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南京信息工程大学大气探测复习资料

归档日期:06-29       文本归类:大气遥感探测      文章编辑:爱尚语录

  南京信息工程大学大气探测复习资料_研究生入学考试_高等教育_教育专区。第一章 大气探测 ⒈ 大气探测学研究的定义、范围和特点 是对表征大气状况的气象要素、天气现象及其变化过程进行系统的、连续的观察和测定;并 对获得的记录进行整理。这种探测即包括目测,也包括器测;即包括直

  第一章 大气探测 ⒈ 大气探测学研究的定义、范围和特点 是对表征大气状况的气象要素、天气现象及其变化过程进行系统的、连续的观察和测定;并 对获得的记录进行整理。这种探测即包括目测,也包括器测;即包括直接测量,也包括间接 测量。 地面气象观测:对近地面层的大气状况进行观察和测定。包括云、能见度、天气现象、温度、 湿度、气压、风、降水、蒸发、辐射能、日照时数、冻土深度、积雪和电线积冰。 高空气象观测:利用气球、无线 电探空仪、气象探测飞机、气象 火箭、气象雷达和卫星等 对自由大气的 温、压、湿、风等要素进行探测。 专业性气象探测:根据不同的专 业要求需要进行,如大气污染监测、农业气象观测 特点:理论与实践相结合,基础性、前沿性 ⒉ 直接测量和间接测量指什么? 直接测量:感应元件置于待测介质之中,根据元件性质的变化,得到描述大气状况的气象参 数。 间接测量:根据电磁波在大气传播过程中信号的变化,反演出大气中气象要素的变化。可以 分为主动遥感和被动遥感两种方式。 ⒊ 大气探测仪器的性能包括哪几个? 惯性(滞后性) ,灵敏度,准确度和精密度,分辨率(力) ,量程。 ⒋ 气象业务组织分哪几类? 基准气候站:300-400,24 次。基本气象站:150,8 次。一般气象站:50, 3 次或 4 次。 高空气象站:300, 2 次或 3-4 次。 ⒌ 地面观测场地要求及仪器布置。 25*25 平方米;四周空阔平坦,能代表本地较大范围;四周 10m 内不能种植高杆作物均匀 草坪,草高不超过 20cm,不准种植作物;设 1.2m 高稀疏围栏,内设 0.3-0.5m 宽小路, 且 只准在小路上行走,小路下建线缆沟或埋设线缆管。 ⒍ 大气探测的三性要求指什么? 代表性、准确性、比较性。 第二章 云的观测 ⒈掌握 3 族 10 属 29 类云的特征和符号简写(主要是会识别云) ⒉云量、云高的定义及观测方法 云量是指云遮蔽天空视野的成数。 云量观测包括总云量 (观测时天空被所有的云遮蔽的总成 数) 、低云量(观测时天空被低云族的云遮蔽的总成数) 。 云高指云底距测站的垂直距离。目测云高、激光云高仪 ⒊激光云高仪的工作原理 激光器发射光束到云体,反射回来被接收所用的时间为 t,光速为 c,则 ; S α H 第三章 能见度、天气现象、地面状态的观测 1 ⒈能见度的定义和影响因子 气象能见度的定义: 气象光学视程 : 白炽灯发出色温 2700K 的平行光速的光通量, 在大气中削弱至初始值的 5% 所通过的路径长度。 白天能见度:正常人的视力,在当时天气条件下,所能看到的以天空为背景的绝对黑体目标 物(视角较大)的最大水平距离。实际上也是气象光学视程。 夜间能见度:中等强度的发光体能被看到和识别的最大水平距离。 