空氣濕度的觀測課件

1、第三章 空氣濕度的觀測3.1干濕球溫度表測濕原理3.2通風(fēng)干濕表3.3濕敏電容濕度傳感器3.4濕度查算表3.5毛發(fā)濕度表3.6毛發(fā)濕度計定義:空氣濕度（簡稱濕度，下同）是表示空氣中的水汽含量和潮濕程度的物理量。濕度量有： 水汽壓（e）空氣中水汽部分作用在單位面積上的壓力。以百帕（hPa）為單位，取一位小數(shù)。 相對濕度（U）空氣中實際水汽壓與當(dāng)時氣溫下的飽和水汽壓之比。以百分?jǐn)?shù)（%）表示，取整數(shù)。 露點溫度（Td）空氣在水汽含量和氣壓不變的條件下，降低氣溫達(dá)到飽和時的溫度。以攝氏度（）為單位，取一位小數(shù)。 測定濕度的儀器：干球溫度表人工站： 濕球溫度表毛發(fā)濕度表毛發(fā)濕度計自動站：濕敏電容濕度傳感

2、器3.1 干濕球溫度表測濕原理一、原理:利用兩支球部大小、形狀等配對的溫度表，放在同一環(huán)境中，其中一支用來測定空氣溫度，稱為干球；另一支球部包上潤濕的紗布，稱為濕球。當(dāng)空氣中的水汽含量未達(dá)飽和時，濕球表面的水分不斷蒸發(fā)，消耗濕球的熱量而降溫；同時又從流經(jīng)濕球的空氣中不斷取得熱量補(bǔ)給。當(dāng)濕球因蒸發(fā)而消耗的熱量和從周圍空氣中獲得的熱量相平衡時，濕球溫度就不再繼續(xù)下降，從而維持了一相對穩(wěn)定的干濕球溫度差。干濕球溫度差值的大小，主要與當(dāng)時的空氣濕度有關(guān)。濕度小，濕球水分蒸發(fā)快，濕球溫度降得越多，干濕球溫度差就大；濕度大，濕球水分蒸發(fā)慢，濕球溫度降低得少，干濕球溫度差就小。 二、測濕公式:式中: e:當(dāng)

3、時空氣中的水汽壓 etw:濕球溫度下的飽和水汽壓 t:干球溫度 tw:濕球溫度 P:當(dāng)時的氣壓 A:干濕球表測濕系數(shù),其主要與流經(jīng)濕球球部的風(fēng)速有關(guān)。三、濕球溫度表的使用在小百葉箱的底板中心，安裝一個溫度表支架，干、濕球溫度表垂直懸掛在支架兩側(cè)的環(huán)內(nèi)，球部向下，干球在東，濕球在西，球部中心距地面1.5m高。濕球溫度表球部包扎一條紗布，紗布的下部浸到一個帶蓋的水杯內(nèi)。杯口距濕球球部約3cm，杯中盛蒸餾水（只允許用醫(yī)用蒸餾水），供濕潤濕球紗布用。三、濕球溫度表的使用濕球紗布包扎用統(tǒng)一配發(fā)的吸水性能良好的紗布包扎濕球球部。包扎時，要把濕球溫度表從百葉箱中拿出，手洗干凈后，再用清潔的水將球部洗凈，然后

4、將長約10厘米的新紗布在蒸餾水中浸濕，平貼無縐折地包卷在感應(yīng)部分上，紗布的絕大部分留在下邊，紗布的重疊部分不要超過球部圓周的l/4；包好后，用紗線把高出球部上面的紗布扎緊，再將紗布弄平，用紗線把球部下面的紗布緊靠著球部扎好(不宜過緊)并剪掉多余的紗線。紗布放入水杯中時，要折疊平整。當(dāng)濕球紗布開始凍結(jié)后，應(yīng)及時從室內(nèi)帶一杯蒸餾水對濕球紗布進(jìn)行溶冰，待紗布變軟后，在球部下部23毫米處剪斷，然后把濕球溫度表下的水杯取走，以防水杯凍裂。濕球紗布應(yīng)保持清潔、柔軟和濕潤，一般應(yīng)每周換紗布一次。遇有沙塵暴等現(xiàn)象，濕球紗布上明顯沾有灰塵時，應(yīng)立即更換。水杯中蒸餾水要時常添滿，保持潔凈，一般每周更一次。 (二)

