現(xiàn)代大氣探測學(xué)1-第一講-緒論

1、南京信息工程大學(xué)南京信息工程大學(xué) 胡漢峰胡漢峰參考教材參考教材n王振會(huì)等，大氣探測學(xué)，氣象出版社（指王振會(huì)等，大氣探測學(xué)，氣象出版社（指定）定）n孫學(xué)金等，大氣探測學(xué)，氣象出版社孫學(xué)金等，大氣探測學(xué)，氣象出版社n張文煜，袁九毅，張文煜，袁九毅， 大氣探測原理與方法，大氣探測原理與方法，氣象出版社氣象出版社n中國氣象局，中國氣象局， 地面氣象觀測規(guī)范，氣象出地面氣象觀測規(guī)范，氣象出版社版社本課程主要目標(biāo)和任務(wù)本課程主要目標(biāo)和任務(wù) 掌握云、能見度、天氣現(xiàn)象、溫度、掌握云、能見度、天氣現(xiàn)象、溫度、濕度、氣壓、風(fēng)、輻射等氣象要素的觀濕度、氣壓、風(fēng)、輻射等氣象要素的觀測方法及常用觀測儀器（表）的原理、測

2、方法及常用觀測儀器（表）的原理、讀數(shù)方法，理解數(shù)據(jù)誤差，了解觀測儀讀數(shù)方法，理解數(shù)據(jù)誤差，了解觀測儀器的安裝方法；掌握高空氣象觀測的方器的安裝方法；掌握高空氣象觀測的方法和基本內(nèi)容；掌握自動(dòng)氣象站的基本法和基本內(nèi)容；掌握自動(dòng)氣象站的基本組成和工作原理；了解氣象雷達(dá)及氣象組成和工作原理；了解氣象雷達(dá)及氣象衛(wèi)星的觀測特點(diǎn)、基本組成和主要觀測衛(wèi)星的觀測特點(diǎn)、基本組成和主要觀測內(nèi)容內(nèi)容。第一章 緒論n&1.1 &1.1 大氣探測學(xué)的發(fā)展概況大氣探測學(xué)的發(fā)展概況n&1.2 &1.2 大氣探測學(xué)研究的對象、任務(wù)和特點(diǎn)大氣探測學(xué)研究的對象、任務(wù)和特點(diǎn)n&1.3 &am

3、p;1.3 大氣探測原理大氣探測原理n&1.4 &1.4 大氣探測儀器大氣探測儀器n&1.5 &1.5 大氣探測的大氣探測的“三性三性”要求要求n&1.6 &1.6 大氣探測學(xué)的發(fā)展趨勢大氣探測學(xué)的發(fā)展趨勢n&1.7 &1.7 復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題2、大氣探測概述、大氣探測概述n“氣象探測，是指利用科技手段對大氣和近氣象探測，是指利用科技手段對大氣和近地層的大氣物理過程、現(xiàn)象及其化學(xué)性質(zhì)等地層的大氣物理過程、現(xiàn)象及其化學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行系統(tǒng)觀察和測量。進(jìn)行系統(tǒng)觀察和測量?！?中華人民共中華人民共和國氣象法和國氣象法n大氣探測是對表征大氣

4、狀況的氣象要素、天大氣探測是對表征大氣狀況的氣象要素、天氣現(xiàn)象及其變化過程進(jìn)行個(gè)別或系統(tǒng)的、連氣現(xiàn)象及其變化過程進(jìn)行個(gè)別或系統(tǒng)的、連續(xù)的觀察和測定，并對獲得的記錄進(jìn)行整理。續(xù)的觀察和測定，并對獲得的記錄進(jìn)行整理。（云、能見度、天氣現(xiàn)象、溫度、濕度、氣（云、能見度、天氣現(xiàn)象、溫度、濕度、氣壓、風(fēng)、輻射）壓、風(fēng)、輻射）n大氣探測是大氣科學(xué)的重要分支，是大氣大氣探測是大氣科學(xué)的重要分支，是大氣科學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)的基礎(chǔ)（為天氣預(yù)報(bào)、氣候分析、科（為天氣預(yù)報(bào)、氣候分析、科學(xué)研究以及國民經(jīng)濟(jì)和國防安全提供氣象學(xué)研究以及國民經(jīng)濟(jì)和國防安全提供氣象資料），并使基礎(chǔ)理論與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相資料），并使基礎(chǔ)理論與現(xiàn)代科學(xué)

