氣象實(shí)習(xí)

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(zhì)和大氣環(huán)流等因素決定的，是一項(xiàng)重要的氣象和氣候要素，測量結(jié)果是研究氣候特征的基本資料。通過氣溫觀測實(shí)習(xí)，可使學(xué)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(shí)習(xí)中需要學(xué)生掌握普通溫度表的使用和基本原理。
普通溫度表由感應(yīng)部分和顯示部分構(gòu)成。感應(yīng)球內(nèi)裝水銀液體，顯示部分由毛細(xì)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(fēng)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(xué)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(tǒng)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,多用于野外觀測。它是利用金屬的彈性形變和大氣壓力相平衡的原理制成的�？蘸袣鈮罕砜煞譃槿�部分：（1）感應(yīng)部分是一個富有彈性的圓形空盒,內(nèi)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桿、水平軸、長杠桿等組成.當(dāng)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(yùn)動通過傳動桿傳給指針。（3）指示部分由指針、刻度盤和附屬溫度表組成F外界氣壓變化通過傳動桿帶動指針,指針在有刻度的圓盤面上轉(zhuǎn)動指示出氣壓讀數(shù)。
用觀測空盒氣壓表觀測氣壓的方法：打開盒蓋，先讀附溫,精確到0.l℃。然后輕敲盒面(克服機(jī)械摩擦),待指針靜止后再讀數(shù)。讀數(shù)時視線垂直于刻度面,讀取指針尖端所示的數(shù)值,精確到0.1百帕。復(fù)讀無誤后關(guān)好盒蓋。
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空盒氣壓表
3．風(fēng)的觀測。
空氣的水平運(yùn)動稱為風(fēng)�？諝馑�平運(yùn)動時，既有方向也有速率。風(fēng)向是指風(fēng)的來向，地面風(fēng)向用16方位表示。風(fēng)速是單位時間內(nèi)空氣在水平方向上的移動距離。
測風(fēng)方法主要有目測法和儀器法。
（1）目測風(fēng)速通常是依據(jù)風(fēng)力等級表進(jìn)行算的。風(fēng)力等級是依據(jù)風(fēng)對地面（或海面）物體影響程度制定的。
風(fēng)速和風(fēng)級的數(shù)學(xué)關(guān)系，其計算式如下：
式中為N級風(fēng)的平均速度；N為風(fēng)的級數(shù)，可查表定級。
風(fēng)力等級表
等級及名稱
風(fēng)速
陸上狀況
海上狀況
0無風(fēng)
0~0.2
靜，煙直上
海面平靜 42
1軟風(fēng)
0.3~1.5
煙隨風(fēng)飄動
海面起微浪，漁船略覺搖動
2 輕風(fēng)
1.6~3.3
人面感覺有風(fēng)，樹葉微響
小波，波峰平滑
3微風(fēng)
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(fēng)
5.5~7.9
塵土風(fēng)起，小樹枝搖動
小白浪頗多；漁船滿帆時，可使船身傾向一側(cè)
5清勁風(fēng)
8.0~10.7
小樹搖晃，內(nèi)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(qiáng)風(fēng)
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(fēng)險
7疾風(fēng)
139~17.1
全樹搖動，頂風(fēng)行走困難
輕度大浪，碎浪或白沫沿風(fēng)向呈條狀，漁船停泊港中，在海者下錨
8大風(fēng)
17.2~20.7
小樹枝折斷，頂風(fēng)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(fēng)
烈風(fēng)
20.8~24.4
風(fēng)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(fēng)
24.5~28.4
樹木連根拔起，房屋損壞嚴(yán)重
狂濤，海面一片白；汽船航行頗危險
11暴風(fēng)
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(fēng)
32.7~
陸上絕少見，摧毀力極大
（2）用儀器測定風(fēng)向和風(fēng)速
輕便風(fēng)向風(fēng)速表體積小、輕便,適用于野外流動觀測,是地理工作者進(jìn)行野外小氣候考察的必備儀器。