5、溶冰觀測定義：濕球結(jié)冰，不能再用水杯供水時，在每次觀測前均須潤濕濕球紗布，這一步驟稱作溶冰。目的：使?jié)袂蛏系募啿寄苡凶銐虻乃?或冰衣)，保持濕球表面有良好的蒸發(fā)，以獲得正確的濕球示度。方法：將濕球球部浸入水杯中(水溫不可過高，相當(dāng)室內(nèi)溫度，能將濕球冰層溶化即可)，使紗布充分浸透，冰層完全溶化。判斷冰層是否完全溶化，可從濕球示度變化情況看出。如果示度很快上升到0，稍停一會再上升，就表示冰已全部溶化。然后，把水杯移開，用杯沿將聚集在紗布頭上的水滴除去。 風(fēng)速中常、濕度中常時，在觀測前30分鐘時間： 濕度很小、風(fēng)速很大時，在觀測前20分鐘 濕度很大、風(fēng)速很小時，在觀測前50分鐘(三)觀測記錄濕球觀

6、測記錄方法同干球一樣。冬季：氣溫在10.0以下時，停止觀測濕球溫度，改用毛發(fā)濕度表，但在冬季偶有幾次氣溫低于10.0的地區(qū)，這時仍可用濕球溫度表進(jìn)行觀測。判定濕球穩(wěn)定否缺測劃“-”判定濕球結(jié)冰否是否是濕球讀數(shù)右上角加記“B”字否同干球3.2 通風(fēng)干濕表一、結(jié)構(gòu)原理：通風(fēng)干濕表主要用于野外考察或自動氣象站在氣溫或濕度采集出現(xiàn)故障時進(jìn)行補(bǔ)測時使用。它由干濕球溫度表、通風(fēng)裝置、金屬套管、雙層保護(hù)管和上水滴管等組成。其作用、原理與百葉箱干濕球溫度表基本相同。主要不同處是：溫度表球部裝在與風(fēng)扇相通的管形套管中，利用機(jī)械或電動通風(fēng)裝置，使風(fēng)扇獲得一定轉(zhuǎn)速，球部處于2.5m/s（電動通風(fēng)可達(dá)3m/s以上）的

7、恒定速度的氣流中。由于球部雙層金屬護(hù)管表面鍍有鎳或鉻，是良好的反射體，能防止太陽對儀器的直接輻射.二、觀測記錄： 觀測前，先把儀器懸掛在百葉箱或觀測場內(nèi)，感應(yīng)部分高度1.50m。在讀數(shù)前4-5分鐘用滴管濕潤濕球紗布，然后上好風(fēng)扇發(fā)條（或接通電源）。上發(fā)條切忌過緊。觀測時應(yīng)注意不要讓風(fēng)把觀測者自身熱量帶到通風(fēng)管中去。當(dāng)氣溫低于0時，為使溫度表充分感應(yīng)外界情況，應(yīng)于觀測前半小時，濕潤紗布并上好發(fā)條。然后在觀測前4分鐘再通風(fēng)一次，但不再潤濕紗布。觀測時應(yīng)注意濕球是否結(jié)冰，示度是否穩(wěn)定。當(dāng)風(fēng)速大于4m/s時，應(yīng)將防風(fēng)罩套在風(fēng)扇迎風(fēng)面的縫隙上，使罩的開口部分與風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)方向一致，這樣就不會影響風(fēng)扇的正常旋

8、轉(zhuǎn)。記錄處理方法同干濕球溫度表。三、維護(hù)與檢查1、儀器的金屬部分，特別是下端保護(hù)管的鍍鎳面應(yīng)細(xì)心保護(hù)，使其不要受到任何損傷。每次觀測后，應(yīng)用紗布擦凈外殼，并放回盒中。從盒中取出儀器時，應(yīng)拿著風(fēng)扇帽蓋下的頸部，不要捏在金屬護(hù)板處，也不能用手觸摸防護(hù)管。 2、注意定期檢查風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)是否正常?？梢杂蔑L(fēng)扇中央的發(fā)條盒旋轉(zhuǎn)速度來判斷，在發(fā)條盒上繪有短劃或箭頭，從圓頂上小窗孔可以看到。上發(fā)條后，發(fā)條盒每轉(zhuǎn)一周的時間，如果與檢定證上所給的時間相差不到5秒鐘，則可認(rèn)為風(fēng)扇轉(zhuǎn)速正常。如果轉(zhuǎn)速顯著降低則應(yīng)進(jìn)行修理。 3、濕球紗布應(yīng)經(jīng)常保持清潔。3.3濕敏電容濕度傳感器1、結(jié)構(gòu):濕敏電容濕度傳感器是用有機(jī)高分子膜作介