5、技術(shù)相結(jié)合，形成多學(xué)科交叉融合的獨(dú)立學(xué)科結(jié)合，形成多學(xué)科交叉融合的獨(dú)立學(xué)科（大氣物理學(xué)、氣象學(xué)、傳感器技術(shù)、遙（大氣物理學(xué)、氣象學(xué)、傳感器技術(shù)、遙感技術(shù)、電子技術(shù)、無線通信技術(shù)和空間感技術(shù)、電子技術(shù)、無線通信技術(shù)和空間技術(shù)），處于大氣科學(xué)發(fā)展的前沿。技術(shù)），處于大氣科學(xué)發(fā)展的前沿。氣象業(yè)務(wù)組織氣象業(yè)務(wù)組織n基準(zhǔn)氣候站：一般基準(zhǔn)氣候站：一般300-400公里設(shè)一站，公里設(shè)一站， 每天觀測每天觀測24次。次。n基本氣象站：一般不大于基本氣象站：一般不大于150公里設(shè)一站，公里設(shè)一站， 每天觀測每天觀測8次。次。n一般氣象站：一般一般氣象站：一般50公里左右設(shè)一站，公里左右設(shè)一站， 每天觀測每天觀測

6、3次或次或4次。次。n無人值守氣象站無人值守氣象站地面觀測站分類地面觀測站分類n高空氣象站：一般高空氣象站：一般300公里設(shè)一站，公里設(shè)一站， 每天探測每天探測2次或次或3-4次。次。 (8:00,20:00北京時(shí)北京時(shí))基準(zhǔn)站計(jì)劃布設(shè)基準(zhǔn)站計(jì)劃布設(shè)型站型站基本站計(jì)劃布設(shè)基本站計(jì)劃布設(shè)型站型站觀測項(xiàng)目觀測項(xiàng)目觀測項(xiàng)目 （舊規(guī)定）（舊規(guī)定）&1.1大氣探測學(xué)的發(fā)展概況n人類對大氣現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)；在生活和生產(chǎn)實(shí)人類對大氣現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)；在生活和生產(chǎn)實(shí)踐中的提煉和總結(jié)。踐中的提煉和總結(jié)。n經(jīng)驗(yàn)性預(yù)測經(jīng)驗(yàn)性預(yù)測最早的大氣探測；天氣和氣最早的大氣探測；天氣和氣候諺語：候諺語： 早霞不出門，晚霞行千里。早

7、霞不出門，晚霞行千里。天上勾勾云，地上雨淋淋。天上勾勾云，地上雨淋淋。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對天氣現(xiàn)象的一些隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對天氣現(xiàn)象的一些定性的、經(jīng)驗(yàn)性的推斷定性的、經(jīng)驗(yàn)性的推斷發(fā)展到借助儀器發(fā)展到借助儀器的定量測定的定量測定發(fā)明了各種探測大氣現(xiàn)象的發(fā)明了各種探測大氣現(xiàn)象的儀器。儀器。1 1、 創(chuàng)始時(shí)期創(chuàng)始時(shí)期16世紀(jì)末之前，以定性的經(jīng)驗(yàn)觀察推斷為主世紀(jì)末之前，以定性的經(jīng)驗(yàn)觀察推斷為主 相風(fēng)銅烏、雨量器和風(fēng)壓板相風(fēng)銅烏、雨量器和風(fēng)壓板 不能對大氣現(xiàn)象進(jìn)行連續(xù)記錄不能對大氣現(xiàn)象進(jìn)行連續(xù)記錄1593年，意大利人年，意大利人 伽利略伽利略 （G.Galileo)發(fā)明了發(fā)明了氣體溫度表；氣體溫度表

8、；1643年，托里拆利（年，托里拆利（ E.Torricelli）發(fā)明）發(fā)明 水銀水銀氣壓表；氣壓表；1659年，瑞士德索修爾（年，瑞士德索修爾（ H.B.desaussure)發(fā)發(fā)明明 毛發(fā)溫度表；毛發(fā)溫度表；1665年，波義耳（年，波義耳（R.Boyle）發(fā)明）發(fā)明 酒精溫度表；酒精溫度表；1803年，拉馬契克進(jìn)行了云狀的分類觀測。年，拉馬契克進(jìn)行了云狀的分類觀測。1825年，赫歇爾（年，赫歇爾（Herchel）發(fā)明）發(fā)明 太陽輻射表；太陽輻射表；2 2 、地面氣象觀測開始發(fā)展時(shí)期、地面氣象觀測開始發(fā)展時(shí)期n3 3 、高空大氣探測的開始發(fā)展時(shí)期、高空大氣探測的開始發(fā)展時(shí)期自從自從1783年