儀器構(gòu)造由三部分組成（見圖）：A風(fēng)向部分(含風(fēng)向標(biāo)1、方位盤3、制動小套4)；B風(fēng)速部分(含十字護(hù)架、風(fēng)杯5、風(fēng)速表6)；C手柄8
儀器使用方法：當(dāng)壓下風(fēng)速按扭7，啟動風(fēng)速表后,風(fēng)杯隨風(fēng)轉(zhuǎn)動，帶動風(fēng)速表主體內(nèi)的齒輪組，指針即在刻度盤上指示出風(fēng)速。同時時間控制系統(tǒng)也開始工作，待一分鐘后自動停止計時，風(fēng)速指針也停止轉(zhuǎn)動。指示風(fēng)向的方位盤是一磁羅盤,當(dāng)制動小套管4打開后，羅盤按磁子午線的方向穩(wěn)定下來,風(fēng)標(biāo)隨風(fēng)擺動,其指針2即指出當(dāng)時風(fēng)向。
觀測時應(yīng)注意：
A．將儀器帶至空曠處，由觀測者手持儀器，高出頭部并保持垂直，風(fēng)速刻度盤平面與風(fēng)向平行；
B．觀測者應(yīng)站在儀器的下風(fēng)向。
C．測風(fēng)向時首先將方位盤的制動小套管4向下拉并向右轉(zhuǎn)一個角度松手，啟動方位盤使方位盤自由旋轉(zhuǎn)，在地磁場的作用下指針在磁子午線的方向上穩(wěn)定下來，注視指針2兩分鐘，取其最多風(fēng)向記錄下來。
D．在觀測風(fēng)向的同時，待風(fēng)杯旋轉(zhuǎn)約半分鐘，按下風(fēng)速按鈕7，啟動測風(fēng)速系統(tǒng)，待一分鐘后指針自動停轉(zhuǎn)，在表盤讀其風(fēng)速示值(m/s)，將此值在本儀器風(fēng)速鑒定曲線圖上查出對應(yīng)的實(shí)際風(fēng)速(取一位小數(shù))記錄。
E．觀測完畢，將方位盤制動小套4向左轉(zhuǎn)回，慢慢松手，借助彈簧彈力，小套管彈回上方，固定好方位盤。
F．維護(hù)方法：保持儀器清潔干燥，若被雨雪打濕，使用后要用軟布擦拭干凈；避免碰撞和震動。非觀測時間儀器要放在盒內(nèi)，切勿用手摸風(fēng)杯；平時不要隨便按風(fēng)速按鈕，計時機(jī)構(gòu)開始工作后，也不得再按該按鈕；各軸承和緊固螺母不得隨意松動；儀器使用120小時后須重新鑒定。
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5 3 6 1 2 4 7 8
圖4-3 輕便風(fēng)向風(fēng)速表
1. 風(fēng)向標(biāo); 2.風(fēng)向指針; 3. 方位盤; 4. 制動小套;
5. 風(fēng)杯; 6. 風(fēng)速表刻度盤; 7. 風(fēng)速按鈕; 8.手柄
4．空氣濕度的觀測。
空氣濕度是表征空氣中水汽含量的物理量。它與人類的生產(chǎn)、生活有著密切關(guān)系�？罩械乃�分是成云致雨的物質(zhì)來源。因此空氣濕度是重要的氣象觀測項(xiàng)目之一。通過實(shí)習(xí)，可使學(xué)生熟悉觀測濕度的儀器，了解其構(gòu)造原理，掌握觀測濕度的方法學(xué)會濕度表的查算方法。
常用的測濕度的儀器有：固定式干濕表、通風(fēng)干濕表、毛發(fā)濕度表、濕度計等。其中通風(fēng)式（阿斯曼）干濕表（見圖4-4）是在野外測定空氣濕度的良好儀器，具有攜帶方便、精確度較高等優(yōu)點(diǎn)。
通風(fēng)式（阿斯曼）干濕表的工作原理：由兩只相同型號的溫度表組成。一支球部包有濕潤脫水紗布的叫濕球溫度表，另-支叫干球溫度表。當(dāng)空氣中的水汽未飽和時，濕球上的水分就不斷蒸發(fā)，蒸發(fā)消耗的熱量從濕球周圍的空氣中得到，所以濕球溫度就低于干球溫度。這個差值的大小取決于空氣的濕度。如果空氣已經(jīng)飽和，干濕球溫度相等。因此根據(jù)干濕球溫度可以查算出空氣濕度。通風(fēng)式干濕表上有一些特殊裝置：一是通風(fēng)裝置。通過上緊發(fā)條帶動風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，使兩支溫度表球部有自由大氣流過，可迅速測得濕度。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(fēng)式（阿斯曼）干濕表的使用方法：
（1）選擇空曠通風(fēng)的地點(diǎn)，懸掛好儀器，儀器高度視觀測目的而定。在觀測前4---5分鐘用滴管濕潤濕球紗布，然后上緊發(fā)條。
（2）站在儀器的下風(fēng)向，接近儀器正確讀數(shù)。若風(fēng)扇轉(zhuǎn)速減慢或停止，重新上弦后，兩分鐘后再讀。
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（3）若氣溫低于零度,濕潤紗布后30分鐘再讀數(shù),讀數(shù)前4分鐘再通風(fēng)一次。
圖5-4 通風(fēng)式（阿斯曼）干濕表
1．掛鉤；2. 鑰匙; 3. 通風(fēng)器; 4. 風(fēng)扇;
5. 干球溫度計; 6.濕球溫度計; 7. 防風(fēng)罩; 8;保護(hù)管.
