天氣現(xiàn)象的儀測

1、1天氣現(xiàn)象的觀測2本章要求n掌握天氣現(xiàn)象的觀測方法掌握天氣現(xiàn)象的觀測方法n掌握雨量計的基本原理和結(jié)構(gòu)掌握雨量計的基本原理和結(jié)構(gòu)3主要內(nèi)容n降水量的測量降水量的測量n激光云高儀激光云高儀n閃電定位系統(tǒng)閃電定位系統(tǒng)n其它天氣現(xiàn)象其它天氣現(xiàn)象4序n云和天氣現(xiàn)象這類目測內(nèi)容將改為儀器觀云和天氣現(xiàn)象這類目測內(nèi)容將改為儀器觀測測n天氣現(xiàn)象大致分為六類：天氣現(xiàn)象大致分為六類：n地面凝結(jié)地面凝結(jié)n降水降水n霧霧n雷電雷電n光光1.強風相關(guān)強風相關(guān)5天氣現(xiàn)象n雨雨n滴狀的液態(tài)降水，下降時清楚可見，強度變化滴狀的液態(tài)降水，下降時清楚可見，強度變化較緩慢，落在水面上會激起波紋和水花，落在較緩慢，落在水面上會激起波紋

2、和水花，落在干地上可留下濕斑。干地上可留下濕斑。n陣雨陣雨n開始和停止都較突然、強度變化大的液態(tài)降水，開始和停止都較突然、強度變化大的液態(tài)降水，有時伴有雷暴。有時伴有雷暴。6n毛毛雨毛毛雨n稠密、細小而十分均勻的液態(tài)降水，下降情稠密、細小而十分均勻的液態(tài)降水，下降情況不易分辨，看上去似乎隨空氣微弱的運動況不易分辨，看上去似乎隨空氣微弱的運動飄浮在空中，徐徐落下。飄浮在空中，徐徐落下。n迎面有潮濕感，落在水面無波紋，落在干地迎面有潮濕感，落在水面無波紋，落在干地上只是均勻地潤濕地面而無濕斑。上只是均勻地潤濕地面而無濕斑。7n雪雪n固態(tài)降水，大多是白色不透明的六角分枝的星狀、六固態(tài)降水，大多是白色

3、不透明的六角分枝的星狀、六角形片狀結(jié)晶，常緩緩飄落，強度變化較緩慢。角形片狀結(jié)晶，常緩緩飄落，強度變化較緩慢。n溫度較高時多成團降落。溫度較高時多成團降落。n陣雪陣雪n開始和停止都較突然、強度變化大的降雪。開始和停止都較突然、強度變化大的降雪。n雨夾雪雨夾雪n半融化的雪半融化的雪(濕雪濕雪)，或雨和雪同時下降。，或雨和雪同時下降。n陣性雨夾雪陣性雨夾雪n開始和停止都較突然、強度變化大的雨夾雪。開始和停止都較突然、強度變化大的雨夾雪。8n霰霰n白色不透明的圓錐形或球形的顆粒固態(tài)降水，白色不透明的圓錐形或球形的顆粒固態(tài)降水，直徑約直徑約25毫米，下降時常呈陣性，著地常反毫米，下降時常呈陣性，著地常

4、反跳，松脆易碎。跳，松脆易碎。n米雪米雪n白色不透明的比較扁的或比較長的小顆粒固態(tài)白色不透明的比較扁的或比較長的小顆粒固態(tài)降水降水, 直徑常小于直徑常小于1毫米，著硬地不反跳。毫米，著硬地不反跳。9n冰粒冰粒n透明的丸狀或不規(guī)則透明的丸狀或不規(guī)則狀的固態(tài)降水，較硬，狀的固態(tài)降水，較硬，著硬地一般反跳。著硬地一般反跳。n直徑小于直徑小于5毫米。毫米。n有時內(nèi)部還有末凍結(jié)有時內(nèi)部還有末凍結(jié)的水，如被碰碎，則的水，如被碰碎，則僅剩下破碎的冰殼。僅剩下破碎的冰殼。10n冰雹冰雹n堅硬的球狀、錐狀或形堅硬的球狀、錐狀或形狀不規(guī)則的固態(tài)降水，狀不規(guī)則的固態(tài)降水，雹核一般不透明，外面雹核一般不透明，外面包有

