實習報告(氣象)

氣象實習

一、氣象要素的觀測與氣象測量儀器的使用
1．氣溫的觀測
氣溫是由太陽輻射、地表性質和大氣環流等因素決定的，是一項重要的氣象和氣候要素，測量結果是研究氣候特徵的基本資料。通過氣溫觀測實習，可使學生了解基本測溫儀器的使用和測量方法。
氣溫觀測的儀器有：普通溫度表、最高溫度表、最低溫度表、自計溫度計等。實習中需要學生掌握普通溫度表的使用和基本原理。
普通溫度表由感應部分和顯示部分構成。感應球內裝水銀液體，顯示部分由毛細管、刻度板、外套管等組成（見圖5-1）。
普通溫度表用途廣泛,一般情況下使用時,垂直懸掛在蔽陰背風處即可使用。
2．氣壓的觀測
氣壓是指單位面積上所承受的大氣柱的重量，亦稱大氣壓力。氣象學中作為氣壓單位的是毫巴（mb）。世界氣象組織決定，氣壓單位統一使用“百帕”（hPa），亦就是100個“帕”（Pa）正好與1毫巴相等，即lbPa＝ 1mb。
測量氣壓常用3種測量儀器：動槽式（福丁式）水銀氣壓表、定槽式（寇烏式）水銀氣壓表、空盒氣壓表。
普通
其中空盒氣壓表是一種輕便的測壓儀器,攜帶方便,多用於野外觀測。它是利用金屬的彈性形變和大氣壓力相平衡的原理製成的。空盒氣壓表可分為三部分：（1）感應部分是一個富有彈性的圓形空盒,內部近似真空,其上下面有圓波皺紋,以增加空盒的彈性,用彈簧片和它平衡。（2）傳遞放大部分由傳動杆、水平軸、長槓桿等組成.當外界氣壓變化時,金屬空盒和彈簧片隨之壓縮或膨脹,通過傳遞放大,把伸縮運動通過傳動杆傳給指標。（3）指示部分由指標、刻度盤和附屬溫度表組成F外界氣壓變化通過傳動杆帶動指標,指標在有刻度的圓盤面上轉動指示出氣壓讀數。
用觀測空盒氣壓表觀測氣壓的方法：開啟盒蓋，先讀附溫,精確到0.l℃。然後輕敲盒面(克服機械摩擦),待指標靜止後再讀數。讀數時視線垂直於刻度面,讀取指標尖端所示的數值,精確到0.1百帕。復讀無誤後關好盒蓋。
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空盒氣壓表
3．風的觀測。
空氣的水平運動稱為風。空氣水平運動時，既有方向也有速率。風向是指風的來向，地面風向用16方位表示。風速是單位時間內空氣在水平方向上的移動距離。
測風方法主要有目測法和儀器法。
（1）目測風速通常是依據風力等級表進行算的。風力等級是依據風對地面（或海面）物體影響程度制定的。
風速和風級的數學關係，其計算式如下：
式中為N級風的平均速度；N為風的級數，可查表定級。
風力等級表
等級及名稱
風速
陸上狀況
海上狀況
0無風
0~0.2
靜，煙直上
海面平靜 42
1軟風
0.3~1.5
煙隨風飄動
海面起微浪，漁船略覺搖動
2 輕風
1.6~3.3
人面感覺有風，樹葉微響
小波，波峰平滑
3微風
3.4~5.4
樹葉及微枝搖動不止，旌旗展開
小波加大，處處起白浪花，漁船漸覺簸動
4和風
5.5~7.9
塵土風起，小樹枝搖動
小白浪頗多；漁船滿帆時，可使船身傾向一側
5清勁風
8.0~10.7
小樹搖晃，內陸水面有小波
中浪，很多白浪；漁船縮帆（即收去帆的一部分）
6強風
10.8~13.8
大樹枝搖動，舉傘困難，電線呼呼有聲
大波浪開始形成，水花飛濺；漁船加倍縮帆，捕魚須注意風險
7疾風
139~17.1
全樹搖動，頂風行走困難
輕度大浪，碎浪或白沫沿風向呈條狀，漁船停泊港中，在海者下錨
8大風
17.2~20.7
小樹枝折斷，頂風不能行走
中度大浪，浪頭破碎，形成水煙，所有近海淦都要靠港，停留不出
9 烈風
烈風
20.8~24.4
風掀開屋瓦，吹倒煙囪
狂浪，浪頭崩潰墜落；汽船航行困難
10狂風
24.5~28.4
樹木連根拔起，房屋損壞嚴重
狂濤，海面一片白；汽船航行頗危險
11暴風
28.5~32.6
陸上少見，有廣泛損壞
異常狂濤，很少見水煙；汽船遇之極危險
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12颶風