9、法國人查理（年法國人查理（J.A.charles）在巴）在巴黎上空，用氫氣球攜帶溫度表和氣壓表探測大黎上空，用氫氣球攜帶溫度表和氣壓表探測大氣狀況以后，陸續(xù)有人采用系留氣球、飛機(jī)及氣狀況以后，陸續(xù)有人采用系留氣球、飛機(jī)及火箭攜帶儀器升空，進(jìn)行高空大氣的探測?；鸺龜y帶儀器升空，進(jìn)行高空大氣的探測。n4 4、高空大氣探測迅速發(fā)展時(shí)期、高空大氣探測迅速發(fā)展時(shí)期自從自從1919年法國人巴洛（年法國人巴洛（ R.Burean) 第一次第一次用無線電探空儀探測大氣后，前蘇聯(lián)、德國、用無線電探空儀探測大氣后，前蘇聯(lián)、德國、法國、芬蘭等國家都開始研制無線電探空儀，法國、芬蘭等國家都開始研制無線電探空儀，及其它

10、高空風(fēng)探測技術(shù)，為高空大氣探測事業(yè)及其它高空風(fēng)探測技術(shù)，為高空大氣探測事業(yè)開辟了新的途徑。開辟了新的途徑。大氣探測向高空發(fā)展的第一次突破。大氣探測向高空發(fā)展的第一次突破。n5 、大氣探測的遙感時(shí)期1940年開始用測風(fēng)雷達(dá)追蹤氣球進(jìn)行年開始用測風(fēng)雷達(dá)追蹤氣球進(jìn)行高空風(fēng)的測量，高空風(fēng)的測量，1945年第二次世界大年第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束前夕，美國將雷達(dá)首次應(yīng)用于戰(zhàn)結(jié)束前夕，美國將雷達(dá)首次應(yīng)用于氣象觀測。在氣象觀測。在40年代中期以后，發(fā)射年代中期以后，發(fā)射了氣象火箭，探測到了氣象火箭，探測到100km以下大氣以下大氣層的要素，后來發(fā)射的探空火箭層的要素，后來發(fā)射的探空火箭,把探把探測高度伸展到了測高度

11、伸展到了500km。大氣探測史上的第二次突破大氣探測史上的第二次突破高度高度的突破。的突破。n6 6 、大氣探測的衛(wèi)星遙感時(shí)期、大氣探測的衛(wèi)星遙感時(shí)期1960年年4月美國第一顆氣象衛(wèi)星泰羅斯月美國第一顆氣象衛(wèi)星泰羅斯1號(hào)發(fā)射成功；號(hào)發(fā)射成功；1966年地球靜止衛(wèi)星云圖傳年地球靜止衛(wèi)星云圖傳真成功，為主要標(biāo)志。大氣探測不僅從根真成功，為主要標(biāo)志。大氣探測不僅從根本上擴(kuò)大了探測范圍，也提高了對大氣過本上擴(kuò)大了探測范圍，也提高了對大氣過程探測的連續(xù)性。程探測的連續(xù)性。 大氣探測事業(yè)的第三次突破大氣探測事業(yè)的第三次突破探測范圍探測范圍的突破的突破。&1.2 1.2 大氣探測學(xué)研究的對象、任務(wù)、

12、大氣探測學(xué)研究的對象、任務(wù)、特點(diǎn)特點(diǎn)1 1、大氣探測是對表征大氣狀況的氣象要素、天、大氣探測是對表征大氣狀況的氣象要素、天氣現(xiàn)象及其變化過程進(jìn)行個(gè)別或系統(tǒng)的、連續(xù)氣現(xiàn)象及其變化過程進(jìn)行個(gè)別或系統(tǒng)的、連續(xù)的觀測和測定；為天氣、氣候預(yù)測預(yù)報(bào)診斷分的觀測和測定；為天氣、氣候預(yù)測預(yù)報(bào)診斷分析提供第一手資料。析提供第一手資料。包括：直接探測（儀器的感應(yīng)部分直接置于探包括：直接探測（儀器的感應(yīng)部分直接置于探測的大氣介質(zhì)中）；遙感探測（遙感探測技術(shù)測的大氣介質(zhì)中）；遙感探測（遙感探測技術(shù)手段）和目測項(xiàng)目（云、能見度、天氣現(xiàn)象的手段）和目測項(xiàng)目（云、能見度、天氣現(xiàn)象的演變過程）。演變過程）。 2 2、大氣探測

