气象学实验报告

气象学实验报告班级姓名学号年月日【实验目的】掌握气象仪器的使用方法。通过实验理解：（1）水温、气温、气压、风速和风向、相对湿度等气象要素的基本概念（2）气象要素的日变化过程（3）各种湿度表示方法的相互转换（4）气压真值的计算方法（5）仪器误差对观测值的影响（6）理解太阳辐射对地表温度变化的影响（7）地表温度变化与气温的关系（8）风速变化对地表温度和气温变化的影响【实验仪器】包括干球温度、湿球温度、风速、风向和气压测量仪器，具体：（1）DHM2机械通风干湿表（2）DEM6型轻便三杯风向风速表（3）DYM3型空盒气压表（4）红外测温仪（5）水温计【实验报告】整理2014年10月25日的气象实验数据得到以下若干图表：图1各种温度日变化对比图1-1气温日变化图1-25cm海水温度日变化分析：由图1可以看出植被温度、土壤温度、5cm海水温度大致的变化是一样的，都是单峰。所有温度都是从观测时就开始上升，这与太阳辐射有关。植被温度和土壤温度中午11:30左右达到最高点，气温的最大值出现在12:00，5cm海水温度中午12:30左右达到最高点；然后，随着太阳高度角的不断减小，植被和土壤温度不断下降，5cm海水温度变化幅度及速率都不大，气温波动下降。各种温度整体从高到低依次为土壤温度、植被温度、气温和水温，这样的分布与物体对太阳辐射的吸收率有关。各种温度变化范围和幅度不同，原因是各种物质的比热容不同。所有温度的变化均和太阳辐射的强弱有关，造成峰值出现时刻不同的原因是：大气的热量主要来源于地面，地面一方面吸收太阳的短波辐射而得热，一方面又以长波辐射形式向大气输送热量而失热。若净得热量，则温度升高。若净失热量，则温度降低。地温的高低并不直接决定于地面当时吸收太阳辐射的多少，而决定于地面储存热量的多少。土壤和植被属于地物，首先被加热，对太阳辐射的吸收率大，而且比热容较小，所以升温较快，较早达到最大值。气温的升高是因为大气吸收了地面放出的热量，所以出现最大值的时间在土壤和植被之后。水温的变化也是因为吸收太阳辐射，又向大气输送热量，净得热量时则升温，净失热量则降温，因为海水的比热容比较大，所以升温慢，达到最大值的时间最晚。通常情况下，是正午太阳高度角最大，辐射最强；此次数据观测，植被和土壤温度在11:30就达到了最高点，说明11:30左右太阳辐射就已经达到最大值。其实没错，太阳高度角仍然是在正午达到最大，只是大连在北京的东边，跟北京实际是有时差的，从地图上看，两地的地方时正好相差半小时左右，实验记录的时间是按北京时间记的。图2气压日变化分析：陆地气压和海边气压的变化情况基本一致，日较差不大，但可以看出波动规律。由图2和表1、表2可知，海边气压在上午10时左右出现最高值，然后气压下降，14:30出现最低值，观察图2可以发现在16:00之后又有上升的趋势；陆地气压上午几乎无变化，12:30之后缓慢下降，15:30出现最低值，16:00时又出现一个小峰，原本是不该出现这个小峰的，根据表1的备注，可能是由于学生上下课影响了观测值。综合图2中的两条线，判断观测到的地面气压日变化型式应属于双峰型，只是由于观察时间有限，没法看到全天的日变化。图3风速日变化分析：全天风速在上午波动比较大，下午变化比较小。上午风速较大，下午风速较小。风向是指风的来向，从表1知道风向一天的变化不大，主要刮偏西南风。结合图3和图4，可以发现风速变化和相对湿度的变化有一定联系：风速大的时候，海边相对湿度也相应变大，陆地相对湿度变大的时间有所延后，原因是当天刮偏西南风，把海面上的水汽吹向陆地，所以风大的时候，向陆地输送的水汽就越多，水汽压增大，测得的相对湿度就越大。图4相对湿度日变化分析:相对湿度全天波动变化明显，陆地12:00左右达到最高值，海边12:30左右达到最高值。相对湿度的日变化主要决定于气温。气温增高时，虽然蒸发加快，水汽压增大，但饱和水汽压增大得更多，反而使相对湿度减小。温度降低时则相反，相对湿度增大。因此，相对湿度的日变化与温度日变化相反。由图表看出当天的相对湿度比较大，观测当天也确实有雾。当然，在上一个分析中，看出风速对相对湿度的观测也是有影响的。【其他】湿度是表示大气中水汽量多少的物理量，有若干种表示方法，其中，水汽压、比湿、水汽混合比、露点基本上表示空气中水汽含量的多寡。而相对湿度、饱和差、温度露点差则表示空气距离饱和的程度。相对湿度（f）就是空气中实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的比值。