气象实习
一、气象要素的观测与气象测量仪器的使用
1．气温的观测
气温是由太阳辐射、地表性质和大气环流等因素决定的，是一项重要的气象和气候要素，测量结果是研究气候特征的基本资料。通过气温观测实习，可使学生了解基本测温仪器的使用和测量方法。
气温观测的仪器有：普通温度表、最高温度表、最低温度表、自计温度计等。实习中需要学生掌握普通温度表的使用和基本原理。
普通温度表由感应部分和显示部分构成。感应球内装水银液体，显示部分由毛细管、刻度板、外套管等组成（见图5-1）。
普通温度表用途广泛,一般情况下使用时,垂直悬挂在蔽阴背风处即可使用。
2．气压的观测
气压是指单位面积上所承受的大气柱的重量，亦称大气压力。气象学中作为气压单位的是毫巴（mb）。世界气象组织决定，气压单位统一使用“百帕”（hPa），亦就是100个“帕”（Pa）正好与1毫巴相等，即lbPa＝ 1mb。
测量气压常用3种测量仪器：动槽式（福丁式）水银气压表、定槽式（寇乌式）水银气压表、空盒气压表。
普通
其中空盒气压表是一种轻便的测压仪器,携带方便,多用于野外观测。它是利用金属的弹性形变和大气压力相平衡的原理制成的。空盒气压表可分为三部分：（1）感应部分是一个富有弹性的圆形空盒,内部近似真空,其上下面有圆波皱纹,以增加空盒的弹性,用弹簧片和它平衡。（2）传递放大部分由传动杆、水平轴、长杠杆等组成.当外界气压变化时,金属空盒和弹簧片随之压缩或膨胀,通过传递放大,把伸缩运动通过传动杆传给指针。（3）指示部分由指针、刻度盘和附属温度表组成F外界气压变化通过传动杆带动指针,指针在有刻度的圆盘面上转动指示出气压读数。
用观测空盒气压表观测气压的方法：打开盒盖，先读附温,精确到0.l℃。然后轻敲盒面(克服机械摩擦),待指针静止后再读数。读数时视线垂直于刻度面,读取指针尖端所示的数值,精确到0.1百帕。复读无误后关好盒盖。
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空盒气压表
3．风的观测。
空气的水平运动称为风。空气水平运动时，既有方向也有速率。风向是指风的来向，地面风向用16方位表示。风速是单位时间内空气在水平方向上的移动距离。
测风方法主要有目测法和仪器法。
（1）目测风速通常是依据风力等级表进行算的。风力等级是依据风对地面（或海面）物体影响程度制定的。
风速和风级的数学关系，其计算式如下：
式中为N级风的平均速度；
N为风的级数，可查表定级。
风力等级表
等级及名称
风速
陆上状况
海上状况
0无风
0~0.2
静，烟直上
海面平静 42
1软风
0.3~1.5
烟随风飘动
海面起微浪，渔船略觉摇动
2 轻风
1.6~3.3
人面感觉有风，树叶微响
小波，波峰平滑
3微风
3.4~5.4
树叶及微枝摇动不止，旌旗展开
小波加大，处处起白浪花，渔船渐觉簸动
4和风
5.5~7.9
尘土风起，小树枝摇动
小白浪颇多；
渔船满帆时，可使船身倾向一侧
5清劲风
8.0~10.7
小树摇晃，内陆水面有小波
中浪，很多白浪；
渔船缩帆（即收去帆的一部分）
6强风
10.8~13.8
大树枝摇动，举伞困难，电线呼呼有声
大波浪开始形成，水花飞溅；
渔船加倍缩帆，捕鱼须注意风险
7疾风
139~17.1
全树摇动，顶风行走困难
轻度大浪，碎浪或白沫沿风向呈条状，渔船停泊港中，在海者下锚
8大风
17.2~20.7
小树枝折断，顶风不能行走
中度大浪，浪头破碎，形成水烟，所有近海淦都要靠港，停留不出
9 烈风
烈风
20.8~24.4
风掀开屋瓦，吹倒烟囱
狂浪，浪头崩溃坠落；
汽船航行困难
10狂风
24.5~28.4
树木连根拔起，房屋损坏严重
狂涛，海面一片白；
汽船航行颇危险
11暴风
28.5~32.6
陆上少见，有广泛损坏
异常狂涛，很少见水烟；
汽船遇之极危险
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12飓风