13、學(xué)大氣探測學(xué)是從事大氣科學(xué)研究、教學(xué)是從事大氣科學(xué)研究、教學(xué)的基礎(chǔ)。為天氣、氣候診斷分析、預(yù)報(bào)及環(huán)境的基礎(chǔ)。為天氣、氣候診斷分析、預(yù)報(bào)及環(huán)境保護(hù)部門、國家及全球氣象資料網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等提保護(hù)部門、國家及全球氣象資料網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等提供大氣觀測資料。供大氣觀測資料。3 3、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大氣探測的要素量和空間范圍越、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大氣探測的要素量和空間范圍越來越大。來越大。大氣探測分為近地面層大氣探測、高空大氣層探測和專大氣探測分為近地面層大氣探測、高空大氣層探測和專業(yè)性大氣探測。業(yè)性大氣探測。近地面層大氣探測：主要是對近地層大氣狀況進(jìn)行觀測近地面層大氣探測：主要是對近地層大氣狀況進(jìn)行觀測和探測

14、。和探測。包括：地面氣象觀測和近地面層大氣探測包括：地面氣象觀測和近地面層大氣探測 地面氣象觀測地面氣象觀測（-1-11010米，標(biāo)準(zhǔn)氣象觀測站的風(fēng)速、米，標(biāo)準(zhǔn)氣象觀測站的風(fēng)速、風(fēng)向觀測高度為風(fēng)向觀測高度為1010米）、觀測項(xiàng)目包括：云、能見度和米）、觀測項(xiàng)目包括：云、能見度和天氣現(xiàn)象狀況，地溫，大氣溫度、濕度、壓力、風(fēng)速、天氣現(xiàn)象狀況，地溫，大氣溫度、濕度、壓力、風(fēng)速、風(fēng)向、降水、蒸發(fā)和輻射等。風(fēng)向、降水、蒸發(fā)和輻射等。 近地面層大氣探測近地面層大氣探測（0 030003000米）觀測項(xiàng)目包括：大氣米）觀測項(xiàng)目包括：大氣溫度、濕度、壓力、風(fēng)速、風(fēng)向等。溫度、濕度、壓力、風(fēng)速、風(fēng)向等。高空大氣

15、探測高空大氣探測：對對30003000米以上的大氣層狀米以上的大氣層狀況進(jìn)行探測。探測的項(xiàng)目主要有：大氣況進(jìn)行探測。探測的項(xiàng)目主要有：大氣溫度、壓力、風(fēng)速、風(fēng)向和濕度等。溫度、壓力、風(fēng)速、風(fēng)向和濕度等。專業(yè)性和研究性項(xiàng)目的大氣探測：專業(yè)性和研究性項(xiàng)目的大氣探測：如區(qū)域如區(qū)域大氣環(huán)境容量研究；大氣邊界層特征研大氣環(huán)境容量研究；大氣邊界層特征研究；城市熱島環(huán)流研究；海陸風(fēng)場研究；究；城市熱島環(huán)流研究；海陸風(fēng)場研究；峽谷風(fēng)場研究等。根據(jù)研究項(xiàng)目需要決峽谷風(fēng)場研究等。根據(jù)研究項(xiàng)目需要決定大氣探測的項(xiàng)目。定大氣探測的項(xiàng)目。 近幾十年來，各種氣象雷達(dá)探測（可近幾十年來，各種氣象雷達(dá)探測（可對上百公里范圍內(nèi)

16、的雷暴分布及其結(jié)構(gòu)進(jìn)對上百公里范圍內(nèi)的雷暴分布及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行連續(xù)探測）和氣象衛(wèi)星探測，以及地面行連續(xù)探測）和氣象衛(wèi)星探測，以及地面微波輻射探測等能獲得較多信息的大氣探微波輻射探測等能獲得較多信息的大氣探測方法，正在逐步地進(jìn)入常規(guī)大氣探測的測方法，正在逐步地進(jìn)入常規(guī)大氣探測的領(lǐng)域。這些現(xiàn)代大氣探測技術(shù)應(yīng)用于大氣領(lǐng)域。這些現(xiàn)代大氣探測技術(shù)應(yīng)用于大氣科學(xué)的研究領(lǐng)域，極大地豐富了大氣探測科學(xué)的研究領(lǐng)域，極大地豐富了大氣探測的內(nèi)容。的內(nèi)容。 直接測量：直接測量：感應(yīng)元件置于待測介質(zhì)之中，根據(jù)感應(yīng)元件置于待測介質(zhì)之中，根據(jù)n 元件性質(zhì)的變化，得到描述大氣狀元件性質(zhì)的變化，得到描述大氣狀n 況的氣象參數(shù)。況的