32.7~
陸上絕少見，摧毀力極大
（2）用儀器測定風向和風速
輕便風向風速表體積小、輕便,適用於野外流動觀測,是地理工作者進行野外小氣候考察的必備儀器。
儀器構造由三部分組成（見圖）：A風向部分(含風向標1、方位盤3、制動小套4)；B風速部分(含十字護架、風杯5、風速表6)；C手柄8
儀器使用方法：當壓下風速按扭7，啟動風速表後,風杯隨風轉動，帶動風速表主體內的齒輪組，指標即在刻度盤上指示出風速。同時時間控制系統也開始工作，待一分鐘後自動停止計時，風速指標也停止轉動。指示風向的方位盤是一磁羅盤,當制動小套管4開啟後，羅盤按磁子午線的方向穩定下來,風標隨風擺動,其指標2即指出當時風向。
觀測時應注意：
A．將儀器帶至空曠處，由觀測者手持儀器，高出頭部並保持垂直，風速刻度盤平面與風向平行；
B．觀測者應站在儀器的下風向。
C．測風向時首先將方位盤的制動小套管4向下拉並向右轉一個角度鬆手，啟動方位盤使方位盤自由旋轉，在地磁場的作用下指標在磁子午線的方向上穩定下來，注視指標2兩分鐘，取其最多風向記錄下來。
D．在觀測風向的同時，待風杯旋轉約半分鐘，按下風速按鈕7，啟動測風速系統，待一分鐘後指標自動停轉，在錶盤讀其風速示值(m/s)，將此值在本儀器風速鑑定曲線圖上查出對應的實際風速(取一位小數)記錄。
E．觀測完畢，將方位盤制動小套4向左轉回，慢慢鬆手，藉助彈簧彈力，小套管彈回上方，固定好方位盤。
F．維護方法：保持儀器清潔乾燥，若被雨雪打溼，使用後要用軟布擦拭乾淨；避免碰撞和震動。非觀測時間儀器要放在盒內，切勿用手摸風杯；平時不要隨便按風速按鈕，計時機構開始工作後，也不得再按該按鈕；各軸承和緊固螺母不得隨意鬆動；儀器使用120小時後須重新鑑定。
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5 3 6 1 2 4 7 8
圖4-3 輕便風向風速表
1. 風向標; 2.風向指標; 3. 方位盤; 4. 制動小套;
5. 風杯; 6. 風速表刻度盤; 7. 風速按鈕; 8.手柄
4．空氣溼度的觀測。
空氣溼度是表徵空氣中水汽含量的物理量。它與人類的生產、生活有著密切關係。空中的水分是成雲致雨的物質來源。因此空氣溼度是重要的氣象觀測專案之一。通過實習，可使學生熟悉觀測溼度的儀器，瞭解其構造原理，掌握觀測溼度的方法學會溼度表的查算方法。
常用的測溼度的儀器有：固定式乾溼表、通風乾溼表、毛髮溼度表、溼度計等。其中通風式（阿斯曼）乾溼表（見圖4-4）是在野外測定空氣溼度的良好儀器，具有攜帶方便、精確度較高等優點。
通風式（阿斯曼）乾溼表的工作原理：由兩隻相同型號的溫度表組成。一支球部包有溼潤脫水紗布的叫溼球溫度表，另-支叫乾球溫度表。當空氣中的水汽未飽和時，溼球上的水分就不斷蒸發，蒸發消耗的熱量從溼球周圍的空氣中得到，所以溼球溫度就低於乾球溫度。這個差值的大小取決於空氣的溼度。如果空氣已經飽和，乾溼球溫度相等。因此根據乾溼球溫度可以查算出空氣溼度。通風式乾溼表上有一些特殊裝置：一是通風裝置。通過上緊發條帶動風扇轉動，使兩支溫度表球部有自由大氣流過，可迅速測得溼度。二是具有防熱輻射的雙金屬外殼，以便在陽光直射下使用。
通風式（阿斯曼）乾溼表的使用方法：
（1）選擇空曠通風的地點，懸掛好儀器，儀器高度視觀測目的而定。在觀測前4---5分鐘用滴管溼潤溼球紗布，然後上緊發條。
（2）站在儀器的下風向，接近儀器正確讀數。若風扇轉速減慢或停止，重新上弦後，兩分鐘後再讀。
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（3）若氣溫低於零度,溼潤紗布後30分鐘再讀數,讀數前4分鐘再通風一次。
圖5-4 通風式（阿斯曼）乾溼表
1．掛鉤；2. 鑰匙; 3. 通風器; 4. 風扇;
5. 乾球溫度計; 6.溼球溫度計; 7. 防風罩; 8;保護管.