有效能见度的定义: 四周视野中二分之一以上范围里都能看到的最大距离。 影响能见度的因子 ⑴大气透明度 ⑵目标和背景 B:亮度对比 或 ;K=1 目标最清晰;K=0 目标不能见 ⑶观测者的视觉性能—眼睛的对比视觉ε; 目标物才能见。 ⒉能见度的观测方法 气象能见度目测法 白天能见度的观测:在气象站四周不同方向、不同距离上选择若干固定能见度目标物。目标 物分布图的测绘。观测:根据能见的最远距离和不能见的最近距离估计。 能见度目标物的选择:颜色越暗越好,应投影到天空背景上,视角不应小于 0.3°,高度角 应小于 6 ° 夜间能见度的观测: 在各个方向选择一些固定的目标灯或专门设置目标灯作为观测能见度的 依据。观测灯光能见距离。根据灯光强度和距离,查算出相应的能见距离。 灯光目标物的选择:应选择孤立的点光源作为目标灯,不宜选择成群、成带、重叠的灯光 。 目标灯的灯光强度应固定不变 。 应是不带颜色、 没有灯罩的白色光源(除白炽灯外, 碘钨灯、 汞灯等均不适宜) 。应位于开阔地带,不受地方性烟雾的影响。 ⒊透射式和散射式能见度仪的原理和特点 透射式能见度仪:设置一人工光源,在一定距离外检测光源衰减程度,计算其大气衰减系数 即可换算出能见距离。优点:是标准仪器,可做检定标准。缺点:需选择一 足够长基线, 而且要保持准确的光源到探测器的光轴。 在自然条件下, 大风引起支架的颤动将会造成误差。 散射式能见度仪: 在光源光路的侧面测量由于空气分子、 各种气溶胶粒子微细的雾滴引起的 侧向散射光通量。前向(主流) 、后向、侧向。优点:基线长度短,容易对准。缺点:只测 量很小体积的空气样本,不够精确。 ⒋天气现象的符号和特征。 书第 33 页至第 36 页 ⒌雨量筒的原理。 ⒍翻斗式雨量计的原理。 利用翻斗每翻转一次的雨量是已知的, 而翻斗翻转的次数是可以记录下来的。 根据记录下来 的翻斗翻转的次数,即可遥测出降水量的值以及得到降水量随时间的变化曲线。 第四章 气压的测量 ⒈气压及气压的数值? 气压是大气压力的简称, 数值等于单位面积上从所在地点往上直至大气上界整个空气柱的重 量。 ⒉水银气压表的测压原理? 2 应用托里拆里实验的原理: 当外界气压升高时, 大气压力会自动把水银槽中的水银压进管腔 中使水银柱长高。反之,气压下降时,水银柱会自动降低,水银自动流回槽里。 ⒊压高公式及测压的标准条件? ;标准条件:0℃的水银密度;取 ⒋何谓本站气压、海平面气压? ⑴气象站气压表高度处测到的大气压强,称为本站气压,属于地方气候资料之一。 ⑵由于各测站海拔高度不同,本站气压不便于比较,为了绘制地面天气图,需要将本站气压 换算到相当于海平面高度上的气压值,我们称之为海平面气压。 ⒌动槽式、定槽式水银气压表各有何特点? ⑴动槽式水银气压表的主要特点是标尺上有一个固定的零点。 每次读数时, 须将水银槽的表 面调到这个零点处,然后读出水银柱顶的刻度。制作较容易,因有固定零点,观测手续比较 麻烦,使用时间较长后,水银面有氧化物,调零点就不容易准确,常造成观测上的误差。 ⑵定槽式水银气压表的最大特点是槽部没有调整水银面的装置, 即没有固定零点。 采用补偿 标尺刻度的方法, 解决零点位置的变动。 在制造上要求较严格, 但使用上, 较为方便而精确。 ⒍水银气压表的读数要经过哪些订正? 本站气压订正:仪器差、温度差、重力差(纬度重力、高度重力)三步订正才是本站气压。 