17、氣象參數(shù)。n n 遙感探測：遙感探測：根據(jù)電磁波在大氣傳播過程中信根據(jù)電磁波在大氣傳播過程中信n 號(hào)的變化，反演出大氣中氣象要素號(hào)的變化，反演出大氣中氣象要素n 的變化?？梢苑譃榈淖兓？梢苑譃橹鲃?dòng)遙感主動(dòng)遙感和和被動(dòng)被動(dòng)n 遙感遙感兩種方式兩種方式。&1.3 探測原理探測原理n1 1、直接探測：、直接探測： 探測器（感應(yīng)元件）直接放入大氣介質(zhì)中，探測器（感應(yīng)元件）直接放入大氣介質(zhì)中，測量大氣要素。應(yīng)用元件的物理、化學(xué)性測量大氣要素。應(yīng)用元件的物理、化學(xué)性質(zhì)受大氣作用而產(chǎn)生反應(yīng)特性地原理。質(zhì)受大氣作用而產(chǎn)生反應(yīng)特性地原理。 如：探空儀上的熱敏電阻測溫原理。溫度如：探空儀上的熱敏電阻測溫

18、原理。溫度變化變化電阻值變化電阻值變化電動(dòng)勢變化電動(dòng)勢變化電訊號(hào)頻率變化電訊號(hào)頻率變化溫度變化；溫度變化；利用金屬的熱脹冷縮原理，制成的溫度計(jì)利用金屬的熱脹冷縮原理，制成的溫度計(jì)測量大氣溫度。測量大氣溫度。n2 2、遙感探測：、遙感探測：n通過大氣中傳播的要素信息反演出大通過大氣中傳播的要素信息反演出大氣要素的時(shí)空分布。氣要素的時(shí)空分布。 如：天氣雷達(dá)測云雨，是根據(jù)雷達(dá)波如：天氣雷達(dá)測云雨，是根據(jù)雷達(dá)波對云內(nèi)含水量的回波強(qiáng)度分布及其結(jié)對云內(nèi)含水量的回波強(qiáng)度分布及其結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對云雨的連續(xù)探測。構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對云雨的連續(xù)探測。 微波輻射計(jì)測定大氣濕度，是根據(jù)大微波輻射計(jì)測定大氣濕度，是根據(jù)大氣中的水汽在

19、氣中的水汽在1.35cm波長處有強(qiáng)烈的波長處有強(qiáng)烈的輻射吸收作用的原理。輻射吸收作用的原理。&1.4 1.4 探測儀器的主要性能探測儀器的主要性能儀器的性能包括儀器的性能包括( (研修研修) )n準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度儀器的測量值（已做各種訂儀器的測量值（已做各種訂正后）與真值的符合程度。正后）與真值的符合程度。n準(zhǔn)確度考察的是測量值與實(shí)際值的接近準(zhǔn)確度考察的是測量值與實(shí)際值的接近程度。反映的是系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的程度。反映的是系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的合成大小，常用相對誤差來表示，其值合成大小，常用相對誤差來表示，其值越小，準(zhǔn)確度越高。越小，準(zhǔn)確度越高。n靈敏度靈敏度：儀器的靈敏度就是它的示度在儀器

20、的靈敏度就是它的示度在被測要素改變單位物理量時(shí)所移動(dòng)的距被測要素改變單位物理量時(shí)所移動(dòng)的距離、旋轉(zhuǎn)的角度或顯示輸出量的大小。離、旋轉(zhuǎn)的角度或顯示輸出量的大小。即：指單位待測量的變化所引起的指示即：指單位待測量的變化所引起的指示儀表輸出的變化。如果被測要素的物理儀表輸出的變化。如果被測要素的物理量改變量改變x,x,相應(yīng)儀器示度改變量為相應(yīng)儀器示度改變量為y y，n則靈敏度表示為：則靈敏度表示為：y/y/x xxyn例如例如: :玻璃溫度表的靈敏度的單位為玻璃溫度表的靈敏度的單位為mm/1mm/1n10mm/110mm/15mm/1 5mm/1 由于由于觀測者的感官功能有一定限度，要觀測者的感官功

21、能有一定限度，要求正確迅速地讀出儀器示度，就必須要求儀求正確迅速地讀出儀器示度，就必須要求儀器具有適當(dāng)?shù)撵`敏度。但片面要求高靈敏度器具有適當(dāng)?shù)撵`敏度。但片面要求高靈敏度也是不實(shí)際的，會(huì)使儀器變的龐大。也是不實(shí)際的，會(huì)使儀器變的龐大。 如：靈敏度如：靈敏度1m/11m/1的的溫度表，溫度表，5050的的測測量范圍的話，溫度表起碼要量范圍的話，溫度表起碼要50m50m高。高。n慣性（滯后性）慣性（滯后性）n儀器的慣性儀器的慣性儀器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度儀器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。n具有兩重性，一般要求慣性的大小由觀測任務(wù)具有兩重性，一般要求慣性的大小由觀測任務(wù)所決定。所決定。n探空儀探空儀- -慣性小；慣性小；n