9、質(zhì)的一種小型電容器。濕敏電容器上電極是一層多孔金膜，能透過水汽；下電極為一對刀狀或梳狀電極,引線由下電極引出。基板是玻璃。整個感應(yīng)器是由兩個小電容器串聯(lián)組成。2、原理:傳感器置于大氣中，當(dāng)大氣中水汽透過上電極進(jìn)入介電層，介電層吸收水汽后，介電系數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致電容器電容量發(fā)生變化。電容量的變化正比于相對濕度。 3、安裝：濕敏電容傳感器應(yīng)安裝在百葉箱內(nèi)，傳感器的中心點離地面1.50m。4、維護(hù)：濕敏電容傳感器的頭部有保護(hù)濾膜，防止感應(yīng)元件被塵埃污染。每月應(yīng)拆開傳感器頭部網(wǎng)罩，若污染嚴(yán)重應(yīng)更換新的濾膜。禁止手觸摸濕敏電容，以免影響正常感應(yīng)。3.4濕度查算表濕度查算表是用干濕球溫度表測定濕度時，根據(jù)

10、干濕球表的測濕公式 ,事先計算制作的查算表，用來查取空氣的各種濕度值。正常情況：濕球結(jié)冰表1表2利用干濕球查出訂正參數(shù)n值本站氣壓值根據(jù)濕球型號查附表得到twtw+ tw表1表2得 e、U、Tdt()4.2-4.9tw ()1.4-8.2Bp(hpa)1025.6984.6表1或2表2表1n811附表附表5附表5tw()-0.4-0.7tw+tw1.0-8.9e(hpa)4.40.5U(%)5412Td ()-4.3-30.0濕球結(jié)冰表1表2利用干濕球查出訂正參數(shù)n值本站氣壓值根據(jù)濕球型號查附表得到 twtw+ tw表1表2得 e、U、Td用氣溫和相對濕度反查t、Td:t0.0表2表1相對濕度

11、數(shù)量根據(jù)相對濕度查取e、Td奇數(shù)偶數(shù)等于或接近取中間值對應(yīng)的e、Td取中間值對應(yīng)的e、Td的平均值t()U(%)e(hpa)Td()1-10.277 2.1 76 -13.62.1-13.620.387 5.4 86 -1.8 5.5 88 -1.55.5-1.7311.234 4.5 34 -4.3 4.6 34 -3.94.6-4.1428.416 6.0 16 -0.26.2 16 0.26.4 16 0.66.20.2利用計算機(jī)查算濕度:1、工具濕度計算2、打開濕度計算窗口，輸入數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)擴(kuò)大10倍輸入 濕球結(jié)冰加輸“B” 用毛發(fā)反查加輸“F” 用相對濕度反查加輸“U”3、計算得濕度值

12、 3.5毛發(fā)濕度表一、工作原理 毛發(fā)濕度表是根據(jù)脫脂人發(fā)能隨空氣濕度大小而改變長度的特性，用人發(fā)制成的測定空氣相對濕度的儀器。1、實驗表明：相對濕度由0%變到100%時，毛發(fā)將伸長其本身長度的2.5%，但在各不同的濕度上其伸長量是不均等的。 2、相對濕度變化相同時 低濕時：毛發(fā)伸長量大，靈敏度大 高濕時：毛發(fā)伸長量小，靈敏度小 3、當(dāng)空氣濕度變化時，水汽便在細(xì)孔中凝結(jié)或蒸發(fā)，使水的彎月面曲率隨之發(fā)生變化，從而引起毛細(xì)壓力的變化。當(dāng)空氣相對濕度降低時，水的彎月面變得更彎曲，毛細(xì)壓力增大而細(xì)孔收縮，這就引起毛發(fā)總長度的縮短。當(dāng)相對濕度上升時，彎月面逐漸變得平直起來，毛細(xì)壓力減小而細(xì)孔的寬度增大，使