5．云的觀測
云是懸浮在大氣中一定高度的小水滴或冰晶微�；蚨�者混合的可見聚合體，是重要的天氣現(xiàn)象。云的成因不同，特征各異。云的觀測包括判定云高等3項(xiàng)內(nèi)容。
（1）判定云狀云按高度分為低、中、高3族，又根據(jù)云的外形特征和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為10屬29類。觀測時要注意云的連續(xù)變化，對照《中國云圖》中的圖例，從外形特征、結(jié)構(gòu)、色澤、排列、高度，以及伴隨出現(xiàn)的天氣現(xiàn)象，通過認(rèn)真細(xì)致的綜合分析，最后確定出云狀。
（2）估計云量云量指云遮蔽天空視野的成數(shù)，我國采用10成制。云量觀測又分為總云量和低云量兩種�？罩斜凰�有的云遮蔽的總成數(shù)，為總云量；低云量是指天空被低云遮蔽的成數(shù)。
（3）測定云高云高指云底距地面的垂直距離。觀測時一般是根據(jù)各種云通常出現(xiàn)的高度范圍進(jìn)行估測的，如表。
表 我國各屬云常見云底高度范圍表
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自古以來，我國勞動人民在生產(chǎn)實(shí)踐中，就積累了“出門看天氣” 、“雞鳴早看天”的豐富經(jīng)驗(yàn)�？稍趯�(shí)習(xí)中安排練習(xí)看云測晴雨的內(nèi)容。主要諺語有： （1）天氣晴朗，是個好天氣�！疤焐萧~鱗云，地下曬死人；天氣魚鱗斑，吃過飯上山；今晚花花云，明日曬死人；瓦塊云，曬死人”。 （２）午后出現(xiàn)雷暴雨�！棒~鱗天，不雨也風(fēng)電”。 （３）不久就要下雨了。“天上其棉花，地下踩粥渣”。 （４）有雨的預(yù)兆�！疤焐衔r須云，三日雨淋淋。天上鉤鉤云，地下水打人”。 （５）很快有雨。“云掩天邊月，雨水跨天渠；初三月下有橫云，初四日里雨傾盆”。 （６）夏天的早晨，東方如果出現(xiàn)烏云，當(dāng)天將會刮風(fēng)下雨�！霸缟显迫缟�，黃昏雨連連；早起烏云現(xiàn)東方，無雨也有風(fēng)；黎明烏云攔東，不落雨也吹風(fēng)”。 （７）會天晴�！霸评@山腰天不壞”。 （８）第二天可能有雨�！叭章湓瞥曰穑�明天下雨無處躲”。 （９）有范圍較寬廣的雨層云。“天上灰布點(diǎn)，細(xì)雨定連綿”。 （１０）能出現(xiàn)晴好的天氣�！叭章浠馃�云、明朝曬死人”。 （１１）有可能下雨�！叭仗幖t云暗，東風(fēng)雨即見”。
二、氣象要素測量結(jié)果的分析
分析的主要內(nèi)容包括:一是山地氣候特點(diǎn)分析；二是海洋對氣候的影響（如日溫差、空氣濕度、溫度、等）。
（一）海陸風(fēng)
在海濱地區(qū)，只要天氣晴朗，白天風(fēng)總是從海上吹向陸地；到夜里，風(fēng)則從陸地吹向海上。從海上吹向陸地的風(fēng)，叫做海風(fēng)；從陸地吹向海上的風(fēng)，稱為陸風(fēng)。氣象上常把兩者合稱為海陸風(fēng)。
海陸風(fēng)和季風(fēng)一樣，都是因?yàn)楹ｊ懛植加绊懰�形成的周期性的風(fēng)。不過海陸風(fēng)是以晝夜為周期，而季風(fēng)的風(fēng)向卻隨季節(jié)變化，同時海陸風(fēng)范圍也比季風(fēng)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后，它上空的氣壓比海面上空氣壓要高些。因?yàn)樵谙聦雍Ｃ鏆鈮焊哂陉懙�，在上層陸地氣壓又高于海洋，而空氣總是從氣壓高的地區(qū)流到氣壓低的地區(qū)，所以，就在海陸交界地區(qū)出現(xiàn)了范圍不大的垂直環(huán)流。陸地上空氣上升，到達(dá)一定高度后，從上空流向海洋；在海洋上空，空氣下沉，到達(dá)海面后，轉(zhuǎn)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(fēng)，便是海風(fēng)。
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后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(qū)。但到一定高度之后，海面氣壓又高于陸地。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(huán)流的流動方向，也變得和前面海風(fēng)里的垂直環(huán)流完全相反了。在這個完整的垂直環(huán)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(fēng)。
