气象学与气候学试验指导
. 气象学与气候学实验指导气象学与气候学实验指导 前言:根据高等专科师范院校地理系教学大纲的要求,为了配合《气象学与气候学》的 教学,帮助学生掌握气象观测、天气图分析的技能,了解天气预报的方法, 并能进行气候资 料的统计和气候调查,编写了《气象学与气候学实习》试用教材。本教材包括三部分内容: 一是气象观测:着重介绍地面气象要素(包括气温、湿度、气压、风、云、天气现象、能见 度等)的观测;二是天气预报简介:如何看电视中的天气预报,天气预报中的符号,如何看 天气预报图;三是气候资料整理和气候调查。 一·观测场地的要求: 1、观测的目的: (1)通过大量的、系统的、连续的观测,掌握大气中不断发生的各种物理现象和物理 过程的基本规律和特点,并将所观测的资料进行分析综合整理得出正确的结论。 (2)通过观测使学生熟悉气象观测仪器的使用,同时加深和验证课堂上所学的内容。 (3)通过观测初步学会气象观测的基本技能和方法。 (4)通过观测初步学会建立小型气象园的步骤、要求等。 2、环境要求: 场地代表本地区较大范围气象要素特点和天气、 气候特征的地方, 避免局部地形的影响。 一般要求场地平坦空旷, 四周没有高大建筑物、树林和大水池的地方。 观测场地的边缘与四 周孤立障碍物的距离,至 少是该障碍物高度的三倍以上,成排的障碍物,至少是该障碍物 高度的 10 倍以上,四周不应种高秆作物,以保证气流的通畅。 3、场地大小的要求: 观测场地大小应为25×25m2;如果条件限制,可为16(东西向)×20(南北向)m2。 Word 资料 . 中学气象园的大小可根据学校场地的条件而定,尽可能符合国家气象局的规定,可采用 16×20m2 的面积,但不要小于 5×4m2,否则仪器相距太近,相互遮挡,影响观测质量, 而且影响活动的进行。 4、观测场内的要求: 观测场地要求平整,不应有洞穴、坑洼, 突起的地方,否则仪器安置不易达到水平的要 求。由于一般地区下垫面绿色植物分布的面积最广, 所以观测场内应种植浅草, 土壤应保持 当地的结构特征,同时在场内要铺设0.3-0.5 米宽的小路(不能用沥青铺面) ,保持场内整 洁,方便行走,以免踏平草层。为了保护场内仪器设备,观测场四周应设高度为 1.2 米的稀 疏围栏(铁丝网、铁栏杆、竹围栏等),保持气流通畅。围栏的北面正中开一个小门,方便出 入。要保持场内整洁,当草高超过 20 厘米时,要剪短,将草及时运出场地。在冬季降雪时, 除小路和百叶箱顶壁的积雪可以清除外,场内积雪应保持原状,使其自然融化。 二·观测场内的仪器的安置 观测场内仪器的安置应当保持一定距离,互不影响,具体要求如下: 1.仪器高的安排在北面,低的安在南面,东西成行,大体对称。 2.仪器设备应安置在东西走向的小路的南侧,便于观测人员观测时能迅 速从北面接近仪器。观测次数多的仪器,尽量接近中间小路。 3.百叶箱内的温度表安置的高度规定为1.5 米。 4.测量降雨量的雨量器的安置高度规定为70 厘米。 5.测量风的仪器安置在距地面10 米以上。 6.观测场内的日射、日照仪器应在开阔的地方,并放在平台上。而且日 射仪器事先需要测定反射率。 三·观测时间 Word 资料 . 1.每日以北京时间 02、08、14、20 时进行四次气候观测,部分观测站、哨仅进行08、 14、20 三次气候观测。 2.