32.7~
陆上绝少见，摧毁力极大
（2）用仪器测定风向和风速
轻便风向风速表体积小、轻便,适用于野外流动观测,是地理工作者进行野外小气候考察的必备仪器。
仪器构造由三部分组成（见图）：A风向部分(含风向标1、方位盘3、制动小套4)；
B风速部分(含十字护架、风杯5、风速表6)；
C手柄8
仪器使用方法：当压下风速按扭7，启动风速表后,风杯随风转动，带动风速表主体内的齿轮组，指针即在刻度盘上指示出风速。同时时间控制系统也开始工作，待一分钟后自动停止计时，风速指针也停止转动。指示风向的方位盘是一磁罗盘,当制动小套管4打开后，罗盘按磁子午线的方向稳定下来,风标随风摆动,其指针2即指出当时风向。
观测时应注意：
A．将仪器带至空旷处，由观测者手持仪器，高出头部并保持垂直，风速刻度盘平面与风向平行；
B．观测者应站在仪器的下风向。
C．测风向时首先将方位盘的制动小套管4向下拉并向右转一个角度松手，启动方位盘使方位盘自由旋转，在地磁场的作用下指针在磁子午线的方向上稳定下来，注视指针2两分钟，取其最多风向记录下来。
D．在观测风向的同时，待风杯旋转约半分钟，按下风速按钮7，启动测风速系统，待一分钟后指针自动停转，在表盘读其风速示值(m/s)，将此值在本仪器风速鉴定曲线图上查出对应的实际风速(取一位小数)记录。
E．观测完毕，将方位盘制动小套4向左转回，慢慢松手，借助弹簧弹力，小套管弹回上方，固定好方位盘。
F．维护方法：保持仪器清洁干燥，若被雨雪打湿，使用后要用软布擦拭干净；
避免碰撞和震动。非观测时间仪器要放在盒内，切勿用手摸风杯；
平时不要随便按风速按钮，计时机构开始工作后，也不得再按该按钮；
各轴承和紧固螺母不得随意松动；
仪器使用120小时后须重新鉴定。
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5 3 6 1 2 4 7 8
图4-3 轻便风向风速表
1. 风向标; 2.风向指针; 3. 方位盘; 4. 制动小套;
5. 风杯; 6. 风速表刻度盘; 7. 风速按钮; 8.手柄
4．空气湿度的观测。
空气湿度是表征空气中水汽含量的物理量。它与人类的生产、生活有着密切关系。空中的水分是成云致雨的物质来源。因此空气湿度是重要的气象观测项目之一。通过实习，可使学生熟悉观测湿度的仪器，了解其构造原理，掌握观测湿度的方法学会湿度表的查算方法。
常用的测湿度的仪器有：固定式干湿表、通风干湿表、毛发湿度表、湿度计等。其中通风式（阿斯曼）干湿表（见图4-4）是在野外测定空气湿度的良好仪器，具有携带方便、精确度较高等优点。
通风式（阿斯曼）干湿表的工作原理：由两只相同型号的温度表组成。一支球部包有湿润脱水纱布的叫湿球温度表，另-支叫干球温度表。当空气中的水汽未饱和时，湿球上的水分就不断蒸发，蒸发消耗的热量从湿球周围的空气中得到，所以湿球温度就低于干球温度。这个差值的大小取决于空气的湿度。如果空气已经饱和，干湿球温度相等。因此根据干湿球温度可以查算出空气湿度。通风式干湿表上有一些特殊装置：一是通风装置。通过上紧发条带动风扇转动，使两支温度表球部有自由大气流过，可迅速测得湿度。二是具有防热辐射的双金属外壳，以便在阳光直射下使用。
通风式（阿斯曼）干湿表的使用方法：
（1）选择空旷通风的地点，悬挂好仪器，仪器高度视观测目的而定。在观测前4---5分钟用滴管湿润湿球纱布，然后上紧发条。
（2）站在仪器的下风向，接近仪器正确读数。若风扇转速减慢或停止，重新上弦后，两分钟后再读。
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（3）若气温低于零度,湿润纱布后30分钟再读数,读数前4分钟再通风一次。
图5-4 通风式（阿斯曼）干湿表
1．挂钩；
2. 钥匙; 3. 通风器; 4. 风扇;
5. 干球温度计; 6.湿球温度计; 7. 防风罩; 8;保护管.