13、毛發(fā)伸長；空氣飽和時，細(xì)孔水面是平坦的，這時毛發(fā)最長。 二、毛發(fā)濕度表的構(gòu)造 毛發(fā)表的感應(yīng)部分是脫脂的人發(fā)，裝在金屬架內(nèi)，毛發(fā)的上端固定在金屬片上，下端則固定在弧鉤上。弧鉤和指針固定在同一軸上，指針尖端可在刻度尺附近移動。在刻度尺上自左至右刻出相對濕度由0%到l00%，其刻度間隔是左疏右密的。當(dāng)空氣中相對濕度增大時，毛發(fā)伸長，重錘因重力作用下降，拉緊毛發(fā)并使指針右移；濕度減小時，毛發(fā)縮短，使重錘與弧鉤上抬指針向左移動。毛發(fā)下端固定點到軸心的距離很小，而在同一軸上的指針卻很長，所以弧鉤等部件除傳遞濕度變化外，還起放大作用，其放大涪率為指針長度與毛發(fā)下端同定點距軸心長度之比，毛發(fā)濕度表的示度可用調(diào)

14、整螺絲來調(diào)整。方法是：先旋頂帽固定螺絲，然后轉(zhuǎn)動指針調(diào)整螺絲，使金屬片位置上下改變，將指針調(diào)到預(yù)定位置，最后再擰緊固定螺絲。 三、安裝、觀測和記錄、維護(hù)1、安裝 凡冬季使用毛發(fā)濕度表作正式記錄的氣象站，應(yīng)配備兩個毛發(fā)濕度表，并妥為保管。在氣溫降到-10.0的多年平均日期以前約一個半月內(nèi)，用軟刷蘸蒸餾水對毛發(fā)濕度表的毛發(fā)進(jìn)行預(yù)濕，并將兩個毛發(fā)濕度表都安裝好。一個作為現(xiàn)用表垂直地懸掛在溫度表支架的上橫梁上，表的上部用螺釘固定；另一個固定在百葉箱南壁上或備份百葉箱內(nèi)。若現(xiàn)用毛發(fā)濕度表出現(xiàn)故障，可將備份毛發(fā)濕度表安裝到溫度表支架上。三、安裝、觀測和記錄、維護(hù)2、觀測記錄 按毛發(fā)表指針指示的位置觀測讀數(shù)

15、，記入觀測簿相應(yīng)欄。觀測讀數(shù)取百分?jǐn)?shù)的整數(shù)。注意： 觀測時，如果懷疑指針由于軸的摩擦或針端碰到刻度尺而被卡住，可以在讀數(shù)后輕輕地敲一下毛發(fā)濕度表架，或小心地把指針向左邊（刻度小的一端）輕撥一下，如發(fā)現(xiàn)它停在新的置上，說明有摩擦現(xiàn)象，應(yīng)重新讀數(shù)，更改記錄，并將儀器情況記入觀測簿備注欄。 如果讀數(shù)時發(fā)現(xiàn)指針超出刻度的范圍，應(yīng)當(dāng)用外延法讀數(shù)， 若為上超，按90到100的刻度尺距離外延到110； 若為下超，按10到0的刻度距離外延到-10。 毛發(fā)濕度表讀數(shù)的訂正：冬季用毛發(fā)濕度表（濕度計同）測濕時，為了獲得較正確的濕度記錄，毛發(fā)濕度表（計）的讀數(shù)須用訂正圖法加以訂正。經(jīng)訂正后記入觀測簿相對濕度欄。定時