5．雲的觀測
雲是懸浮在大氣中一定高度的小水滴或冰晶微粒或二者混合的可見聚合體，是重要的天氣現象。雲的成因不同，特徵各異。雲的觀測包括判定雲高等3項內容。
（1）判定雲狀雲按高度分為低、中、高3族，又根據雲的外形特徵和結構特點分為10屬29類。觀測時要注意雲的連續變化，對照《中國雲圖》中的圖例，從外形特徵、結構、色澤、排列、高度，以及伴隨出現的天氣現象，通過認真細緻的綜合分析，最後確定出雲狀。
（2）估計雲量雲量指雲遮蔽天空視野的成數，我國採用10成制。雲量觀測又分為總雲量和低雲量兩種。空中被所有的雲遮蔽的總成數，為總雲量；低雲量是指天空被低雲遮蔽的成數。
（3）測定雲高雲高指雲底距地面的垂直距離。觀測時一般是根據各種雲通常出現的高度範圍進行估測的，如表。
表 我國各屬雲常見雲底高度範圍表
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自古以來，我國勞動人民在生產實踐中，就積累了“出門看天氣” 、“雞鳴早看天”的豐富經驗。可在實習中安排練習看雲測晴雨的內容。主要諺語有： （1）天氣晴朗，是個好天氣。“天上魚鱗雲，地下晒死人；天氣魚鱗斑，吃過飯上山；今晚花花雲，明日晒死人；瓦塊雲，晒死人”。 （２）午後出現雷暴雨。“魚鱗天，不雨也風電”。 （３）不久就要下雨了。“天上其棉花，地下踩粥渣”。 （４）有雨的預兆。“天上蝦鬚雲，三日雨淋淋。天上鉤鉤雲，地下水打人”。 （５）很快有雨。“雲掩天邊月，雨水跨天渠；九年級月下有橫雲，初四日裡雨傾盆”。 （６）夏天的早晨，東方如果出現烏雲，當天將會颳風下雨。“早上雲如山，黃昏雨連連；早起烏雲現東方，無雨也有風；黎明烏雲攔東，不落雨也吹風”。 （７）會天晴。“雲繞山腰天不壞”。 （８）第二天可能有雨。“日落雲吃火，明天下雨無處躲”。 （９）有範圍較寬廣的雨層雲。“天上灰布點，細雨定連綿”。 （１０）能出現晴好的天氣。“日落火燒雲、明朝晒死人”。 （１１）有可能下雨。“日處紅雲暗，東風雨即見”。
二、氣象要素測量結果的分析
分析的主要內容包括:一是山地氣候特點分析；二是海洋對氣候的影響（如日溫差、空氣溼度、溫度、等）。
（一）海陸風
在海濱地區，只要天氣晴朗，白天風總是從海上吹向陸地；到夜裡，風則從陸地吹向海上。從海上吹向陸地的風，叫做海風；從陸地吹向海上的風，稱為陸風。氣象上常把兩者合稱為海陸風。
海陸風和季風一樣，都是因為海陸分佈影響所形成的週期性的風。不過海陸風是以晝夜為週期，而季風的風向卻隨季節變化，同時海陸風範圍也比季風小。
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白天，陸地上空氣增溫迅速，而海面上氣溫變化很小。這樣，溫度低的地方空氣冷而下沉，接近海面上的氣壓就高些；溫度高的地方空氣輕而上浮，陸地上的氣壓便低些。陸地上的空氣上升到一定高度後，它上空的氣壓比海面上空氣壓要高些。因為在下層海面氣壓高於陸地，在上層陸地氣壓又高於海洋，而空氣總是從氣壓高的地區流到氣壓低的地區，所以，就在海陸交界地區出現了範圍不大的垂直環流。陸地上空氣上升，到達一定高度後，從上空流向海洋；在海洋上空，空氣下沉，到達海面後，轉而流向陸地。這支在下層從海面流向陸地，方向差不多垂直海岸的風，便是海風。
