氣象儀器第1章氣象儀器發(fā)展概況2023/2/421.1氣象儀器發(fā)展概況1.2地面氣象觀測項(xiàng)目及儀器種類1.3

地面氣象儀器性能要求1.4本書主要內(nèi)容1.1氣象儀器發(fā)展概況2023/2/431、早期的氣象觀測人類的生產(chǎn)、生活、出行，特別是農(nóng)業(yè)、航海、漁業(yè)等與氣象有著密切的關(guān)系，早在三千多年前，殷墟甲骨文中就有關(guān)于天氣現(xiàn)象的記載，如雨、雪、雹、霧、雷電等，這一時(shí)期對氣象的觀測處于原始階段，只是目測現(xiàn)象的記錄和應(yīng)用。利用儀器對天氣現(xiàn)象進(jìn)行觀測在人類歷史上則較晚，而且早期主要是簡單的器測，如公元前二世紀(jì)，我國有利用木炭重量的變化和琴弦的伸縮來測量大氣濕度,后來出現(xiàn)了觀測風(fēng)的向簡單儀器，如銅制和木制的風(fēng)向器，時(shí)間大概在公元七世紀(jì)的唐朝。雨量器在我國的明朝永樂年間(1424年前后)，統(tǒng)一頒發(fā)到全國，用來報(bào)告各地的雨量大小。氣象儀器的發(fā)展主要是從十六世紀(jì)以來的三、四百年時(shí)間里逐步發(fā)展起來的，最先發(fā)明出來的儀器，一般認(rèn)為是伽利略在1600年左右制作的玻璃管溫度表。1643年左右，發(fā)明了水銀氣壓表，用一根玻璃管插入水銀槽中制成了氣壓表，大氣壓力使汞柱在頂端為真空的玻璃管中上升了約76厘米，這段汞校的重量就等于玻璃管截面上的大氣壓力，這就是今日常用的水銀氣壓表的原理。1.1氣象儀器發(fā)展概況2023/2/442、典型氣象儀器的發(fā)展典型的溫度和氣壓觀測儀器主要是17-19世紀(jì)發(fā)明的。1620年，荷蘭人發(fā)明了酒精溫度計(jì)1643年德國人發(fā)明水銀溫度計(jì)，1742年制定了攝氏溫標(biāo)。1643年意大利人發(fā)明了水銀氣壓計(jì)1810年法國人發(fā)明了福丁式水銀氣壓計(jì)，1877年德國人發(fā)明了自記式水銀氣壓計(jì)。1769年德國人發(fā)明了濕度計(jì)1783年瑞士人發(fā)明了毛發(fā)濕度計(jì)1799年法國人發(fā)明了干濕球溫度計(jì)1854年法國人制成露點(diǎn)計(jì)1887年德國人發(fā)明通風(fēng)干濕計(jì)。1892年英國人發(fā)明了達(dá)因式風(fēng)速儀。1889年德國人設(shè)計(jì)了簡單、方便的翻斗式雨量儀，沿用至今，雖然有修改，但仍是氣象觀測降水量的重要觀測儀器。

1.1氣象儀器發(fā)展概況2023/2/453、氣象雷達(dá)和氣象衛(wèi)星應(yīng)用于氣象觀測天氣雷達(dá)：二次世界大戰(zhàn)后，雷達(dá)技術(shù)引入到氣象部門，成為氣象觀測云、雨變化的一種新的手段，用于此種目的的雷達(dá)被稱為天氣雷達(dá)。在大氣科學(xué)領(lǐng)域中逐漸形成丁一個(gè)新的分支學(xué)科——雷達(dá)氣象學(xué)。早期的氣象雷達(dá)是由軍用雷達(dá)改造而成，二次大戰(zhàn)中發(fā)現(xiàn)微波波段的雷達(dá)在監(jiān)測飛機(jī)、艦艇等軍用目標(biāo)的同時(shí)，云雨會對其造成較大的干擾，相反微波雷達(dá)探測云、雨的能力則為探測降水天氣狀況及未來變化提供了非常有用的信息。戰(zhàn)后，雷達(dá)探測云的的能力得到重視．將戰(zhàn)爭中應(yīng)用的雷達(dá)經(jīng)過改造，專門用于云雨和降水天氣的監(jiān)測。美國較早將退役的軍用雷達(dá)改造成氣象等雷達(dá)并組網(wǎng)觀測降水和云體的結(jié)構(gòu)變化，用于短期降水和對流天氣的監(jiān)測和預(yù)報(bào)。利用云、雨對電磁波的散射、衰減及回波信號漲落等進(jìn)行研究，可以分析并對天氣進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)報(bào)。上世紀(jì)50年代一些國家先后建立了雷達(dá)氣象觀測網(wǎng)。我國天氣雷達(dá)是從20世紀(jì)60年代由國外引進(jìn)開始，并進(jìn)行了天氣雷達(dá)的研制，如我國自主研制的711雷達(dá)(x波段，1968年)、713雷達(dá)(c波段，1978年)等，在氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)中起到了重要作用。目前的氣象雷達(dá)向著數(shù)字化方向發(fā)展，采用多普勒原理和偏振理論探測云、雨、風(fēng)、冰雹等。