5．云的观测
云是悬浮在大气中一定高度的小水滴或冰晶微粒或二者混合的可见聚合体，是重要的天气现象。云的成因不同，特征各异。云的观测包括判定云高等3项内容。
（1）判定云状云按高度分为低、中、高3族，又根据云的外形特征和结构特点分为10属29类。观测时要注意云的连续变化，对照《中国云图》中的图例，从外形特征、结构、色泽、排列、高度，以及伴随出现的天气现象，通过认真细致的综合分析，最后确定出云状。
（2）估计云量云量指云遮蔽天空视野的成数，我国采用10成制。云量观测又分为总云量和低云量两种。空中被所有的云遮蔽的总成数，为总云量；
低云量是指天空被低云遮蔽的成数。
（3）测定云高云高指云底距地面的垂直距离。观测时一般是根据各种云通常出现的高度范围进行估测的，如表。
表 我国各属云常见云底高度范围表
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自古以来，我国劳动人民在生产实践中，就积累了“出门看天气” 、“鸡鸣早看天”的丰富经验。可在实习中安排练习看云测晴雨的内容。主要谚语有：
（1）天气晴朗，是个好天气。“天上鱼鳞云，地下晒死人；
天气鱼鳞斑，吃过饭上山；
今晚花花云，明日晒死人；
瓦块云，晒死人”。
（２）午后出现雷暴雨。“鱼鳞天，不雨也风电”。
（３）不久就要下雨了。“天上其棉花，地下踩粥渣”。
（４）有雨的预兆。“天上虾须云，三日雨淋淋。天上钩钩云，地下水打人”。
（５）很快有雨。“云掩天边月，雨水跨天渠；
初三月下有横云，初四日里雨倾盆”。
（６）夏天的早晨，东方如果出现乌云，当天将会刮风下雨。“早上云如山，黄昏雨连连；
早起乌云现东方，无雨也有风；
黎明乌云拦东，不落雨也吹风”。
（７）会天晴。“云绕山腰天不坏”。
（８）第二天可能有雨。“日落云吃火，明天下雨无处躲”。
（９）有范围较宽广的雨层云。“天上灰布点，细雨定连绵”。
（１０）能出现晴好的天气。“日落火烧云、明朝晒死人”。
（１１）有可能下雨。“日处红云暗，东风雨即见”。
二、气象要素测量结果的分析
分析的主要内容包括:一是山地气候特点分析；
二是海洋对气候的影响（如日温差、空气湿度、温度、等）。
（一）海陆风
在海滨地区，只要天气晴朗，白天风总是从海上吹向陆地；
到夜里，风则从陆地吹向海上。从海上吹向陆地的风，叫做海风；
从陆地吹向海上的风，称为陆风。气象上常把两者合称为海陆风。
海陆风和季风一样，都是因为海陆分布影响所形成的周期性的风。不过海陆风是以昼夜为周期，而季风的风向却随季节变化，同时海陆风范围也比季风小。
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白天，陆地上空气增温迅速，而海面上气温变化很小。这样，温度低的地方空气冷而下沉，接近海面上的气压就高些；
温度高的地方空气轻而上浮，陆地上的气压便低些。陆地上的空气上升到一定高度后，它上空的气压比海面上空气压要高些。因为在下层海面气压高于陆地，在上层陆地气压又高于海洋，而空气总是从气压高的地区流到气压低的地区，所以，就在海陆交界地区出现了范围不大的垂直环流。陆地上空气上升，到达一定高度后，从上空流向海洋；
在海洋上空，空气下沉，到达海面后，转而流向陆地。这支在下层从海面流向陆地，方向差不多垂直海岸的风，便是海风。
夜间，情况变得恰恰相反：陆地上，空气很快冷却，气压升高；