5、透明的冰層，或由包有透明的冰層，或由透明的冰層與不透明的透明的冰層與不透明的冰層相間組成。冰層相間組成。n大小差異大，大的直徑大小差異大，大的直徑可達數(shù)十毫米?？蛇_數(shù)十毫米。n常伴隨雷暴出現(xiàn)。常伴隨雷暴出現(xiàn)。11n冰針冰針n飄浮于空中的很微小的片狀或針狀冰晶，在飄浮于空中的很微小的片狀或針狀冰晶，在陽光照耀下，閃爍可辨，有時可形成日柱或陽光照耀下，閃爍可辨，有時可形成日柱或其日暈的現(xiàn)象。其日暈的現(xiàn)象。n多出現(xiàn)在高緯度和高原地區(qū)的嚴冬季節(jié)。多出現(xiàn)在高緯度和高原地區(qū)的嚴冬季節(jié)。12n霧霧n大量微小水滴浮游空中，常呈乳白色，有霧時大量微小水滴浮游空中，常呈乳白色，有霧時水平能見度小于水平能見度小于1

6、.0千米。千米。n高緯度地方出現(xiàn)冰晶霧也記為霧。高緯度地方出現(xiàn)冰晶霧也記為霧。n輕霧輕霧n微小水滴或已濕的吸濕性質(zhì)粒所構(gòu)成的灰白色微小水滴或已濕的吸濕性質(zhì)粒所構(gòu)成的灰白色的稀薄霧幕，出現(xiàn)時水平能見度為的稀薄霧幕，出現(xiàn)時水平能見度為1.010.0千米以內(nèi)。千米以內(nèi)。13n露露n水汽在地面及近地面水汽在地面及近地面物體上凝結(jié)而成的水物體上凝結(jié)而成的水珠珠.n(霜融化成的水珠，不霜融化成的水珠，不記露記露)。14n霜霜n水汽在地面和近地面物體上凝華而成的白色水汽在地面和近地面物體上凝華而成的白色松脆的冰晶；松脆的冰晶；n或由露凍結(jié)而成的冰珠?；蛴陕秲鼋Y(jié)而成的冰珠。n易在晴朗風小的夜間生成。易在晴朗風

7、小的夜間生成。15n雨凇雨凇n過冷卻液態(tài)降水碰到過冷卻液態(tài)降水碰到地面物體后直接凍結(jié)地面物體后直接凍結(jié)而成的堅硬冰層，呈而成的堅硬冰層，呈透明或毛玻璃狀，外透明或毛玻璃狀，外表光滑或略有隆突。表光滑或略有隆突。16n霧淞霧淞n空氣中水汽直接凝華，空氣中水汽直接凝華，或過冷卻霧滴直接凍或過冷卻霧滴直接凍結(jié)在物體上的乳白色結(jié)在物體上的乳白色冰晶物，常呈毛茸茸冰晶物，常呈毛茸茸的針狀或表面起伏不的針狀或表面起伏不平的粒狀，多附在細平的粒狀，多附在細長的物體或物體的迎長的物體或物體的迎風面上，有時結(jié)構(gòu)較風面上，有時結(jié)構(gòu)較松脆，受振易塌落松脆，受振易塌落17n吹雪吹雪n由于強風將地面積雪由于強風將地面積

8、雪卷起，使水平能見度卷起，使水平能見度小于小于10.0千米的現(xiàn)象。千米的現(xiàn)象。n雪暴雪暴n為大量的雪被強風卷為大量的雪被強風卷著隨風運行，并且不著隨風運行，并且不能判定當時天空是否能判定當時天空是否有降雪。有降雪。n水平能見度一般小于水平能見度一般小于1.0千米。千米。18n龍卷龍卷n一種小范圍的強烈旋一種小范圍的強烈旋風，從外觀看，是從風，從外觀看，是從積雨云積雨云(或發(fā)展很盛的或發(fā)展很盛的濃積云濃積云)底盤旋下垂的底盤旋下垂的一個漏斗狀云體。一個漏斗狀云體。n有時稍伸即隱或懸掛有時稍伸即隱或懸掛空中，有時觸及地面空中，有時觸及地面或水面，旋風過境，或水面，旋風過境，對樹木、建筑物、船對樹木

9、、建筑物、船舶等均可能造成嚴重舶等均可能造成嚴重破壞。破壞。19n積雪積雪n雪雪(包括霰、米雪、冰粒包括霰、米雪、冰粒)覆蓋地面達到臺站覆蓋地面達到臺站四周能見面積一半以上時，稱為積雪。四周能見面積一半以上時，稱為積雪。n結(jié)冰結(jié)冰n指露天水面指露天水面(包括蒸發(fā)器的水包括蒸發(fā)器的水)凍結(jié)成冰。凍結(jié)成冰。20n沙塵暴沙塵暴n由于強風將地面大量由于強風將地面大量塵沙吹起，使空氣很塵沙吹起，使空氣很泥濁，水平能見度小泥濁，水平能見度小于于1.0千米。千米。n揚沙揚沙n由于風大將地面塵沙由于風大將地面塵沙吹起，使空氣相當混吹起，使空氣相當混濁，水平能見度在濁，水平能見度在1.0千米至千米至10.0千米