绝对湿度是单位容积空气中含有的水汽质量，实际就是水汽密度，难以直接测量。相对湿度：f=水汽压/饱和水汽压*100%=e/E*100%比湿:q=0.622e/p饱和比湿：qs=0.622E/p相对湿度f=e/E*100%=q/qs*100%气压真值的计算：仪器上读取的气压表示值只有经过下列订正后方能使用。温度订正：由于环境温度的变化，将会对仪器金属的弹性产生影响，因此必须进行温度订正。温度订正值可由下列计算：△Pt=a.t式中△Pt--温度订正值a--温度系数值（检定证书上附有）t--温度表读数示度订正，由于空盒及其传动的非线性，当气压变化时就会产生示指误差，因此必须进行示度订正。求算方法：根据检定证书上的示度订正值，在气压表示值相对应的气压范围内：用内插法求出值订正示值△ps补充订正：为消除空盒的剩余变形对示值产生的影响，从检定证书上得到补充订正值△pd经订正后的气压值可由下式示出：p=ps+（△pt+△ps+△pd）表1植被土壤温度观测时间植被温度（℃）土壤温度（℃）干球温度（℃）湿球温度（℃）干湿球温度差（℃）相对湿度（%）风速(m/s)风向气压(hPa)备注9:00熟悉仪器使用，未测定9:3023.233.220.218.81.4872.4WSW1016.6湿球加水不足，发条未拧紧，已订正10:0024.435.820.119.40.7942.3WSW1016.6秒表卡住，已订正10:3025.837.420.219.80.4963.5WSW1016.6正常，已订正11:0026.338.020.419.21.2892.8WSW1016.6湿球刚加水，已订正11:3027.039.120.819.81.0911.2SSW1016.6正常，已订正12:0026.538.820.820.20.6952.6SW1016.6正常，已订正12:3024.938.120.820.40.4962.8WSW1016.6正常，已订正13:0025.238.419.617.62.0810.8S1015.7正常，已订正13:3024.538.319.917.12.8750.6SSW1015.7正常，已订正14:0023.536.019.819.20.6950.8SSW1015.2正常，已订正14:3021.632.619.318.80.5960.6S1015.1正常，已订正15:0020.628.119.818.41.4861.1SW1015.1正常，已订正15:3018.625.518.818.20.6940.7SSW1014.6学生下课时间，大量学生经过16:0017.121.717.916.91.0900.3SSW1015.0正常，已订正16:3015.320.217.416.21.2880.1W1014.5正常，已订正表2水表温度观测时间5cm海水温度（℃）干球温度（℃）湿球温度（℃）干湿球温度差（℃）相对湿度（%）气压（hPa)备注9:00调试仪器9:3015.917.915.92.0801016.3因为选点问题5cm海水温度测量推迟五分钟，已订正10:0016.018.216.02.2781017.6正常，已订正10:3016.118.416.02.4771017.6测量时有车经过，已订正11:0016.119.116.22.9731017.6测量时有大风，已订正11:3017.618.716.32.4771016.9测量四分三十秒时有车经过，已订正12:0017.618.618.40.2981016.4退潮，5cm海水温度选点靠前半头，已订正12:3017.818.916.22.7741015.9正常，已订正13:0017.818.515.92.6751015.5海水换点（温度），已订正13:3017.818.615.23.4681015.5正常，已订正14:0017.618.015.22.8731015.5换点之后匆忙测量，已订正14:3017.617.816.61.2881014.5退潮海水换点（温度），湿球刚加水，已订正15:0017.618.816.91.9821014.5正常，已订正15:3017.317.816.41.4861014.5退潮海水换点（温度），已订正16:0017.618.015.42.6751014.5正常，已订正16:3017.618.216.41.8821014.6正常，已订正