16、觀測記錄應(yīng)待當(dāng)月訂正圖作出后，用其進(jìn)行訂正；在編發(fā)天氣報告或加密天氣報告時，為了及時發(fā)報，可臨時使用上月訂正圖查出編報所需濕度。三、安裝、觀測和記錄、維護(hù)3、維護(hù) 禁止用手觸摸毛發(fā)，以免手上的油脂覆蓋毛發(fā)小孔，影響其正常感應(yīng)。 如果毛發(fā)及其部件上附有霧淞、冰或水滴，應(yīng)輕敲金屬架，使它脫落；或從百葉箱拿回室內(nèi)，使它慢慢地干燥。但須注意不能使表接近爐子，也絕不能觸及毛發(fā)，要等到干燥后，再把它放回原處。 毛發(fā)濕度表不用時，應(yīng)放在盒子里。如果沒有盒子，應(yīng)把指針移向左邊，使毛發(fā)放松，并用手指將指針貼緊刻度尺，用線繩扎住，或?qū)⒅羔樋ㄔ诳潭瘸叩暮竺?，妥善包裝保存。 空氣濕度很大時，如果毛發(fā)濕度表的指針常超出

17、刻度范圍，應(yīng)調(diào)整示度。調(diào)整示度應(yīng)選在編制訂正圖前，相對濕度在70%或以上時進(jìn)行，方法是：旋動調(diào)整螺絲，將指針往小的刻度方向調(diào)，調(diào)整的幅度按超出刻度的最大范圍再加上3%來定。在正式編制訂正圖和冬季正式使用時，則不能進(jìn)行調(diào)整。 訂正圖的編制方法：在氣溫降到-10.0的多年平均日期以前約一個半月內(nèi)，用每天定時觀測的干濕球溫度表測得的相對濕度和毛發(fā)濕度表（計）讀數(shù)來編制訂正圖。用一張方格紙，以縱坐標(biāo)表示干濕球溫度查算出的相對濕度，橫坐標(biāo)表示毛發(fā)濕度表（計）讀數(shù)，用每次的毛發(fā)濕度表（計）讀數(shù)和干濕球溫度查算出的相對濕度依次點在坐標(biāo)紙上相應(yīng)的交點上（重復(fù)的點子要用小點子點在原有點子的旁邊，不能不點）。全圖

18、點子要有100個或以上，以02、08、14、20時的記錄為主。若個別區(qū)段點子偏少，則應(yīng)從其它時次記錄中選取相應(yīng)的點子進(jìn)行補(bǔ)充。 如果儀器情況良好，觀測準(zhǔn)確，這些點子就會密集在由左下角到右上角的一條狹帶內(nèi)，狹帶與橫坐標(biāo)軸約成45。穿過狹帶正中，畫一均勻平滑的線，使兩側(cè)點數(shù)大致相等（離開密集點相當(dāng)遠(yuǎn)的點子，畫線時不必考慮）。這根線就是毛發(fā)濕度表（計）讀數(shù)的訂正線。 當(dāng)空氣溫度降低到-10.0以下時，就可以根據(jù)毛發(fā)濕度表（計）的讀數(shù)，利用這條訂正線，求出經(jīng)過訂正的相對濕度。 為了使用方便，可以根據(jù)訂正線，事先做好一張換算表，表的最左一行和最上一行，是毛發(fā)濕度表（計）的讀數(shù)（直行為十位數(shù)，橫行為個位數(shù)

19、），表中縱橫相交的格子中，就是毛發(fā)濕度表（計）的讀數(shù)經(jīng)過訂正的相對濕度。四、毛發(fā)濕度表（計）的訂正圖 制作訂正圖的要求 訂正圖上必須注明繪制訂正圖所根據(jù)的記錄起止日期，儀器號碼和用來訂正哪幾個月的毛發(fā)濕度表（計）的示度，以備查考。 使用毛發(fā)濕度表（計）測定濕度期間，當(dāng)氣溫-10.0時，必須用干濕球溫度表與毛發(fā)濕度表（計）同時測定濕度，并點繪訂正圖。 若某月氣溫-10.0的記錄在100次或以上時，一律使用本月的記錄繪制訂正圖。 如果本月氣溫-10.0的記錄不足100次時，應(yīng)向前或向后順延，用接近本月的上月或下月日子的若干點子湊滿100點，來點繪訂正圖。 當(dāng)毛發(fā)濕度表（計）因示值超過100%而用外