定时观测项目表 时间 02 20 0814 0814 80 云、能见度、天 观测 时间 气现象、空气的 温度、湿度、风、 气压、0-40 厘 米地温 降水、冻土、 雪深、雪压、 地 面 最 低 温 度 - 降水、蒸发、最高、最 低气温和地面最高、 最日 照 计 低气温, 并调整观测表换纸 放回原位 20日落后 320厘 米地温、 换温度、 气压、 湿 度 自 记 纸 3.温度、湿度气压等要素尽可能接近正点观测,而目测项目如云、能见度等可在正点观 测前进行观测。 4.气象要素均以北京时间20 时日界,自记记录以24 时为日界,日照计以日落为界。 5.中学气象园观测项目, 每天观测三次, 在不影响教学工作的前提下, 可以提前一小时, 在 07、13、19 时观测。 实验二空气温度的观测 空气温度是表示冷热程度的物理量。 它是最基本的气象要素之一。 大气中所发生的热力 过程和许多天气现象都与大气温度有密切关系。同时,气温也是构成一地气候的重要因素, 特别是农作物的生长、发育与气温、地温有着密切的关系。 为了能定量的表示温度, 就必须选定一个衡定温度的标准尺度, 简称温标,我国采用的 是摄氏温标(℃) ,它是以标准大气压力下的纯水的冰点为0o,沸点定为 100o,以冰点和 沸点作为两个基点,其间划分成100 等分,每等分称为1o。 Word 资料 . 一·测温原理 任何物质温度变化都会引起它本身的物理特征与几何形状的改变。利用物质这一特性, 确定它与温度间的数量关系, 就可以作为测温仪器的感应部分, 制成各种各样的温度表。 常 用的温度表有以水银或酒精为感应液的玻璃液体温度表。 水银和酒精都具有比较明显的热胀冷缩的特性。 水银和酒精相比较, 具有导热快,比热 小,易提纯,沸点高(356.9℃)蒸汽压小,不与玻璃发生浸润作用等优点,所以用水银用 感应液的温度表灵敏度和精确度都较高。但是由于水银冰点比酒精高(-38.9℃) ,测定低 温不适宜,而酒精冰点低(-117.3℃) ,用来测定低温比较好。但酒精本身具有膨胀系数 不够稳定,纯度较差,容易蒸发,以及与玻璃起浸润作用等缺点,所以一般情况下,不使用 酒精温度表,只有在气温低于-36℃时,才按照《地面气象观测规范》规定使用酒精温度 表。因此,除了最低温度表用酒精作为感应液外,一般温度表多用水银。 当温度表与空气接触时, 球部与空气间便发生热量交换。 如果空气湿度升高,温度表球 部便吸收空气中的热量,球部的玻璃和水银(酒精)都受热而膨胀,然而水银(酒精)膨胀 量远比玻璃大,所以一部分水银(酒精)被迫进入毛细管中,于是毛细管内水银柱便随之升 高,直到热量交换平衡时为止。这时水银柱(酒精柱)随之下降。反之,气温降低时,毛细 管内的水银柱(酒精柱)随之下降,直到热量交换平衡为止。 因此,温度表水银柱(酒精柱) 的示度也能表示气温的高低。 二·几种液体温度表 1. 普通温度表(干湿球温度表) 普通温度表是由球部、套管、白磁刻板及顶部所组成的水银温度表。它的特点是: 如前 所述毛细管内水银柱的示度, 随着被测物的温度变化而变化。 因而可以测出任意时刻被测物 Word 资料 . 的温度。气象站、哨是用一对规格相同的普通温度表测定空气的温度和湿度, 因此又称为干 湿球温度表。 2. 最高温度表 最高温度表也是一种水银温度表。用以测定一定时间内的最高温度。它与普通温度不同 的地方在于球部。最高温度表的球部有一玻璃针, 伸入毛细管,使球部与毛细管之间形成一 窄道。温度升高时,球部水银体积膨胀,压力增大,迫使水银挤过狭管回至球部,因而水银 柱就在狭管处断裂, 于是狭管以上这段水银柱的顶端, 就保持在过去一段时间内温度表所感 受到的最高温度示度上。 最高温度表为了防止重力作用, 应水平安放,为了防止水银柱滑向 头部,也可将头