t 为附温,h 为测站海拔高度,为纬度,经仪器差订正后的气压; ; ⒎简述动槽式水银气压表的观测步骤? 读数顺序: 先读温度表; 再调水银面与象牙针相切; 再调游标尺与水银柱顶相切; 最后读数。 读数结束后,将象牙针与水银面断开。 ⑴观测附属温度表,准确至 0.1 ℃。 ⑵调整水银槽内水银面,使之与象牙针尖恰恰相接。调整时,注意视线保持与水银面同高, 旋转底部螺旋时要慢,槽内水银面自下而上地上升,直到象牙针尖与水银面恰好相接(既无 小涡(偏高,降低重调) ,也无空隙)为止。 ⑶调整游标尺恰好与水银柱顶相切。 调整时注意保持视线与水银柱同高, 把游标尺底边恰好 与水银柱顶相切,此时水银柱顶两旁能见到三角形的露光空隙。 ⑷读数并记录,准确至 0.1 hPa。 ⑸降低水银面,使它与象牙针尖脱离 2—3 毫米,其目的是使象牙针尖不被水银磨秃和脏污 (但注意不宜降低过多) 。 ⒏简述空盒气压表的构造? ⑴感应部分:是一个圆形密闭的弹性金属空盒。感应元件是一组具有弹性的薄片。盒内抽成 真空,或留有少量空气。由于大气压力远远超过空盒内的压力,因而空盒将被压缩,需要一 块弹簧片和它相平衡。 弹簧片的一端借一个调节螺旋固定在底座上, 另一端与空盒的中心轴 相联,这样弹簧片拉紧空盒面并平衡空盒上所受的大气压力。 ⑵机械部分:由连接杆、中间轴、拉杆、链条、滚子、指针和一套杠杆传动装置组成了一个 二次放大系统 ⑶指示部分:由指针、刻度盘和附属温度表组成。 ⒐简述振筒式压力传感器的测压原理? 振筒式气压传感器是利用弹性金属圆筒在外力作用下发生振动,当筒壁两边存在压力差时, 其振动频率随压力差而变化。 因为筒的谐振频率与压力之间有唯一的关系, 所以测出频率就 可计算出气压。但是,在校准时确定的这种关系还会受到温度和气体密度的影响,所以需要 进行温度补偿和采用干空气。 ⒑海平面气压订正步骤: ; ; ; 。 3 第五章 温度的测量 1.试述液体玻璃、双金属片、热电偶、金属、热敏电阻温度表测温原理。 ⑴液体玻璃,温度变化时,引起测温液体体积膨胀或收缩,使进入毛细管的液柱高度随之变 化。 ⑵双金属片,具有受温度变化而发生形变和曲率变化的特性,据此测量温度。 ⑶热电偶, 两种不同的金属或合金将两点焊接在一起, 构成一个闭合回路, 若两点温度不同, 则回路中将会产生电动势,两个焊接点的温度差异越大,电动势越高。 ⑷金属,金属导体电阻会随温度变化而变化,且有一定的关系,由电阻可求得温度。 ⑸热敏电阻,测温热敏电阻的原料是某些金属氧化物的混合物,在气象测温范围内,热敏电 阻电阻值与绝对温度之间有指数关系。 2.地温测量有哪些项目,主要的测量仪器有哪些 地表温度(地面最高、最低温度表) ,浅层地温(曲管温度表、地温传感器) ,深层地温(直 管地温表、深层地温传感器) 3.试述最高最低温度表测温原理。 最高温度表的测温原理:升温时,球部水银膨胀,水银热膨胀系数大于玻璃热膨胀系数,水 银被挤进毛细管内;但在降温时,毛细管内的水银不能通过狭缝退回到球部,水银柱在此中 断。因此,水银柱顶可指示出一段时间内的最高温度。 最低温度表的测温原理:观测时将游标调整到酒精柱的顶端,然后将温度表平放。升温时, 酒精从游标和毛细管之间的狭缝通过,游标不动;温度下降时,液柱顶端表面张力使游标向 球部方向移动。因此,游标指示的温度只降不升,远离球部的一端将指示出一定时段的最低 温度。当观测完时,需要由人工将毛细管中的水银复位。 