20、推法讀數(shù)的記錄，在制作訂正圖時，應(yīng)按外推的實際讀數(shù)點繪。 判斷訂正圖能否使用的原則 若訂正圖上的點子分布過于分散，應(yīng)根據(jù)在訂正線5%的區(qū)域內(nèi)的點子，是否達(dá)到或超過總點子數(shù)的三分之二來確定，若不足三分之二，這張圖不能使用。注意：用計算機(jī)做訂正圖時一定注意做出訂正圖后一定要數(shù)一下在5%以外的點子是否多于所有點子的三分之一 訂正線突然變化，即毛發(fā)濕度表（計）數(shù)值變化1%，而換算后的相對濕度值卻變化了6%或以上的，則該圖不能使用。 訂正線彎彎曲曲以致訂正值不連續(xù)者，該圖不能使用。特殊情況： 1、若系毛發(fā)濕度表（計）中途發(fā)生非性能變化造成的，應(yīng)將變化前的記錄點繪一張訂正圖（不足100點時，向前沿用上月記

21、錄補(bǔ)足），將變化后的記錄點繪另一張訂正圖（不足100點時，向后沿用下月記錄補(bǔ)足），繪制出兩張訂正圖分別訂正前后兩段記錄； 2、若系毛發(fā)濕度表本身性能變劣，則應(yīng)使用備份毛發(fā)表或毛發(fā)濕度計代替（并須繪制訂正圖訂正），如果沒有其他濕度記錄可供代替時，則記錄從缺。 現(xiàn)用和備份毛發(fā)濕度表應(yīng)當(dāng)同時進(jìn)行觀測，并分別編制毛發(fā)濕度表的訂正圖。當(dāng)備份的毛發(fā)濕度表也失效時，可使用濕度計測定濕度。采用毛發(fā)濕度計作為觀測記錄時，亦應(yīng)編制訂正圖。觀測時發(fā)現(xiàn)毛發(fā)濕度表、備份毛發(fā)濕度表和濕度計均因故損壞，氣溫雖在-10.0以下，仍可用干濕球溫度表讀數(shù)查算濕度，并在觀測簿備注欄注明。 (6)自動站進(jìn)入單軌業(yè)務(wù)運(yùn)行后，北方冬季原

22、使用毛發(fā)濕度表觀測空氣濕度的臺站，仍保留毛發(fā)濕度表，并按時采用濕敏電容傳感器測定相對濕度記錄和毛發(fā)濕度表讀數(shù)制作訂正圖、訂正表和訂正系數(shù)。計算機(jī)編制毛發(fā)濕度表(計)訂正圖:操作順序:1、安裝地面氣象測報業(yè)務(wù)軟件2、選擇菜單欄中的“工具” “毛發(fā)表訂正系數(shù)計算” 打開毛發(fā)表訂正系數(shù)窗口3、提示是否使用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)？ 是：對原有數(shù)據(jù)進(jìn)行修改 否：輸入新的數(shù)據(jù)4、輸入毛發(fā)讀數(shù)和相對濕度5、輸入完畢后選擇“存盤”(zs) “計算” 打開計算機(jī)自動編制的訂正圖判斷訂正圖能否使用(3個原則)6、若能使用,選擇“保存系數(shù)”“打印”(若有打印機(jī))7、確定數(shù)據(jù)保存是否成功選擇“參數(shù)設(shè)置”“臺站參數(shù)” 查看系數(shù)

23、保存是否成功。3.6毛發(fā)濕度計功能：濕度計是自動記錄相對濕度連續(xù)變化的儀器。組成：感應(yīng)部分(脫脂人發(fā))，傳動機(jī)械(杠桿曲臂)，自記部分（自記鐘、紙、筆）組成。毛發(fā)長度隨濕度變化成非線性變化：毛發(fā)濕度表的刻度盤是左疏右密毛發(fā)濕度計的自記紙的刻度線是等距的曲臂杠桿有兩個作用：傳遞放大的作用調(diào)整放大倍率的作用只要將曲臂的曲率計算精確，由此而產(chǎn)生的放大率變化，就會恰好抵銷毛發(fā)本身隨相對濕度改變而伸縮的不均勻性，使得筆尖隨相對濕度的改變作均勻的移動，因而濕度計的自記紙的刻度線是等距的安裝 ：濕度計應(yīng)穩(wěn)固地安裝在大百葉箱內(nèi)上面的架子上，底座保持水平。觀測時間： 觀象臺：02、08、14、20 一級站：02、08、14、20 二級站：08、14、20時觀測方法： 定時觀測時，根據(jù)