常规气象观测仪器2003-04版

北京气象中心观测室2010年4月30日第一版1常规气象观测仪器、仪表的使用及校准请思考一下都有什么常规观测仪器仪表北京气象中心观测室2一、定义风，是指空气的水平运动。风是一个矢量，测量风时，既要测量空气水平运动速度的大小，即风速，也要确定出空气水平运动的方向，即风向。风随高度变化。地面风，是指离地面10米高度处的风。地面风的测量§1概述北京气象中心观测室3(一)风向水平气流（风）的来向八方位：北风、东北风、东风……十六方位：北风、北北东风、东北风….度：规定以正北为起点，顺时针旋转一周为360度，正北为360度静风：Calm二、风向风速表示法北京气象中心观测室4北风→360度南风→180度45度→东北风八方位与度数之间的关系北京气象中心观测室5（二）风速单位时间里空气所经过的距离单位：m／s。海面上有时用海里/小时（也称“节”）为单位，1m／s＝1.94海里/小时。蒲福风级北京气象中心观测室6蒲福风级表风级名称平均风速范围（m/s）相当的平均风速(m/s)船上观测估计风速的征象沿岸估计风速的征象陆地估计风速的征象0静风0.0-0.20海面如镜静静,烟直上1软风0.3-1.51海面形成鱼鳞状的涟漪，但尚无飞沫状波峰顶渔船刚好具有舵效速率烟能表示风向,但风向标尚不能表示风向2轻风1.6-3.32小波虽短，但已显著，波峰顶呈玻璃状，但未见破碎渔船的帆可被风张开，以大约0.5—1千米/小时的速度移行人面感觉有风,树枝有微响,普通的风向标能随风移动3微风3.4-5.44出现大的小波；波峰顶开始破碎，有玻璃状飞沫；间或出现白浪渔船开始出现簸动，移行速度约有1.5—2千米/小时树叶与细枝摇动不息,旌旗展开4和风5.5-7.97小的波浪变成较大的波浪，频繁地出现白浪风利于作业，渔船满帆时，船身倾侧于一方灰尘和碎纸扬起,小树枝摇动5清劲风8.0-10.79出现更显著的长峰中浪，形成许多白浪(偶尔出现激溅浪花)渔船缩帆(即收起帆的一部分)有叶的小树开始摇摆,内陆水面形成波浪6强风10.8-13.812开始形成大浪，白色的波峰飞沫到处可见(可能出现激溅浪花)渔船主帆缩帆加倍，捕鱼须注意风险大树枝摇动,电线呼呼有声,举伞困难北京气象中心观测室7蒲福风级表7疾风13.9-17.116风浪涌起，风开始把碎破的白色飞沫吹成沿风向伸展的条纹渔船不出港，在海上的渔船停航全树摇动,迎风步行感到不便8大风17.2-20.719出现长峰大浪。波峰边缘破碎成浪花，飞沫被吹成沿风向伸展的明显条纹近港渔船全都进港树枝折断,行进受阻9烈风20.8-24.423形成大浪，沿风向形成浓密条纹，波浪波峰开始卷倒，激溅浪花影响能见度—发生轻微的建筑破坏(烟囱管和房顶盖瓦吹落)10狂风24.5-28.426出现长卷峰非常大浪，其所引起的大片飞沫沿风向形成浓白条纹；整个海面呈白色，海面波涛汹涌；咆哮轰鸣；能见度受到影响—内陆少见,见时树木连根拔起,大量建筑物遭破坏11暴风28.5-32.631出现异常大的浪（小规模和中规模船舶间或隐没于波浪背后)，海面被沿着风向的长长一片白色飞沫完全覆盖，波峰尘边缘全都被吹成泡沫，能见度受到影响—极少遇到,伴随着广泛的破坏12飓风32.7及以上33空气中充满飞沫和激溅浪花，浪花激溅使海面变成白色；能见度受到严重影响——北京气象中心观测室8三、平均风及风的阵性气象上测量的通常为平均风用于天气气候学时，平均时段一般取10分钟。风向取真北。用于航空目的时，平均时段一般取2分钟。风向取磁北。以快速脉动为特征的风则称之为阵风。如果平均风速大于8米/秒，通常还应确定该平均时段内的瞬时最大风速。北京气象中心观测室9四、风的测量方法分别测量风向风速先测量风的两个分量，然后再合成得到风向、风速。风向的测量，一般是采用风向标进行。风速的测量方法旋转式风速表超声波风压加热电阻丝电磁波、激光等的多普勒效应北京气象中心观测室10§2风向的测量一、风向标风向标是测量风向的最通用仪器。