4.说明温度热滞系数的物理意义及特性。 物理意义:当介质温度保持不变时,温度表示度和介质温度之差减小到起始温度差的,即减 小到起始温差的时所需要的时间。 特性:元件的热容量越大,散热面积越小,则λ越大;热交换系数 h 的大小取决于环境介质 性质和通风量。 5.一支热滞系数为 100s 的温度表,温度 30 ℃时,观测环境 20 ℃的空气温度,精度要求为 0.1 ℃,需要多少时间才能观测? 6.气温测量中一般采用哪些方法预防辐射误差? ①屏蔽②增加元件的反射率③人工通风, 促使元件散热④采用极细金属丝元件, 细丝具有较 大散热系数 ⒎酒精和水银温度计的优缺点 ①水银:优:比热小,导热系数高,饱和蒸汽压小,性能稳定,对玻璃无湿润作用,纯水银 易得。缺:凝固点高,膨胀系数小。 第六章 湿度的测量 1.简述干湿球温度表的测湿原理。 由于蒸发,湿球表面不断有耗散蒸发潜热,使湿球温度下降;由于湿球与四周空气有温差, 则在稳定平衡时,湿球温度表蒸发支出的热量应等于与四周热空气交换得到的热量 2.几个湿度定义? 湿度:表示空气中水汽含量的物理量。 ⑴混合比⑵比湿绝对湿度⑷水汽的摩尔分数⑸水汽压: 空气中水汽部分的压力⑹饱和水汽压 和:湿空气中的水汽压不能无限制的增加,在一定温度下,能够容纳的水汽含量有一个极限 值,如果超过这个极限值,就会有一部分水汽凝结成液态水或凝华成冰,这一极限值称为该 4 温度下的饱和水汽压。⑺相对湿度:压力为 P、温度为 T 的湿空气,其水汽压与水面饱和水 汽压的比值的百分数。⑻露点温度( )、霜点温度() :T、γ的湿空气,P 不变,降温至 Td(Tf) 使其对水(冰)面饱和时的温度 3.简述露点仪的测量原理。 若使空气通过一个光洁的金属镜面时等压降温,直到镜面上开始出现露(或霜) ,读取这瞬 间的镜面温度,就是露点(或霜点)温度。露点仪就是根据此原理设计的。 4.影响露点仪测量精度的因素有哪些? 5.高分子薄膜湿敏电容的工作原理? 是以高分子聚合物为介质的电容器,因吸收(或释放)水汽而改变电容值。它制作精巧,性 能优良,常用在探空仪和遥测中。 6.碳膜湿敏电阻的工作原理? 用高分子聚合物和导电材料碳黑, 加上粘合剂配成一定比例的胶状液体, 涂覆到基片上组成 的电阻片。吸湿膜片随湿度变化改变其电阻值。这类元件测湿精度较干湿表低,主要用在无 线电探空仪和遥测设备中。 第七章 蒸发的测量 第十章 辐射和日照时数的观测 ⒈太阳直接辐射、天空辐射、太阳总辐射、地球辐射、净全辐射、日照时数的测量仪器及原 理? ⑴太阳辐射通过大气,一部分到达地面,称为太阳直接辐射;另一部分为大气的分子、大气 中的微尘、水汽等吸收、散射和反射。被散射的太阳辐射一部分返回宇宙空间,另一部分到 达地面,到达地面的这部分称为太阳散射辐射(天空辐射) 。⑵到达地面的太阳散射辐射和 太阳直接辐射之和称为总辐射。⑶净全辐射 E*:向下全辐射(短波辐射与长波辐射之和) 与向上全辐射之差。⑷地球长波辐射:大气长波辐射(大气逆辐射)EL↓↑地面长波辐射 EL↑⑸日照时数:定义为太阳直接辐射辐照度达到或超过 120W/m-2 的各段时间的总和,以 小时(h)为单位,取一位小数。 