夜間，情況變得恰恰相反：陸地上，空氣很快冷卻，氣壓升高；海面降溫比較遲緩(同時深處較溫暖的海水和表面降溫之後的海水可以交流混合)，因此比起陸面來仍要溫暖得多，這時海面是相對的低氣壓區。但到一定高度之後，海面氣壓又高於陸地。因此，在下層的空氣從陸地流向海上，在上層的空氣便從海上流向陸地。在這種情況下，整個垂直環流的流動方向，也變得和前面海風裡的垂直環流完全相反了。在這個完整的垂直環流的下層，從陸地流向海洋，方向大致垂直海岸的氣流，便是陸風。
一般海風比陸風要強。因為白天海陸溫差大，加上陸上氣層較不穩定，所以有利於海風的發展。而夜間，海陸溫差較小，所波及的氣層較薄，陸風也就比較弱些。海風前進的速度，最大可達5-6米/秒，陸風一般只有1-2米/秒。濱海一帶溫差大，海陸風強度也大，隨著遠離海岸，海陸風便逐漸減弱。
海陸風交替的時間隨地方條件及天氣情況而不同。白天，陸地溫度高於海洋；夜裡，海洋溫度高於陸地。陸地溫度高於海洋的時間，一般為下午2-3時，這時候的海風最強。此後溫度逐漸下降，海風便隨著減弱，約在晚上9-10時，海陸溫差沒有了，海風也就停止了。夜裡，陸地溫度降得快，海洋溫度比陸地下降得慢些，因此，在晚上9-10時以後，陸上變冷了，海上反而暖些。海陸溫差的趨向改變了，海陸風的方向也改變了。從晚上9-10時的一度平靜無風之後，接著微弱的陸風就開始了；這以後，海陸溫差逐漸增大，陸風也越來越強；大約夜裡2-3時左右，溫差最大，這時的陸風也最強。天亮後，陸地漸漸暖起來，海陸溫差越來越小，陸風逐漸，減弱；約在上午9-10時左右，海陸溫差又消失了，陸風隨著終止。
(二)山谷風
住在山區的人都熟悉，白天風從山谷吹向山坡，這種風叫穀風；到夜晚，風從山坡吹向山谷，這種風稱山風。山風和穀風總稱為山谷風。 山谷風的形成原理跟海陸風類似。
白天，山坡接受太陽光熱較多，成為一隻小小的“加熱爐”，空氣增溫較多；而山谷上空，同高度上的空氣因離地較遠，增溫較少。於是山坡上
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的暖空氣不斷上升，並在上層從山坡流向谷地，谷底的空氣則沿山坡向山頂補充，這樣便在山坡與山谷之間形成一個熱力環流。下層風由谷底吹向山坡，稱為穀風。到了夜間，山坡上的空氣受山坡輻射冷卻影響，“加熱爐”變成了“冷卻器”，空氣降溫較多；而谷地上空，同高度的空氣因離地面較遠，降溫較少。於是山坡上的冷空氣因密度大，順山坡流入谷地，谷底的空氣因匯合而上升，並從上面向山頂上空流去，形成與白天相反的熱力環流。下層風由山坡吹向谷地，稱為山風。
穀風的平均速度約每秒2-4米，有時可達每秒7-10米。穀風通過山隘的時候，風速加大。山風比穀風風速小一些，但在峽谷中，風力加強，有時會吹損谷地中的農作物。穀風所達厚度一般約為谷底以上500-1000米，這一厚度還隨氣層不穩定程度的增加而增大，因此，一天之中，以午後的伸展厚度為最大。山風厚度比較薄，通常只及300米左右。
在晴朗的白天，穀風把溫暖的空氣向山上輸送，使山上氣溫升高，促使山前坡崗區的植物、農作物和果樹早發芽、早開花、早結果、早成熟；冬季可減少寒意。穀風把谷地的水汽帶到上方，使山上空氣溼度增加，谷地的空氣溼度減小，這種現象，在中午幾小時內特別的顯著。如果空氣中有足夠的水汽，夏季穀風常常會凝雲致雨，這對山區樹木和農作物的生長很有利；夜晚，山風把水汽從山上帶入谷地，因而山上的空氣溼度減小，谷地空氣溼度增加。在生長季節裡，山風能降低溫度，對植物體營養物質的積累，塊根、塊莖植物的生長膨大很有好處。