风向标一般是由尾翼、指向杆、平衡锤及旋转主轴4部分组成。风向标是一个首尾不对称平衡装置在风的动压力作用下风向标取得一个指向气流来向的平衡位置而指示风向北京气象中心观测室11各种类型的风向标北京气象中心观测室12风向标各部分的功能尾翼是用来感应风力的部件，在风力的作用下产生旋转力矩平衡锤是用来保证风向标的重心正好处在旋转轴的轴心上指向杆所指示的方向，即为风的来向旋转主轴是风向标的转动中心，并通过它带动传感元件，把风向标指示的角度值转换为可以传输、处理和显示的量。北京气象中心观测室13二、风向标的起动风速由于风向标存在轴承摩擦力矩等，因此在尾翼所受风压力矩大于风向标静摩擦力矩时，风向标才开始转动。风向标的起动风速越小越好，一般的风向标的起动风速为0.5m/s，目前较好的风向标起动风速可小于0.3m/s。北京气象中心观测室14三、风向的转换和指示风向标转动时，垂直主轴带动表示风向角度的装置旋转，把信号传送到记录器或指示器。风向信号的发生系统是转轴与角度的转换系统。常用的有机械、电和光电三种方式。北京气象中心观测室15§3风速的测量旋转式风速表风杯型风车型螺旋桨型风杯半球形锥形三个四个北京气象中心观测室16一、风杯感应原理由于风杯凹面和凸面所受的风压力不相等，风杯受风压后，向着凹面的方向作逆时针方向旋转，并受到空气阻力的作用。转动速度越快，空气阻力越大。由于在一定的风速下，风杯所受的扭力矩一定，因此风杯达到一定的速度后，空气阻尼力矩就与扭力矩平衡，转速不再增加。风杯旋转的速度与风速之间保持一定的关系。北京气象中心观测室17二、风杯的起动风速由于风杯转轴之间有摩擦，转换器也存在一定的阻力，因此风杯在转动过程中还受到摩擦力矩的影响。只有风压扭力矩大于摩擦力矩时，风杯才能起动。刚好使风杯开始起动的风速称为起动风速。摩擦力矩的影响是随着风速增大而减小的,这样摩擦力矩在风速小时造成的相对误差较为严重。北京气象中心观测室18EY型电传式风向向速仪的使用及注意事项EY型电传式风向向速仪北京气象中心观测室19EY型电传式风向风速仪测定风向电传式测风器测定风向的部分，由风标和风向指示表组成。风标随风转动，指示表上的指针也随之转动，指针即在该表的方位刻度盘上指出当时的风向。★风向指针的转动是加载在220伏电源上开始工作的，所以测定后要关闭电源开关。北京气象中心观测室20测定风向的方法1、将指示器上的电源开关电源开关打开2、按下风向按钮3、读数：注视指针的摆动情况，根据其指示次数最多或停留时间最长的位置，从方位刻度盘上读取风向，如果指针不停地在某一范围内来回摆动，则根据摆动范围的中间位置读取风向。4、测定后关闭电源开关。☆为了使测定的结果能代表当时风向的平均情况，观测的时间通常为一分钟。风向按钮电源开关北京气象中心观测室21EY型电传式风向风速仪测定风速电传式测风器测定风速的部分，由风杯和风速指示表组成。风杯在力的作用下旋转，指示表上的指针也随之转动，指针即在该表的风速刻度盘上指出当时的风速值。刻度盘上有上下两排刻度，通常，上排为0-40米/秒，下排为0-12米/秒。当风速大于10米/秒时，应按上排刻度进行读数；不大于10米/秒时，则应按下排刻度进行读数。★风速指针的转动是根据电磁的原理完成的。北京气象中心观测室22测定风速的方法1、测定平均风速时，应先看一下风速指针在上排刻度上所指示的数值，如果当时指针指示的最大数值不大于10米/秒，则应按下风速按钮。注视指针摆动一分钟，根据指针摆动范围的中间位置，从下排刻度上读取平均风速值；如果当时指针指示的最大数值大于10米/秒，则不能按下风速按钮，从上排刻度上读取平均风速值。2、测定最大风速通常与测定平均风速同时进行。读数时，必须以风速持续指示两秒钟以上的最大风速值为准。风速按钮风速开关北京气象中心观测室23EY型电传式风向风速仪测量精度：风向±5度、风速1M／S鉴定周期：2年HFY-IA型风向风速仪略北京气象中心观测室24请思考一下风向是指风的向。