大气探测复习提纲.pdf

1 《大气探测》复习题参考答案第一章绪论1． 大气探测学研究的对象、范围和特点是什么？ 答：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 系统的连续的观察和测定，并对获得的记录进行整理研究范围是近地层大气、 高空大气以及一些特殊区域的大气（如大气边界层，城市热岛环流，峡谷风场， 海陆风场等）大气探测的特点：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 近几十年来，作为主动遥感的各种气象雷达探测和作为被动遥感的气象卫星探 测，以及地面微波辐射探测等获得较多信息的大气探测方法，正在逐步进入常规 大气探测领域 这些现代大气探测技术应用于大气科学的研究领域，极大的丰富 了大气探测的内容 3． 简述大气探测原理有那几种方法？ 答：①直接探测将探测元件直接放入大气介质中，测量大气要素应用元件的 物理、化学性质受大气作用而产生反应作用的原理 ②遥感探测 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，分为主动遥感和被动遥感 ③施放示踪物质 向大气施放具有光学或金属性质的示踪物质，利用光学方法或 雷达观测其随气流传播和演变规律，由此计算大气的流动状况。

④模拟实验有风洞模拟和水槽模拟风洞模拟大气层边界层风、 温及区域流场 状况水槽模拟大气层环流、洋流、建筑物周围环境流场特征可调控温度场， 模拟大气边界层的温度层结 4． 大气探测仪器的性能包括那几个？ 答：①精确度即测量值与实际值的接近程度又包括仪器的精密度和准确度 精密度考察的是连续测量值彼此相互间的接近程度准确度考察的是测量值与实 际值的接近程度探测仪器的精确度取决于感应元件的灵敏度和惯性 ②灵敏度即单位待测量的变化所引起的指示仪表输出的变化 ③惯性（滞后性）即仪器的动态响应速度具有两重性，大小由观测任务所决 定 ④分辨率即最小环境改变量在测量仪器上的显示单位 ⑤量程即仪器对要素测量的最大范围取决于所测要素的变化范围 5． 如何保证大气探测资料的代表性和可比性？ 答：代表性分为空间代表性和时间代表性要保证大气探测资料的空间代表性， 原则上要确定台站地形具有典型性站址的选择、 观测站的建立要防止局地地形 地物造成大气要素不规则变化一般说来，平原地区的台站资料代表性较好，山 区、城市台站资料代表性较差 要保证时间代表性， 则要保证大气要素观测的同 时性要保证大气探测资料的可比性，则要求观测时间、观测方法、仪器类型、 观测规范、站台地理纬度、地形地貌条件等的一致性。

6. 谈谈你对物理学原理与工程技术的理解或认识？ 7. 通过大气探测的学习，谈谈您对气象探测仪器研制的认识？ 8．怎样理解应用和工程技术的关系？2 第二章温度的观测1．什么叫温标？常用温标有哪几种？如何换标？ 答：温标是为了定量地表示温度,而选定的一个衡量温度的标尺 常用温标有：开尔文温标（绝对温标）(K)；摄氏温标(℃)；华氏温标 (F) 换标公式为： K——C 换算： K = C + 273.15；C = K - 273.15 C——F换算：5329CF9325FCK——F换算：532273.159KF9273.15325FK2．试述玻璃温度表测温原理 答：液体玻璃温度表的感应部分是一个充满液体的玻璃球，示度部分为玻璃毛细 管由于玻璃球内的液体的热膨胀系数远大于玻璃，当温度升高时，液体柱升高， 反之下降液柱的高度即指示温度的数值设0 ℃时表内液体的体积为 V0，此 时球部和这段毛细管的容积也为V0，当温度升高 Δt 时，毛细管中液体柱的长度变化为ΔL，则体积的改变量为：0VtSL式中 μ 为液体的热膨胀系数 ; γ 玻璃球的热膨胀系数 ;S 为毛细管的截面积将上式改写成0VLtS等式左边称作温度表的灵敏度。