22、湍流探測湍流探測- -慣性很小慣性很小n地面氣象臺(tái)站觀測地面氣象臺(tái)站觀測- -慣性適當(dāng)大點(diǎn)慣性適當(dāng)大點(diǎn)n分辨率分辨率n儀器的分辨率儀器的分辨率導(dǎo)致一個(gè)測量系統(tǒng)響應(yīng)值變化導(dǎo)致一個(gè)測量系統(tǒng)響應(yīng)值變化的最小的環(huán)境改變量的最小的環(huán)境改變量 它和量程及靈敏度有關(guān)，儀器性能的改變也會(huì)影它和量程及靈敏度有關(guān)，儀器性能的改變也會(huì)影響分辨率。響分辨率。n量程量程n儀器的量程儀器的量程儀器的測量范圍儀器的測量范圍 它取決于所測要素的變化范圍和測量的要求。它取決于所測要素的變化范圍和測量的要求。n如：利用一支溫度表測量某一地區(qū)常年氣溫，則如：利用一支溫度表測量某一地區(qū)常年氣溫，則要求其量程要求其量程2020t t5

23、050，-20-20和和5050為該為該地區(qū)地區(qū)100100年一遇的最低、最高氣溫。年一遇的最低、最高氣溫。nCOCO2 2儀的量程則要考慮植物光合作用的日變化。儀的量程則要考慮植物光合作用的日變化。n穩(wěn)定度穩(wěn)定度儀器性能隨時(shí)間的變化率儀器性能隨時(shí)間的變化率n準(zhǔn)確性：準(zhǔn)確性：反映測量值與真實(shí)狀況誤差反映測量值與真實(shí)狀況誤差 大小的程度大小的程度n代表性：代表性：探測值代表一定空間范圍探測值代表一定空間范圍 和時(shí)間段的平均狀況和時(shí)間段的平均狀況n可比較性：可比較性：不同測站和不同時(shí)間的不同測站和不同時(shí)間的 測量值能進(jìn)行比較測量值能進(jìn)行比較&1.5 1.5 大氣探測的大氣探測的“三性三性”

24、要求要求n1 1、代表性、代表性n代表性代表性氣象測量值應(yīng)能代表測站周圍較大范圍內(nèi)氣象測量值應(yīng)能代表測站周圍較大范圍內(nèi)的或一段時(shí)間內(nèi)的平均狀況。的或一段時(shí)間內(nèi)的平均狀況。n代表性分代表性分空間代表性空間代表性和和時(shí)間代表性時(shí)間代表性。n空間代表性空間代表性點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對平面以至點(diǎn)對空間的代點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對平面以至點(diǎn)對空間的代表性程度。即一個(gè)點(diǎn)的測量值能代表多大范圍大氣狀表性程度。即一個(gè)點(diǎn)的測量值能代表多大范圍大氣狀況的問題。空間代表性的問題，重點(diǎn)是對觀測場地的況的問題?？臻g代表性的問題，重點(diǎn)是對觀測場地的選擇和設(shè)置的要求。選擇和設(shè)置的要求。 n時(shí)間代表性時(shí)間代表性一個(gè)點(diǎn)在給定時(shí)間段內(nèi)的測量一個(gè)點(diǎn)在給

25、定時(shí)間段內(nèi)的測量值對該點(diǎn)不同時(shí)段或另一時(shí)段被測量值的代表值對該點(diǎn)不同時(shí)段或另一時(shí)段被測量值的代表性程度。性程度。 要取一定時(shí)段的平均值作為測量值（多次測量，要取一定時(shí)段的平均值作為測量值（多次測量，取平均值）；取平均值）； 選取有一定慣性的測量儀器選取有一定慣性的測量儀器n2 2、準(zhǔn)確性、準(zhǔn)確性n準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性：測量值與真值一致的程度測量值與真值一致的程度 觀測記錄要真實(shí)地反映實(shí)際氣象狀況觀測記錄要真實(shí)地反映實(shí)際氣象狀況na)a)系統(tǒng)誤差：在同一條件下，對某一量的同一值進(jìn)行系統(tǒng)誤差：在同一條件下，對某一量的同一值進(jìn)行多次測量的過程中，保持常量的誤差；或情況改變時(shí)，多次測量的過程中，保持常量的誤差