海面降温比较迟缓(同时深处较温暖的海水和表面降温之后的海水可以交流混合)，因此比起陆面来仍要温暖得多，这时海面是相对的低气压区。但到一定高度之后，海面气压又高于陆地。因此，在下层的空气从陆地流向海上，在上层的空气便从海上流向陆地。在这种情况下，整个垂直环流的流动方向，也变得和前面海风里的垂直环流完全相反了。在这个完整的垂直环流的下层，从陆地流向海洋，方向大致垂直海岸的气流，便是陆风。
一般海风比陆风要强。因为白天海陆温差大，加上陆上气层较不稳定，所以有利于海风的发展。而夜间，海陆温差较小，所波及的气层较薄，陆风也就比较弱些。海风前进的速度，最大可达5-6米/秒，陆风一般只有1-2米/秒。滨海一带温差大，海陆风强度也大，随着远离海岸，海陆风便逐渐减弱。
海陆风交替的时间随地方条件及天气情况而不同。白天，陆地温度高于海洋；
夜里，海洋温度高于陆地。陆地温度高于海洋的时间，一般为下午2-3时，这时候的海风最强。此后温度逐渐下降，海风便随着减弱，约在晚上9-10时，海陆温差没有了，海风也就停止了。夜里，陆地温度降得快，海洋温度比陆地下降得慢些，因此，在晚上9-10时以后，陆上变冷了，海上反而暖些。海陆温差的趋向改变了，海陆风的方向也改变了。从晚上9-10时的一度平静无风之后，接着微弱的陆风就开始了；
这以后，海陆温差逐渐增大，陆风也越来越强；
大约夜里2-3时左右，温差最大，这时的陆风也最强。天亮后，陆地渐渐暖起来，海陆温差越来越小，陆风逐渐，减弱；
约在上午9-10时左右，海陆温差又消失了，陆风随着终止。
(二)山谷风
住在山区的人都熟悉，白天风从山谷吹向山坡，这种风叫谷风；
到夜晚，风从山坡吹向山谷，这种风称山风。山风和谷风总称为山谷风。
山谷风的形成原理跟海陆风类似。
白天，山坡接受太阳光热较多，成为一只小小的“加热炉”，空气增温较多；
而山谷上空，同高度上的空气因离地较远，增温较少。于是山坡上
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的暖空气不断上升，并在上层从山坡流向谷地，谷底的空气则沿山坡向山顶补充，这样便在山坡与山谷之间形成一个热力环流。下层风由谷底吹向山坡，称为谷风。到了夜间，山坡上的空气受山坡辐射冷却影响，“加热炉”变成了“冷却器”，空气降温较多；
而谷地上空，同高度的空气因离地面较远，降温较少。于是山坡上的冷空气因密度大，顺山坡流入谷地，谷底的空气因汇合而上升，并从上面向山顶上空流去，形成与白天相反的热力环流。下层风由山坡吹向谷地，称为山风。
谷风的平均速度约每秒2-4米，有时可达每秒7-10米。谷风通过山隘的时候，风速加大。山风比谷风风速小一些，但在峡谷中，风力加强，有时会吹损谷地中的农作物。谷风所达厚度一般约为谷底以上500-1000米，这一厚度还随气层不稳定程度的增加而增大，因此，一天之中，以午后的伸展厚度为最大。山风厚度比较薄，通常只及300米左右。
在晴朗的白天，谷风把温暖的空气向山上输送，使山上气温升高，促使山前坡岗区的植物、农作物和果树早发芽、早开花、早结果、早成熟；
冬季可减少寒意。谷风把谷地的水汽带到上方，使山上空气湿度增加，谷地的空气湿度减小，这种现象，在中午几小时内特别的显著。如果空气中有足够的水汽，夏季谷风常常会凝云致雨，这对山区树木和农作物的生长很有利；
夜晚，山风把水汽从山上带入谷地，因而山上的空气湿度减小，谷地空气湿度增加。在生长季节里，山风能降低温度，对植物体营养物质的积累，块根、块茎植物的生长膨大很有好处。