表示温度改变1℃引起的液体高度变化，灵敏度 高的仪器，刻度精密3．最高最低温度标测温原理 答：最高温度表： 毛细管较细， 液体为水银在玻璃球部焊有一根玻璃针，其顶端伸至毛细管 的末端，使球部与毛细管之间的通道形成一个极小的狭缝升温时，球部水银膨 胀，水银热膨胀系数大于玻璃热膨胀系数，水银被挤进毛细管内；但在降温时， 毛细管内的水银不能通过狭缝退回到球部，水银柱在此中断因此，水银柱顶可 指示出一段时间内的最高温度 最低温度表： 毛细管较粗， 内装透明的酒精，游标悬浮在毛细管中，观测时将游标调整到 酒精柱的顶端， 然后将温度表平放 升温时，酒精从游标和毛细管之间的狭缝过， 游标不动；温度下降时，液柱顶端表面张力使游标向球部方向移动，因此，游标 指示的温度只降不升，远离球部的一端将指示出一定时段的最低温度7．说明温度热滞系数的物理意义及特性3 答:热滞系数物理意义：元件在d的时间内与周围介质交换的热量为：dQ = - hs(T -θ )dτ其中： T:元件温度； θ：环境温度； S：有效散热面积； h：热交换系数 元件得到（或失去）热量dQ 后，增（或降）温 dT ，则有： dQ = CMdT 其中 C 为比热； M 为元件的质量。

合并上面两式，移项得：()dThsTdCM令：1()hsCM为热滞系数，则：1()dTTdλ的单位为秒热滞系数特性：元件的热容量越大，散热面积越小，则λ越大热交换系数 h 的 大小取决于环境介质性质和通风量8．如何测定温度表的热滞系数? 答：测温元件温度和介质温度的差值降至初始差值的36.8%时的时间为λ也就是说 t -θ的改变量达到了起始差值的11e，即63.2%时所需要的时间为λ这个时间常数在实验中可以用这样的方法来测定：把温度表加热 （或冷却）到高于（或低于）介质温度若干度后， 把它放入介质中， 然后用秒表测定温度变化到36.8%的时间，这个时间就是该温度表的热滞系数值9．一支热滞系数为 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？ 解: T-θ 为感应元件温度与环境温度之差, 003020lnln100ln460.528min.0.1ttstt即约需要 8 分钟通风后即可读取数据 . 10．百叶箱气温日变化振幅 A0 =10℃，要求日振幅误差小于0.1 ℃，计算热滞系 数解：由1222 0/14/AAp得：22 1/2210.000.14(1)10.0086400?λ= 1960s ≈33min 即热滞系数大约为 33 分钟。

11．气温测量中防止辐射误差方法有主要哪几种？ 答：防止辐射误差的方法主要有: 4 1.屏蔽技术 :使太阳辐射，地面反射辐射不能直接照射到测温元件上百叶箱， 各种类型的防辐射罩） ; 2.增加元件的反射率 (热敏电阻涂成白色 ); 3.人工通风 ,加快元件散热 (阿斯曼通风干湿表 ); 4.采用体积小 ,并具有较大的散热系数的测温元件第三章湿度的观测2．干湿球温度表A 值与哪些因素有关？答：从 A 值的定义：1 0.622whAL T可知，热扩散系数 h 和水汽扩散系数k 是通风速度的函数，所以，A 值必然与风速有关4455.931 101.35 10/4.80 10/Avvd=10mm 4556.403 104.3 10/5.15 10/Avvd=4mm式中 V的单位为 m/s, 在 p=1013hPa ，T=17 C，Tw=11 C条件下的实验结果由上述公式得： A 值随风速变化大，风速增加，A 迅速减小；但是 V>3m/s 时，A 基本不变； 不同类型的温度表 A 值有差异，但是在风速高的时候，差异很小；元件的特征 尺度d 越小， A 随风速的变化越小4．简述露点仪的测量原理。