10、千米以內(nèi)。以內(nèi)。21n 浮塵浮塵n塵土、細沙均勻地浮游在空中，使水平能見度小于塵土、細沙均勻地浮游在空中，使水平能見度小于10.0千米。千米。n浮塵多為遠處塵沙經(jīng)上層氣流傳播而來，或為沙塵暴、浮塵多為遠處塵沙經(jīng)上層氣流傳播而來，或為沙塵暴、場沙出現(xiàn)后尚未下沉的細粒浮游空中而成。場沙出現(xiàn)后尚未下沉的細粒浮游空中而成。n煙幕煙幕n大量的煙存在空氣中，使水平能見度小于大量的煙存在空氣中，使水平能見度小于10.0千米。千米。n城市、工礦區(qū)上空的煙幕呈黑色、灰色或褐包，濃時城市、工礦區(qū)上空的煙幕呈黑色、灰色或褐包，濃時可以聞到煙味?？梢月劦綗熚丁?2n霾霾n大量極細微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使大量極

11、細微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見度小于水平能見度小于10.0千米的空氣普遍混濁現(xiàn)千米的空氣普遍混濁現(xiàn)象。象。n霾使遠處光亮物體微帶黃、紅色，而使黑暗物霾使遠處光亮物體微帶黃、紅色，而使黑暗物體微帶蘭色。體微帶蘭色。23n塵卷風塵卷風n因地面局部強烈增熱，而在近地面氣層中產(chǎn)生因地面局部強烈增熱，而在近地面氣層中產(chǎn)生的小旋風，塵沙及其它細小物體隨風卷起，形的小旋風，塵沙及其它細小物體隨風卷起，形成塵柱。成塵柱。n很小的塵卷風，直徑在兩米以內(nèi)，高度在十米很小的塵卷風，直徑在兩米以內(nèi)，高度在十米以下的不記錄。以下的不記錄。24n雷暴雷暴n為積雨云云中、云間或云地之間產(chǎn)生的放電為積雨云云中、云

12、間或云地之間產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。現(xiàn)象。n表現(xiàn)為閃電兼有雷聲，有時亦可只聞雷聲而表現(xiàn)為閃電兼有雷聲，有時亦可只聞雷聲而不見閃電。不見閃電。n閃電閃電n為積雨云云中、云間或云地之間產(chǎn)生放電時為積雨云云中、云間或云地之間產(chǎn)生放電時伴隨的電光。伴隨的電光。n但不聞雷聲。但不聞雷聲。25n極光極光n在高緯度地區(qū)在高緯度地區(qū)(中緯度地區(qū)也可偶見中緯度地區(qū)也可偶見)晴夜見到晴夜見到的一種在大氣高層輝煌閃爍的彩色光弧或光幕。的一種在大氣高層輝煌閃爍的彩色光弧或光幕。n亮度一般象滿月夜間的云。光弧常呈向上射出亮度一般象滿月夜間的云。光弧常呈向上射出活動的光帶，光帶往往為白色梢?guī)ЬG色或翠綠活動的光帶，光帶往往為白色梢

13、帶綠色或翠綠色，下邊帶淡紅色；有時只有光帶而無光??；色，下邊帶淡紅色；有時只有光帶而無光弧；有時也呈振動很快的光帶或光幕。有時也呈振動很快的光帶或光幕。26n大風大風n瞬間風速達到或超過瞬間風速達到或超過17.0米秒米秒(或目測估計或目測估計風力達到或超過風力達到或超過8級級)的風。的風。n颮颮n突然發(fā)作的強風，持續(xù)時間短促。突然發(fā)作的強風，持續(xù)時間短促。n出現(xiàn)時瞬間風速突增，風向突變，氣象要素出現(xiàn)時瞬間風速突增，風向突變，氣象要素隨之亦有劇烈變化，常伴隨雷雨出現(xiàn)。隨之亦有劇烈變化，常伴隨雷雨出現(xiàn)。272829303132n降水降水：從天空降落到地面上的液態(tài)或固態(tài)從天空降落到地面上的液態(tài)或固態(tài)