烧痕法(康培司托克日照计) :由烧痕读出日照时数 直接辐射测量法:120W/m-2 总辐射测量法:由总辐射和散射辐射差值计算 对比法:不同位置对着太阳的多个传感器的输出信号的特定差值进行测量 扫描法:连续扫描小范围天空的传感器接受的辐照度 暗筒式日照计:累计感光线的长度来计算日照时数 双金属片式日照计 ⒉简述热电型传感器的基本原理? 第十一章 自动气象观测系统 1.何谓自动气象站,如何分类? 自动气象站是一种能自动地观测和存储气象观测数据的设备。 如果需要, 可直接或在中心站 编发气象报告,也可以按业务需求编制各类气象报表。 按提供数据的时效性:实时自动气象站、非实时自动气象站 根据对自动气象站人工干预情况:有人自动站、无人自动站 2.试述自动气象站的基本构成和工作原理。 基本结构:自动气象站由硬件和系统软件组成,硬件包括传感器、采集器、通讯接口、系统 5 电源、计算机等,系统软件和地面测报业务软件。现用自动气象站主要采用集散式和总线式 两种体系结构。 ①通过传感器和数据采集器采集数据②工程量→物理量③可视化显示③分类存储④分发系 统 3.自动气象站的主要功能是什么? ⑴ 自动采集气压、温度、湿度、风向、风速、雨量、蒸发量、日照、辐射、地温等全部或 部分气象要素 ⑵ 按业务需求通过计算机输入人工观测数据 ⑶ 按照海平面气压计算公式自动计算海平面气压;按照附录 1 湿度参量的计算公式计算水 汽压、相对湿度、露点温度以及所需的各种统计量 ⑷ 编发各类气象报告 ⑸ 形成观测数据文件 ⑹ 编制各类气象报表 ⑺ 实现通讯组网和运行状态的远程监控 4.自动气象站常用的传感器有哪些? 气压——振筒式、膜盒式气压传感器 气温——铂电阻温度传感器 湿度——湿敏电容湿度传感器 风向——单翼风向传感器 风速——风杯风速传感器 雨量——翻斗式雨量传感器 蒸发——超声测距蒸发量传感器 辐射——热电堆式辐射传感器 地温——铂电阻地温传感器 日照——直接辐射表、双金属片日照传感器 5.自动气象站数据采集器的主要功能是什么? 数据采集、数据处理、数据存储及数据传输等。 6.自动气象站的数据采样顺序如何? 气温、湿度、降水量、风向、风速、气压、地温 、辐射、日照、蒸发。 7.自动气象站观测的风向,风速是如何平均的,风向过零如何考虑? 8.自动气象站观测要素的极值如何选取? 第十二章 雷达 1.波段雷达开机及检查步骤如何: 2.述实现 L 波段雷达对探空仪信号的调整及自动跟踪检查方法。 3.波段雷达系统接收软件界面上主要按钮的作用如何? 4.用系统接收软件施放气球前、放球瞬间应做好哪些准备? 为了获得近地面层的资料,在 大风时保证施放气球成功,值班人员应做好哪些工作? 5.波段雷达定期维护的种类和基本任务以及雷达精度标定检查的时间规定如何? 定期维护分为日常维护、季度维护、年维护三种。 (1)日常维护 ① 可安排在日或周进行维护,主要以清洁工作为 主。 ② 在下雨、下雪天时,必须注意室外装置是否漏 6 水,电缆是否受潮等,在大风的情况下,要做好防 风工作。 ③ 检查数据终端界面上雷达状态、参数显示是否 正常,室内、室外装置有无异常声音和气味等,发 现问题要及时处理。 (2)季度维护 季度维护:对雷达进行比较全面的检查维护, 对复杂或重要部件进行重点保养。 ① 天线及馈线系统外表的灰尘,清洁汇流环。 ② 查并拧紧所有电缆接头,插紧各接插元件(如集 成块要插到底等) 。 ③ 查天线转动系统是否灵活。 ④ 维护结束后,用固定目标物回波,大致检查接收 机的灵敏度。