一般海風(fēng)比陸風(fēng)要強(qiáng)。因?yàn)榘滋旌ｊ憸夭畲螅�加上陸上氣層較不穩(wěn)定，所以有利于海風(fēng)的發(fā)展。而夜間，海陸溫差較小，所波及的氣層較薄，陸風(fēng)也就比較弱些。海風(fēng)前進(jìn)的速度，最大可達(dá)5-6米/秒，陸風(fēng)一般只有1-2米/秒。濱海一帶溫差大，海陸風(fēng)強(qiáng)度也大，隨著遠(yuǎn)離海岸，海陸風(fēng)便逐漸減弱。
海陸風(fēng)交替的時間隨地方條件及天氣情況而不同。白天，陸地溫度高于海洋；夜里，海洋溫度高于陸地。陸地溫度高于海洋的時間，一般為下午2-3時，這時候的海風(fēng)最強(qiáng)。此后溫度逐漸下降，海風(fēng)便隨著減弱，約在晚上9-10時，海陸溫差沒有了，海風(fēng)也就停止了。夜里，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時以后，陸上變冷了，海上反而暖些。海陸溫差的趨向改變了，海陸風(fēng)的方向也改變了。從晚上9-10時的一度平靜無風(fēng)之后，接著微弱的陸風(fēng)就開始了；這以后，海陸溫差逐漸增大，陸風(fēng)也越來越強(qiáng)；大約夜里2-3時左右，溫差最大，這時的陸風(fēng)也最強(qiáng)。天亮后，陸地漸漸暖起來，海陸溫差越來越小，陸風(fēng)逐漸，減弱；約在上午9-10時左右，海陸溫差又消失了，陸風(fēng)隨著終止。
(二)山谷風(fēng)
住在山區(qū)的人都熟悉，白天風(fēng)從山谷吹向山坡，這種風(fēng)叫谷風(fēng)；到夜晚，風(fēng)從山坡吹向山谷，這種風(fēng)稱山風(fēng)。山風(fēng)和谷風(fēng)總稱為山谷風(fēng)。 山谷風(fēng)的形成原理跟海陸風(fēng)類似。
白天，山坡接受太陽光熱較多，成為一只小小的“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(yuǎn)，增溫較少。于是山坡上
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的暖空氣不斷上升，并在上層從山坡流向谷地，谷底的空氣則沿山坡向山頂補(bǔ)充，這樣便在山坡與山谷之間形成一個熱力環(huán)流。下層風(fēng)由谷底吹向山坡，稱為谷風(fēng)。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(yuǎn)，降溫較少。于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，并從上面向山頂上空流去，形成與白天相反的熱力環(huán)流。下層風(fēng)由山坡吹向谷地，稱為山風(fēng)。
谷風(fēng)的平均速度約每秒2-4米，有時可達(dá)每秒7-10米。谷風(fēng)通過山隘的時候，風(fēng)速加大。山風(fēng)比谷風(fēng)風(fēng)速小一些，但在峽谷中，風(fēng)力加強(qiáng)，有時會吹損谷地中的農(nóng)作物。谷風(fēng)所達(dá)厚度一般約為谷底以上500-1000米，這一厚度還隨氣層不穩(wěn)定程度的增加而增大，因此，一天之中，以午后的伸展厚度為最大。山風(fēng)厚度比較薄，通常只及300米左右。
在晴朗的白天，谷風(fēng)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(qū)的植物、農(nóng)作物和果樹早發(fā)芽、早開花、早結(jié)果、早成熟；冬季可減少寒意。谷風(fēng)把谷地的水汽帶到上方，使山上空氣濕度增加，谷地的空氣濕度減小，這種現(xiàn)象，在中午幾小時內(nèi)特別的顯著。如果空氣中有足夠的水汽，夏季谷風(fēng)常常會凝云致雨，這對山區(qū)樹木和農(nóng)作物的生長很有利；夜晚，山風(fēng)把水汽從山上帶入谷地，因而山上的空氣濕度減小，谷地空氣濕度增加。在生長季節(jié)里，山風(fēng)能降低溫度，對植物體營養(yǎng)物質(zhì)的積累，塊根、塊莖植物的生長膨大很有好處。