14、(經(jīng)融化后經(jīng)融化后)的水。的水。n降水量降水量：某一時段內(nèi)的未經(jīng)蒸發(fā)、滲透、流某一時段內(nèi)的未經(jīng)蒸發(fā)、滲透、流失的降水，在水平面上積累的深度。以毫米失的降水，在水平面上積累的深度。以毫米（mm）為單位，?。閱挝?，取1位小數(shù)。位小數(shù)。n降水強度降水強度 ：單：單位時間或某一時段內(nèi)的降水位時間或某一時段內(nèi)的降水量，通常測定量，通常測定5分鐘、分鐘、10分鐘和分鐘和1小時內(nèi)的小時內(nèi)的最大降水量。最大降水量。33n人工觀測人工觀測12小時（每日北京時小時（每日北京時08、20時定時定時觀測）和日降水量。時觀測）和日降水量。n自動觀測每分鐘、小時、日降水量。自動觀測每分鐘、小時、日降水量。347.1 降

15、水量的測量n雨量筒：雨量筒：n構(gòu)造：金屬外層護套上部為一接水器，直徑構(gòu)造：金屬外層護套上部為一接水器，直徑 20cm，上緣采用一個圓環(huán)硬銅箍，節(jié)水口下，上緣采用一個圓環(huán)硬銅箍，節(jié)水口下為一漏斗，雨水收集后由漏斗注入到取樣玻為一漏斗，雨水收集后由漏斗注入到取樣玻璃瓶內(nèi)。璃瓶內(nèi)。 n放置：安裝高度放置：安裝高度70cmn使用：每天人工讀取四次時段內(nèi)的降水總量，使用：每天人工讀取四次時段內(nèi)的降水總量，用口徑遠小于雨量筒接水面積的特制量杯讀用口徑遠小于雨量筒接水面積的特制量杯讀水，精確至水，精確至0.05mmn加上加熱裝置可測降雪量加上加熱裝置可測降雪量353637n用來連續(xù)記錄液體降水的自記儀器，它

16、由承用來連續(xù)記錄液體降水的自記儀器，它由承水器水器(通?？趶綖橥ǔ？趶綖?0cm)、浮子室、自記鐘、浮子室、自記鐘和虹吸管等組成和虹吸管等組成。有降水時，降水從承水器經(jīng)漏斗進水有降水時，降水從承水器經(jīng)漏斗進水管引入浮子室。浮子室是一個圓形容管引入浮子室。浮子室是一個圓形容器，內(nèi)裝浮子，浮子上固定有直桿與器，內(nèi)裝浮子，浮子上固定有直桿與自記筆連接。浮子室外連虹吸管。自記筆連接。浮子室外連虹吸管。降水使浮子上升，帶動自記筆在鐘筒降水使浮子上升，帶動自記筆在鐘筒自記紙上劃出記錄曲線。自記紙上劃出記錄曲線。當自記筆尖升到自記紙刻度的上端當自記筆尖升到自記紙刻度的上端( (一般為一般為10mm)10mm

17、)浮子室內(nèi)的水恰好上升浮子室內(nèi)的水恰好上升到虹吸管頂端。虹吸管開始迅速排水到虹吸管頂端。虹吸管開始迅速排水，使自記筆尖回到刻度，使自記筆尖回到刻度“0”0”線，又線，又重新開始記錄。自記曲線的坡度可以重新開始記錄。自記曲線的坡度可以表示降水強度。表示降水強度。由于虹吸過程中落入雨量計的降水也由于虹吸過程中落入雨量計的降水也隨之一起排出，因此要求虹吸排水時隨之一起排出，因此要求虹吸排水時間盡量快，以減少測量誤差。間盡量快，以減少測量誤差。3839單翻斗雨量傳感器n該傳感器也是用來自動測量降水量的儀器，該傳感器也是用來自動測量降水量的儀器，主要由承水器主要由承水器(口徑為口徑為159.6mm)、過

18、濾漏、過濾漏斗、翻斗、干簧管和底座等組成。斗、翻斗、干簧管和底座等組成。降水通過承水器，再通過一個降水通過承水器，再通過一個過濾斗流入翻斗里，當翻斗流過濾斗流入翻斗里，當翻斗流入一定量的雨水后，翻斗翻轉(zhuǎn)入一定量的雨水后，翻斗翻轉(zhuǎn)，倒空斗里的水，翻斗的另一，倒空斗里的水，翻斗的另一個斗又開始接水，翻斗的每次個斗又開始接水，翻斗的每次翻轉(zhuǎn)動作通過干簧管轉(zhuǎn)成脈沖翻轉(zhuǎn)動作通過干簧管轉(zhuǎn)成脈沖信號（信號（1脈沖為脈沖為0.1mm）傳輸?shù)剑﹤鬏數(shù)讲杉到y(tǒng)。儀器測量范圍采集系統(tǒng)。儀器測量范圍0-4mm/min。 4041n雙翻斗雨量傳感器裝在室外，主要由承水器雙翻斗雨量傳感器裝在室外，主要由承水器(常用口徑為