风向指示标由哪几个部分组成？试想：风杯的转动与风力发电有何关联？使用的是什么原理？北京气象中心观测室25温度是表示物体冷热程度的物理量，气象上需要观测的温度参量包括：空气温度，土壤温度和水面温度。接触式测温仪器：玻璃液体温度表、金属电阻温度表、热敏电阻温度表、热电偶温度表和石英晶体温度表。空气湿度是表示大气中水汽含量程度的物理量温度、湿度的测量§1概述北京气象中心观测室26普通温度表（一）测温原理利用液体的热胀冷缩效应制成，由玻璃球和毛细管、刻度尺和外套管等组成。一、玻璃液体温度表北京气象中心观测室27（二）基本结构1.普通温度表1.水银温度表：水银作感应液2.酒精温度表：酒精作感应液•根据水银（酒精）柱的高低，即可测定瞬时气温。•气温在－36℃以下时因为已经接近水银的凝固点（－38.9℃），改用酒精温度表观测气温。普通温度表北京气象中心观测室282．最高温度表用于测量某一时段中最高温度，用水银作测温液。最高温度表的狭道结构最高温度表测量时，应横放着，且球部要略低些。北京气象中心观测室29哑铃状游标3．最低温度表最低温度表一般采用酒精作为测温液，最低温度表测量时，也应水平横放。北京气象中心观测室30（一）温度观测的特点1.温度的测量是动态的；2.太阳辐射对于温度的测量影响较大；3.热滞系数不同，所带来的热滞误差也不同；4.自然大气状况的扰动；二、温度观测特点北京气象中心观测室31（二）气温观测中的防辐射方法1、采用防辐射设备使用百叶箱2、防辐射设备的设计要求•内部气温保持均匀，并与外部气温相等。•能遮蔽温度表，并屏蔽辐射和防止降水影响。北京气象中心观测室32使用百叶箱的原因使用同一构造的百叶箱观测得到的结果的所有差异是台站所在地点天气气候差异的反映。由于百叶箱本身及其装置均具有一定的自动平均能力，因而其记录具有一定的代表性。百叶箱内观测结果与百叶箱外同高度的气象状况有密切的相关性。北京气象中心观测室33三、温度观测方法(一）使用水银（酒精）温度表测定瞬时气温1.读取示度值（简称读数）视线应对准水银柱顶点，并垂直于刻度面，读取顶点所在位置的数值，先读小数，后读整数，精确到0.1℃。如果水银柱顶点的位置在零度刻度线以上，无论读取整数值和小数值，都应从零度起顺次向上读，读数值为正值；如果水银柱顶点的位置在零度刻度线以下，则应从零度起顺次向下读，读数值为负值。北京气象中心观测室34在读数过程中，必须屏住呼吸，动作迅速，头部和照明灯不能接近温度表的球部，以免引起示度升高。读数后应立即复读，复读时要特别注意原读数值有无五度、十度或零上零下颠倒的误差。2.对示度值进行器差订正，求出瞬时气温值。根据读取的示度值，从该仪器的检定证中查取器差订正值，然后将订正值和示度值相加，其代数和即为瞬时气温值。如果读取的不度值超过检定证上所列的最高（最低）值，则以检定证上最高（最低）值所相应的订正值进行订正。北京气象中心观测室35（二）使用最高温度表测定日最高气温1.读取示度值其方法与水银温度表的读数方法相同。但是，如果水银柱顶点的顶点的位置在零度刻度线的右边，无论读取整数和小数值，都应从零度起顺次向右读，读数值为正值；如果水银柱顶点的位置在零度刻度线的左边，则应从零度起顺次向左读，读数值为负值。2.读数后，即将最高温度表的示度值调整到相当于当时的气温值，以便测定次日的最高气温。北京气象中心观测室36调整的方法：将温度表从钩架上取下，握住表的上半部，球部向下，手臂向外伸出约三十度，将表前后甩动，直到示度值等于或接近于当时的气温值为止。然后将表放回原处，先放球部，后放上部，勿使水银柱滑动。★调整过程中，必须使温度表的球部始终向下，并且不能用手触摸，特别注意勿与周围物体相撞。3.对示度值进行器差订正，求出最高气温值。其方法与水银温度表示度值的订正方法相同。北京气象中心观测室37（三）使用最低温度表测定日最