26、；或情況改變時(shí)，按照一定的規(guī)律變化的誤差按照一定的規(guī)律變化的誤差 儀器標(biāo)定儀器標(biāo)定nb)b)隨機(jī)誤差（偶然性誤差）：在同一條件下，對同一隨機(jī)誤差（偶然性誤差）：在同一條件下，對同一給定量值作多次測量時(shí)，其大小和符號(hào)以不可預(yù)測的給定量值作多次測量時(shí)，其大小和符號(hào)以不可預(yù)測的方式變化的那部分誤差。方式變化的那部分誤差。 大小和方向不固定，無法測量或校正。隨著測定次數(shù)大小和方向不固定，無法測量或校正。隨著測定次數(shù)的增加，正負(fù)誤差可以相互低償，誤差的平均值將逐的增加，正負(fù)誤差可以相互低償，誤差的平均值將逐漸趨向于零漸趨向于零 n3 3、比較性、比較性n指不同測站同一時(shí)間測得同一大氣要素值，能指不同測站

27、同一時(shí)間測得同一大氣要素值，能夠進(jìn)行相互比較，并顯示出要素的地區(qū)分布特夠進(jìn)行相互比較，并顯示出要素的地區(qū)分布特征；另外，也指同一測站不同時(shí)間的同一大氣征；另外，也指同一測站不同時(shí)間的同一大氣要素的比較，以說明要素隨時(shí)間的變化特點(diǎn)。要素的比較，以說明要素隨時(shí)間的變化特點(diǎn)。n觀測資料的比較性是建立在一致的基礎(chǔ)上，即觀測資料的比較性是建立在一致的基礎(chǔ)上，即要求觀測時(shí)間、觀測方法、儀器類型、觀測規(guī)要求觀測時(shí)間、觀測方法、儀器類型、觀測規(guī)范、臺(tái)站地理緯度、地形地貌條件等的一致性。范、臺(tái)站地理緯度、地形地貌條件等的一致性。 大氣探測的代表性、準(zhǔn)確性以及比較大氣探測的代表性、準(zhǔn)確性以及比較性直接是互相聯(lián)系、

28、互相制約的。觀測資性直接是互相聯(lián)系、互相制約的。觀測資料的代表性是建立在準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)之上的，料的代表性是建立在準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)之上的，沒有準(zhǔn)確性也就談不上代表性；然而，只沒有準(zhǔn)確性也就談不上代表性；然而，只有準(zhǔn)確性而沒有代表性的觀測資料，也是有準(zhǔn)確性而沒有代表性的觀測資料，也是難以使用的。同時(shí)，觀測資料的比較性，難以使用的。同時(shí)，觀測資料的比較性，也必須以觀測資料的代表性和準(zhǔn)確性為前也必須以觀測資料的代表性和準(zhǔn)確性為前提，因?yàn)槿绻^測資料既無代表性，又無提，因?yàn)槿绻^測資料既無代表性，又無準(zhǔn)確性，也就沒有了時(shí)空比較的意義。準(zhǔn)確性，也就沒有了時(shí)空比較的意義。 觀測資料質(zhì)量的好壞，均以觀測資料觀測資料

29、質(zhì)量的好壞，均以觀測資料的的“三性三性”來衡量來衡量地面氣象觀測場建設(shè)要求n觀測場四周空曠平坦，所取得的資料應(yīng)具有較觀測場四周空曠平坦，所取得的資料應(yīng)具有較好的代表性；好的代表性；n經(jīng)緯度（精確到分）和海拔高度（精確到經(jīng)緯度（精確到分）和海拔高度（精確到0.1m）刻在石樁上，埋設(shè)在場內(nèi)；刻在石樁上，埋設(shè)在場內(nèi)；n觀測場一般是觀測場一般是25mX25m的平整場地，保持均勻的平整場地，保持均勻草坪，草高不超過草坪，草高不超過20cm，不準(zhǔn)種植作物；，不準(zhǔn)種植作物；n設(shè)設(shè)1.2m高稀疏圍欄，內(nèi)設(shè)高稀疏圍欄，內(nèi)設(shè)0.3-0.5m寬小路，寬小路， 且且只準(zhǔn)在小路上行走，小路下建線纜溝或埋設(shè)線只準(zhǔn)在小路上

30、行走，小路下建線纜溝或埋設(shè)線纜管。纜管。觀測場內(nèi)儀器設(shè)置觀測場內(nèi)儀器設(shè)置n&1.6 &1.6 大氣探測學(xué)的發(fā)展趨勢大氣探測學(xué)的發(fā)展趨勢 大氣探測技術(shù)的發(fā)展趨勢大氣探測技術(shù)的發(fā)展趨勢 1 1 從人工觀測到自動(dòng)化觀測從人工觀測到自動(dòng)化觀測 再到再到遙感探測遙感探測 2 2從模擬到從模擬到數(shù)字化數(shù)字化 3 3從地基觀測到從地基觀測到空空/ /天基探測天基探測Progress of Comprehensive Detecting System 1.1.氣象衛(wèi)星氣象衛(wèi)星 Meteorological SatelliteMeteorological Satellite2.2.新一代多普勒天

