探测效率为90%。
③ 闪击落地的定位精确度应到达500m。
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天气现象监测系统
该系统以TRM-ZS1天气现 象监测仪为核心，配以粒 子滴谱分析仪，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。
它没有分辨云内正极性闪电的能力。
弥补：
另1/3探头只有电场天线，只应用时间到达定 位技术的LAPTS探头，它可以探测云地和云内 的闪击。
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法国Dimensions公司的闪电定位
仍是利用方位定位法，但抛弃了十字正交形磁场 天线。
天线组共有8根天线单元，布置在一个圆环上，严 格均匀分布在360度之内，保持各个天线单元相 距在45度。
缺点
不可测量降雪。
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7.1 降水量的测量（续）
光学雨量计：
工作原理：
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。
光学雨量计的结构图
10
(英国)体积小，重量轻且抗躁的
HSS VPF-700最初是由军事上对战 术现场天气传感器的要求而开发出 来的。在任何的天气条件下，传感 器均提供长期的稳定性及高精度测 量;无论是安装在极地，海上,或沿着 当地的高速公路。