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。

中云族包括高积云和高层云两属。中云由水滴、过冷水滴与冰晶混合组成。云底高度一般在2500—5000米之间。高层云常产生降水。

高云族包括卷云，卷层云和卷积云三属，云底高度＞5000米。（具体分类，特征，相似云判断在书本23页到32页）

4.形成云的基本过程：云的形成过程是空气中的水汽由各种原因达到过饱和而发生凝结或凝华的过程。水汽要凝结成水滴或凝华成冰晶而形成云，必须具备两个基本条件：一是要有水汽凝结核，二是要有水汽过饱和，二者缺一不可。大气中一般不缺乏凝结核，因此，形成云的最关键问题，还在于应有水汽的过饱和。波状云和荚状云的形成机理也要掌握。

5.云量的观测：云量是指云遮蔽天空视野的成数。云量观测包括总云量和低云量。总云量是指观测时天空被所有的云遮蔽的成数，低云量指天空被低云所遮蔽的成数，均记整数

(1)总云量的观测:

全天无云，总云量记 0；天空完全为云所遮蔽，记10；天空完全为云所遮蔽，但只要从云隙中可见青天，则记10ˉ；云占全天十分之一，记 1；云占全天十分之二，记 2；其余依次类推天空有少许云，其量不到天空的十分之零点五时，总云量也记 0

(2) 低云量的观测: 观测低云量的方法与总云量同.

6.云高的观测：云底距测站地面的垂直距离称为云高。实测云高的几种方法：

（1）气球测定云高：用已知升速的氢气球或氦气球，观测其进入云底（气球开始模糊但未最终消失

的点）的时间，乘以气球升速求得。

（2）云幕灯测定云高：夜间利用云幕灯灯光垂直照射云底，形成一个明显的光点，在距云幕灯已知水平距离的观测点，用仰角器瞄准光点，测得仰角值，根据直角三角形的原理，求算出云高。（3）激光测云仪测云高。

第三章：能见度的观测

1．定义：能见度是能够看到周围景物的程度，指具有正常视力的人在当时的天气条件下观测目标物时，能从背景上分辨出目标物轮廓的最大距离。是反映大气透明度的一个指标。

2.所谓“能见”，在白天是指能够看到和辨认出目标物的轮廓和形体；在夜间是指能清楚地看见目标灯的发光点凡是看不清目标物的轮廓，认不清其形体，或者所见目标灯的发光点模糊，灯光散乱，都不算“能见”。

3.影响能见度的基本因子：大气透明度；目标物和背景的属性；眼睛的视觉性能

4,视亮度对比是指目标物视亮度和背景视亮度之差与两者中较大的一个值之比视亮度对比值越大，越有利于人眼从背景中识别出目标物。

5.我们把人眼能从背景上区分出目标物的视亮度对比的最小值称为“对比视觉阈”，用ε来表示。当K≥ε时，目标物能见，否则，目标物不能见。对于正常视力的人来说，ε的平均值约为0.02

6.气象光学视程（MOR）定义：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。

7.能见度测量方法分为能见度目测法和能见度器测法》

8.能见度目测法在白天采用水平能见度，夜间采用灯光能见距离。（水平）白天能见度是指视力正常(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黑色目标物（大小适中，视角较大）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。8．有效能见度是是指周围视野中二分之一以上的范围都能看到的最大水平距离。

9.能见度仪的种类：（1）透射式能见度仪：透射能见度仪采用测量发射器和接收器之间水平空气柱的平均消光(透射)系数而算出能见度。

（2）散射能见度仪是测量散射系数从而估算出气象光学视程的仪器，可以分为前向散射仪，后向散射仪和侧向式散射仪。重点掌握后向式。后向式散射仪的工作原理：通过探测大气后向散射能量大小推断散射系数。

10.WMO研究表明：在较低气象光学视程下，散射仪测量准确度不如透射仪；散射仪受降水影响较大，且测量值呈现很大的变动性，系统误差较大。

第四章：天气现象的观测

1.天气现象是指发生在大气中和地表中能够直接被人感知的一些物理现象，包括降水、水汽凝结物（云除外）、冻结物、干质悬浮物和光、电的现象，也包括一些风的特征。

2.主要天气现象的特征：

（1）雨：滴状的液态降水，下降时清楚可见，强度变化较缓慢，落在水面上会激起波纹和水花，落在干地上可留下湿斑。

（2）阵雨：开始和停止都较突然、强度变化大的液态降水，有时伴有雷暴。

（3）毛毛雨：稠密、细小而十分均匀的液态降水，下降情况不易分辨，看上去似乎随空气微弱的运动飘浮在空中，徐徐落下。迎面有潮湿感，落在水面无波纹，落在干地上只是均匀地润湿地面而无湿斑。

（4）雪：固态降水，大多是白色不透明的六出分枝的星状、六角形片状结晶，常缓缓飘落，强度变化较缓慢。温度较高时多成团降落。

（5）阵雪：开始和停止都较突然、强度变化大的降雪。