19、常用口徑為20cm)、上翻斗、匯集漏斗、計、上翻斗、匯集漏斗、計量翻斗、計數(shù)翻斗和干簧管等組成。采集器或量翻斗、計數(shù)翻斗和干簧管等組成。采集器或記錄器在室內(nèi)，二者用導線連接，用來遙測并記錄器在室內(nèi)，二者用導線連接，用來遙測并連續(xù)采集液體降水量。連續(xù)采集液體降水量。雙翻斗雨量傳感器與記錄器連接作為連續(xù)測量降水量的儀器稱為雙翻斗雨量計。42n工作原理：工作原理：n測量雨滴經(jīng)過一束光線時，測量雨滴經(jīng)過一束光線時，由于雨滴的衍射效應引起光由于雨滴的衍射效應引起光的閃爍，閃爍光被接收后進的閃爍，閃爍光被接收后進行譜分析，其譜分布與單位行譜分析，其譜分布與單位時間通過光路的雨強有關(guān)時間通過光路的雨強有關(guān)。

20、光學雨量計437.2 激光云高儀n原理：原理：n發(fā)射低功率的激光束遇到云層將往下反射或者發(fā)射低功率的激光束遇到云層將往下反射或者散射回波，檢測發(fā)射激光與回波信號的時間差散射回波，檢測發(fā)射激光與回波信號的時間差 t ,t ,即可得到檢測云層的高度即可得到檢測云層的高度 h = ch = ct/2 t/2 (c(c為光速為光速) )Vaisala Ceilometer(model CL31)447.3 閃電定位系統(tǒng)n方位測定法：方位測定法：n這種儀器利用南北向和東西向的兩個正交環(huán)形天線把這種儀器利用南北向和東西向的兩個正交環(huán)形天線把觀測場地觀測到的天電分成兩個方向上的分量，再由觀測場地觀測到的天電

21、分成兩個方向上的分量，再由增益和相移都匹配的一對放大器把分量信號放大到適增益和相移都匹配的一對放大器把分量信號放大到適合處理的振幅。合處理的振幅。n時間到達法：時間到達法：n測定閃擊的電磁波從落地點傳播到探頭所需的時間。測定閃擊的電磁波從落地點傳播到探頭所需的時間。n以上兩種方法都需要三個以上的測站才能準確定以上兩種方法都需要三個以上的測站才能準確定位。位。45ADTD閃電定位網(wǎng)主要用來探測云地閃，并且能區(qū)分正負極性。ADTD閃電定位網(wǎng)由ADTD閃電定位儀、中心數(shù)據(jù)處理站、用戶數(shù)據(jù)服務網(wǎng)絡及圖形顯示終端組成。性能指標探測效率： 80%-90%探測范圍：0600km、平均300km 行定位處理，

22、給出每個閃電回擊的準確位置 測向精度：理論隨機誤差是0.5度回擊分辨率：云地閃為3ms時間精度：相對世界時130ns環(huán)境溫度：-40度到+55度工作溫度：-40度到+80度相對濕度：0-100%降雨：7.6cm/hr 在風速為65km/h無故障時間: 30000小時以上 4647電場儀：測量大氣電場電場儀：測量大氣電場48天氣現(xiàn)象監(jiān)測系統(tǒng)n可以測量各種類型的可以測量各種類型的降水，包括雨、雨夾降水，包括雨、雨夾雪、冰雹、雪、混合雪、冰雹、雪、混合降水和大霧的精確量降水和大霧的精確量值和形態(tài)及速度。值和形態(tài)及速度。n通過對空氣中粒子的通過對空氣中粒子的種類、大小、速度指種類、大小、速度指標的測量

23、，分析給當標的測量，分析給當前天氣現(xiàn)象實況。尤前天氣現(xiàn)象實況。尤其適合交通領(lǐng)域的天其適合交通領(lǐng)域的天氣現(xiàn)象的實況監(jiān)測和氣現(xiàn)象的實況監(jiān)測和預警。預警。49The Vaisala Present Weather DetectorPWD22.50The surface of the capacitive precipitation sensor feels the amount of water that falls on it. When frozen precipitation collects on the surface it is heated in a carefully controlled manner. The resulting water is measured to find the water equivalent of the frozen precipitation.517.4 其它n介紹三種與天氣現(xiàn)象儀測的小