主题：【资料】大气科学之气象观测==地面气象观测

    在一定时段内，从云中降落到水平地面上的液态或固态（经融化后）降水，在无渗透、蒸发、流失情况下积聚的水层深度，称为该地该时段内的降水量，单位为毫米。在气象上通常用某一段时间内降水量的多少来划分降水强度。最常用的对降雨的分类方法是按降水量的多少来划分降雨的等级。根据国家气象部门规定的降水量标准，降雨可分为小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨六种（见表2）。

    天气现象是指发生在大气中的各种现象，包括降水现象、地面凝结和冻结现象、视程障碍现象、大气光象、风暴现象、积雪、结冰等现象，它是大气中发生的各种物理过程的综合结果。在地面气象观测中，各种天气现象均用统一的专用符号表示。

　　（1）降水现象：根据降水物的形态共分成11种，其中液态降水有雨、毛毛雨、阵雨；固态降水有雪、冰粒、米雪、阵雪、霰、冰雹；还有混合型降水有雨夹雪、阵性雨夹雪等。此外还要判断降水性质，即阵性降水、连续性降水和间歇性降水等三种类型。阵性降水又称对流性降水，降水时间短促，降水强度变化大，骤降骤止，并伴有气温、气压、风等气象要素的显著变化，常降自积雨云和浓积云；间歇性降水表现为时降时停，雨量时大时小，但这些变化都很缓慢，常降自层积云和厚薄不均的高层云；连续性降水具有持续时间长，强度变化小的特点，常降自雨层云和高层云。

　　气象能见度指在白昼，以地平线附近的天空为背景，正常视力能看到和辨认出大小适度的，黑色目标物的最大距离。以公里为单位。它与大气消光系数σ构成单因子函数关系。即　
　　L=3.912/σ

　　由此可见，能见度是表征大气光学特性的常用物理量，与航空交通、军事行动等都有直接关系。气象上观测有效能见度，指测站四周视野中二分之一以上的范围都能看到的最大水平距离。

　　能见度的观测方法，气象部门以目测为主，在白天，选择离观测点不同距离的目标物作为估计能见度的依据；夜间则选取测站周围一定亮度的固定灯光作为目标灯，用来估计灯光 能见度，然后依据灯光强度再换算成白昼条件下的能见度。用仪器测定能见度的原理分透射型和散射型两种，透射型仪器的光发射器和光电接收器安置在同一侧，在已知长度基线的端头设置光反射器，接收器接收经大气衰减后的后向反射光束，根据反射光强度可以算出能见度，这种仪器普遍用在机场测定跑道能见距离；散射型仪器是从发射光束的一个取样空间中，测量其散射光强度，它与能见度有关，适用于雾天或非固定观测平台中使用。

　　蒸发量

　　水由液态或固态转变成汽态，逸入大气中的过程称为蒸发。观测一定面积的水面在一段时间间隔内因蒸发减少的水层深度来确定蒸发量大小，单位为毫米。

　　测量蒸发的仪器常用的有小型蒸发器和大型蒸发桶两种。

　　小型蒸发器是口径为20厘米，高约10厘米的金属圆盆，盆口成刀刃状，为防止鸟兽饮水，器口上部套一个向外张成喇叭状的金属丝网圈。测量时，将仪器放在架子上，器口离地70厘米，每日放入定量清水，隔24小时后，用量杯测量剩余水量，所减少的水量即为蒸发量。

　　大型蒸发桶是一个器口面积为0.3平方米的圆柱形桶，桶底中心装一直管，直管上端装有测针座和水面指示针，桶体埋入地中，桶口略高于地面。每天20时观测，将测针插入测针座，读取水面高度，根据每天水位变化与降水量计算蒸发量。

　　日照的长短与农业生产密切相关，所以日照时数是所有气象台站必须观测的项目。

　　太阳中心从出现在一地的东方地平线到进入西方地平线，其直射光线在无地物、云、雾等任何遮蔽的条件下，照射到地面所经历的时间，称为“可照时数”。太阳在一个地方实际照射地面的时数，称为“日照时数”。日照时数以小时为单位，可用日照计测定。日照时数与可照时数之比为日照百分率，它可以衡量一个地区的光照条件。

　　测定日照时数的仪器有：

（1） 暗筒式日照计：一个圆型暗筒上留有小孔，当阳光透过小孔射入筒内时，装在筒内涂有感光药剂的日照纸上便留下感光迹线，利用感光迹线可计算出日照时数，这是气象台站常用的仪器。

（2） 聚焦式日照计：利用太阳光经玻璃球折射聚焦，在日照纸上留下烧灼的焦痕，根据焦痕的总长度即可算出日照时数。

（3） 光电日照计：根据1981年WMO第八届仪器和观测方法委员会建议，用太阳直接辐射强度≥120瓦/平方米作为日照阈值。使用阈值为120瓦/平方米的直接日射表作为日照基准仪器，当太阳直接辐射照射到受光元件时，受光元件输出与直接辐射相对应的脉冲电压，当脉冲电压幅度超过阈值电压时，输出一个时间脉冲，作为日照时数记录下来。

　　辐射指太阳、地球和大气辐射的总称。通常称太阳辐射为短波辐射，地球和大气辐射为长波辐射。观测的物理量主要是辐射能流率，或称辐射通量密度或辐射强度，标准单位瓦/平方米。气象上常测定以下几种辐射量：

（1） 太阳直接辐射，指来自日盘0.5°立体角内与该立体角轴垂直的面的太阳辐射。
（2） 天空辐射（或称太阳散射辐射），指地平面上收到的来自天穹2π立体角向下的大气等的散射和反射太阳辐射。
（3） 太阳总辐射，指地平面接收的太阳直接辐射和散射辐射之和。
（4） 反射太阳辐射，指地面反射的太阳总辐射。
（5） 地球辐射，指由地球（包括大气）放射的辐射。
（6） 净辐射，指向下和向上（太阳和地球）辐射之差。

（B） 直接日射表：是测定太阳直接辐射的常规仪器。进光筒对感应面的视张角为10°，感应面是一块涂黑的锰铜片，它的背面紧贴热电堆正极，负极接在遮光筒内壁，热电堆的电动势正比于太阳辐射。用于遥测的直接日射表将进光筒安装在“赤道架”上，借助电机和齿轮减速器，带动日射表进光筒准确地自动跟踪太阳。

（C） 天空辐射表：它是测定地平面上

的太阳直接辐射、天空散射辐射和地面反射辐射仪器。感应部分由黑片和白片组成田字形方格阵，辐射强度正比于黑白片下热电堆的电动势。感应面上有一个半球形防风保护玻璃罩，仪器上方可伸出一块对感应平面视角为10°的遮光板。支架遮光板遮去阳光，仪器只能测到天空散射辐射；除去遮光板则能测到水平面上太阳辐射和散射的总和；反转仪器使感应面向下，则能测到反射辐射。用于遥测的天空辐射表装上遮日环，遮日环以辐射表感应面为中心，直径约30厘米，环宽约5厘米，根据当地纬度和日期，适当调节它的倾角，在一天任何时刻都能遮住太阳的直接辐射。显然由于遮日环的影响使测值偏小，必须加以校正。

（D） 净辐射表：用于测量地表面吸收和支出辐射之差。仪器有上下两片感应面，由绝热材料将其隔开，并分别罩上聚乙烯防风薄膜。向上和向下感应面分别感应地面对辐射的收入和支出，热电堆测量它们的温差，净辐射强度正比于温差电动势。