利用晴天正点放球机会,做一次与经 纬仪比较观测记录或在天线瞄准镜内观测并记录误 差,将记录保存起来待下次校验用。 (3)年维护 年维护:全机进行细致全面的检查与维护保 养,测量全机的主要技术性能。维护时间尽量不要 选在最冷和最热的季度进行。维护时,可每天安排 一部分内容,在几天内完成,维护内容有: ① 天线单元馈线接点的清洁检查。 ② 有关部分进行加油或换油。 ③ 雷达各项标定进行检查调整。 ④ 根据情况,确定是否要油漆室外装置或部分补漆 等。 季、年维护后一定要开机检查,使雷达处于良好工作状态才算维护结束。 2、 (1)天线装置水平的检查,一般情况下每月检查调 整不少于一次;建、迁站架设后,因地基不稳等原 因,应适当增加检查次数;在雨季或大风后更要适 时进行检查。 (2)仰角零度标定和方位角标定,每次观测前和后 用固定有源目标物标定,≥±0.5 时,应查明原因, 并排除;每月利用架设后已知固定目标物的方位 角、仰角(或用仰角水准仪)进行校对检查不少于 一次;每半年用北极星和重锤法检查标定一次,并 对仰角水准仪进行校正。 (3)光轴、电轴一致性检查(≤±0.1°) ,可利用 正点放球观测的机会,每月进行一次。 (4)雷达与经纬仪测角比较观测,可利用正点放球 的机会每三个月进行一次。 (5)距离零点的标定,可用主波前沿的方法,每月 检查不少于一次。 (6)天线及馈钱系统的行小系数的检查测量,每半 7 年进行一次。 (7)机械轴、光轴、电轴一致性的检 查,每半年进行一次。 (8)在更换天线系统有关元件之后或场地周围建筑 物等环境有较大的变化时,应对最低工作仰角和测 角精度进行一次检查。一般情况下每半年进行一 次。 6.达使用注意事项有哪些? ⑴线操纵杠时,不要用力过猛,速度要均 匀。仰角接近 0°或 90°时,速度要慢,转到两个极 限(0°或 90°)后,不准再继续向极限方向推动操 纵杠,以免损坏内轴等元件。 ⑵推动操纵杠时,若感到突然加重或有意外声音 时,应立即停止转动,进行检查。 ⑶由于该雷达天线高度较低,在转动时容易碰及 人员或物体,因此在维护或维修时应多加注意,以 免伤及人员或损坏天线。 ⑷使用观测中,因某种特殊原因电源中断时,必 须将各电源开关关掉,待重新供电后,再按开机步 骤开机,严禁各开关在开的位置,等待供电。 第十二章 高空风的测量 1.高空风测量的总体方法? ? 高空风测量法可分为两大类: 1) 根据气流对测风仪器的动力作用(压力的方向和大小)来测定各高度上的风向、风速。 ? 这类方法广泛用于测定地面风 ? 测高空风时, 就需要使用升空装置(系留气球、 飞机等)将测风仪(风杯、 风标、 风压管等)带到各个高度上,但在观测高度、观测时间上受到限制。 2) 根据随气流飘动的物体在空中运动的轨迹,从而测定出风向、风速。这类方法称轨 迹法,在高空观测中广泛采用。 ? 用来测风的飘浮物体, 要求其惯性很小, 没有相对于空气的水平运动的对象 才能作为气流水平方向运动轨迹的示踪物。 ? 示踪物在水平方向运动的方向和速度就是风向、风速。 ? 需要指出的是, 这样求出的风向、风速是某一时段或某一气层厚度内气流方 向和速度的平均值。 2.何为二次雷达?为何要在高空大气探测中使用? 3.简述单点测风法、基线测风法、雷达测风法和 GPS 导航测风法的优缺点? 8

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