答：若使空气通过一个光洁的金属镜面时等压降温，直到镜面上出现露 （或霜）， 读取这瞬间的镜面温度，就是露点（或霜点）温度如图所示：先降温，镜面出现露点时，记为：1dT再升温，最后一个露珠消失时，记为：1dT这是一次完整记录，一般5 次取平均：11,55ddiddiTTTT2dd dTTT即得到露点温度第4 章 大气压力的观测2. 水银气压表误差主要有哪些？说明原理答：①仪器误差 由于制造条件的技术及材料的物理特性等因素，导致水银气压表具有一定的仪器 误差气压表主要的仪器误差有：1、仪器基点和标尺刻度不准确；2、真空度不 良；3、毛细管液面张力误差5 ②温度误差： 铜尺的长度随温度变化的伸缩带来的误差 ③气压表读数的重力误差H0 (0, g ,h) ?还需订正到标准状态下即H h (0,45 ,0) ：其中,45045,0(0,,0) (0,, )hhgHg Hghg由于纬度和高度不同，会造成g 值的差异因而重力订正分纬度重力订正和高 度重力订正第5章 风的观测1. 旋转式风速表主要有哪几种？简述它们的测量原理答： 旋转风速表的感应部分是一个固定在旋转轴上的感应部件，固定在旋转轴上 在稳定的风力作用下， 感应部件受到扭力矩而开始旋转， 转速与风速成一定关系。

因此，测量转速可以得到风速感应部件有风杯式和螺旋桨式两种，风杯式绕竖 直轴转，螺旋桨式则安装在支架的水平轴上，支架可绕竖直轴， 随风向变化转动 旋转风速表主要有以下几种： ①. 蜗杆风速表：根据齿轮转速与风速的关系，测量转速，得到风速； ②. 电感式旋转风速表：将转速转化为电感、电压来测量； ③. 光电式旋转风速表：将转速测量转化为光电频率的测量； ④. 悬浮式旋转风速表：将光电式旋转风速表的转轴悬浮起来，减小摩擦第7 章 降水和蒸发的观测1．我国气象台站降水观测包括哪三个要素？它们的单位是什么？ 答： 降水量：降落在地面上未经蒸发、渗透或流失的液态或固态降水的积水量 以积水的深度表示，单位为mm，取一位小数 降水时数：降水持续的时间，以h,min 为单位 降水强度：单位时间内的降水量，以mm/h 为单位 2．降水观测的仪器主要有哪三种？ 答：降水观测的仪器主要有雨量器、虹吸式雨量计、翻斗式雨量计 雨量器包括：（ 1）雨量筒：用于承接降水量；（2）雨量杯：用于测量降水量 虹吸式雨量计包括：承接口、漏斗、自记系统（自计钟、自记纸、自记笔）、浮 子、浮子室、虹吸管、盛水器等 翻斗式雨量计由感应器、记录器、电源组成; 第7 章第 3节 能见度的观测1． 影响能见度的因子有哪些？ 答：影响能见度的因子有大气透明度、目标物和背景的亮度对比和观测者的视力 指标——对比视感域 ε。

大气透明度是影响能见度的主要因子大气中的气溶胶 粒子通过反射、吸收、 散射等机制削弱光通过大气的能量导致目标物固有亮度 减弱所以，大气中杂质愈多，愈浑浊，能见度就愈差在大气中目标物能见与 否，取决于本身亮度，又与它同背景的亮度差异有关比如，亮度暗的目标物在 亮的背景衬托下，清晰可见；或者亮的目标物在暗的背景下，同样清晰可见6 表示这种差异的指标是亮度的对比值K在白天当，当 K=0 时，难以准确辨别目 标物当 K 逐渐增大，即亮度差异逐渐增大，当K 值增大到某一值时，才能准 确地辨别目标物这个亮度对比值叫做对比视感域，用ε表示 2． 气象能见度的定义是什么？ 答：影响目标物能见度的因子很多，而气象工作中，需要能见度只反映大气透明 状况，这就必须选定和统一实行某种观测方法，以固定其它因子， 使测定的最大 水平能见距离只表达大气透明程度的单一因子影响这样测出的能见度是气象能 见度气象能见度分白天气象能见度和夜间气象能见度 6．请写出人眼所见目标物的总视亮度方程(3.12)，并说明方程各项的意义答：人眼所见目标物的总视亮度方程为：00(1)LL LLLHBBBB eBeLB 为距离 L 内所有空气的气幕光视亮度。

HB 为水平天空的视亮度，目标物固有视亮度为0B；通过距离 L 的空气层后减为0 LB, σ 为大气层消光系数， 单位为 cm-1 7．请写出目标物一水平天空背景亮度对比度衰减规律。