31、氣雷達(dá)新一代多普勒天氣雷達(dá) New generation New generation dopplerdoppler weather radar weather radar CINRADCINRAD3.3.大氣監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)大氣監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng) Atmospheric Atmospheric observing automation Projectobserving automation Project4.4.沙塵暴監(jiān)測系統(tǒng)沙塵暴監(jiān)測系統(tǒng) Dust Storm Detecting Dust Storm Detecting SystemSystem5.5.氣候監(jiān)測系統(tǒng)氣候監(jiān)測系統(tǒng) GCOS/CCO

32、S GCOS/CCOS 氣象衛(wèi)星探測系統(tǒng)氣象衛(wèi)星探測系統(tǒng)中國風(fēng)云氣象衛(wèi)星中國風(fēng)云氣象衛(wèi)星 FY Meteorological Satellite極軌氣象衛(wèi)星極軌氣象衛(wèi)星 FY-1 FY-1 靜止氣象衛(wèi)星靜止氣象衛(wèi)星 FY-2FY-2Polar orbiting Geostationary FFY-1A Sept. 7, 1988FFY-1B Sept. 3, 1990FFY-1C May 10, 1999FFY-1D May 15, 2002FFY-2A Jun.10,1997FFY-2B Jun.25,2000FY-3 FY-4FY-3 FY-4全球星載觀測系統(tǒng) A Combination

33、of Geostationary and Polar Orbiting Satellites850 KM35 800 KmSUBSATELLITE POINTGOMS (Russian Federation) 76EMETEOSAT (EUMETSAT) 63 EGMS (Japan) 140EFY-2 (China) 105EGOES-E (USA) 75WTIROS (USA)GOES-W (USA) 135W GEOSTATIONARY ORBIT METEOR (Russian Federation)Polar orbi tMETEOSAT (EUMETSAT) 0 Longitude

34、(China)FY-1 我國極軌氣象衛(wèi)星序列n風(fēng)云一號(hào)風(fēng)云一號(hào)A(FY-1A) 1988.9.7 試驗(yàn)試驗(yàn) 三軸穩(wěn)定、三軸穩(wěn)定、5通道、設(shè)計(jì)壽命一年通道、設(shè)計(jì)壽命一年n風(fēng)云一號(hào)風(fēng)云一號(hào)B(FY-1B) 1990.9.3 試驗(yàn)試驗(yàn) 三軸穩(wěn)定、三軸穩(wěn)定、5通道、設(shè)計(jì)壽命一年通道、設(shè)計(jì)壽命一年n風(fēng)云一號(hào)風(fēng)云一號(hào)C(FY-1C) 1999.5.10 業(yè)務(wù)業(yè)務(wù) 三軸穩(wěn)定、三軸穩(wěn)定、10通道、設(shè)計(jì)壽命兩年通道、設(shè)計(jì)壽命兩年n風(fēng)云一號(hào)風(fēng)云一號(hào)D(FY-1D) 2002 試驗(yàn)試驗(yàn) 三軸穩(wěn)定、多種有效載荷、設(shè)計(jì)壽命兩年三軸穩(wěn)定、多種有效載荷、設(shè)計(jì)壽命兩年n風(fēng)云三號(hào)風(fēng)云三號(hào)B(FY-3B) 2006 試驗(yàn)試驗(yàn) 三軸穩(wěn)定、多種有效載荷、設(shè)計(jì)壽命兩年三軸穩(wěn)定、多種有效載荷、設(shè)計(jì)壽命兩年n風(fēng)云三號(hào)風(fēng)云三號(hào)C(FY-3C) 2008 業(yè)務(wù)業(yè)務(wù) 三軸穩(wěn)定、多種有效載荷、設(shè)計(jì)壽命兩年三軸穩(wěn)定、多種有效載荷、設(shè)計(jì)壽命兩年n風(fēng)云三號(hào)風(fēng)云三號(hào)D(FY-3D) 2010 業(yè)務(wù)業(yè)務(wù) 三軸穩(wěn)定、多種有效載荷、設(shè)計(jì)壽命兩年三軸穩(wěn)定、多種有效載荷、設(shè)計(jì)壽命兩年我國靜止氣象衛(wèi)星序列n風(fēng)云二號(hào)風(fēng)云二號(hào)A(FY-2A) 1997.6.10 試驗(yàn)試驗(yàn) 自旋穩(wěn)定、自旋穩(wěn)定、3通道、設(shè)計(jì)壽命三年通道、設(shè)計(jì)壽命三年n風(fēng)云二號(hào)風(fēng)云二號(hào)B(FY-2B