1.1氣象儀器發(fā)展概況2023/2/463、氣象雷達(dá)和氣象衛(wèi)星應(yīng)用于氣象觀測氣象衛(wèi)星：1958年美國發(fā)射的人造衛(wèi)星開始攜帶氣象儀器，1960美國首先發(fā)射了第一顆人造試驗(yàn)氣象衛(wèi)星，到目前為止，全世界已有數(shù)百顆氣象衛(wèi)星，已經(jīng)形成了一個(gè)全球性的氣象衛(wèi)星網(wǎng)。我國1988發(fā)射了第一顆氣象衛(wèi)星—“風(fēng)云一號”氣象衛(wèi)星。氣象衛(wèi)星觀測的主要方面是拍攝衛(wèi)星云圖、云頂溫度、云頂狀況、云量和云內(nèi)凝結(jié)物，陸地表面狀況，如冰雪和風(fēng)沙，以及海洋表面狀況如海洋表面溫度、海冰和洋流等，大氣中水汽總量、濕度分布、降水區(qū)和降水量的分布，大氣中臭氧的含量及其分布，太陽的入射輻射、地－氣體系對太陽輻射的總反射率以及地氣體系向太空的紅外輻射等。1.1氣象儀器發(fā)展概況2023/2/474、自動氣象觀測----自動氣象站隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、智能儀器和通信技術(shù)的發(fā)展，地面氣象儀器逐步向自動氣象站的方面發(fā)展，通過自動氣象站完成多種氣象要素的數(shù)據(jù)自動采集、傳輸、記錄和處理。1.2地面氣象觀測項(xiàng)目及儀器種類2023/2/481、氣象觀測要素不同國家要求氣象觀測的項(xiàng)目有些差別，我國對氣象觀測項(xiàng)目及觀測時(shí)間等也有相應(yīng)的規(guī)定。不同的氣象站觀測的項(xiàng)目會多少有些差別，主要有云、能見度、天氣現(xiàn)象、氣壓、空氣的溫度和濕度、風(fēng)向和風(fēng)速、降水、日照、蒸發(fā)、地面溫度、草溫、雪深；有些要增加觀測項(xiàng)目有淺層和深層地溫、凍土、電線積冰、輻射、地面狀態(tài)，雪壓等，還可以根據(jù)需要增加其它一些觀測項(xiàng)目。氣象觀測項(xiàng)目需要定時(shí)進(jìn)行觀測，有自動觀測和人工觀測兩種方法。定時(shí)自動觀測項(xiàng)目表時(shí)間北京時(shí)地平時(shí)每小時(shí)20時(shí)每小時(shí)24時(shí)觀測項(xiàng)目氣壓、氣溫、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、地溫、草溫及其極值和出現(xiàn)時(shí)間時(shí)降水量、時(shí)蒸發(fā)量日蒸發(fā)量輻射時(shí)曝輻量輻射輻照度及其極值、出現(xiàn)時(shí)間時(shí)日照時(shí)數(shù)輻射日曝輻量輻射日最大輻照度及出現(xiàn)時(shí)間日照總時(shí)數(shù)1.2地面氣象觀測項(xiàng)目及儀器種類2023/2/491、氣象觀測要素定時(shí)人工觀測項(xiàng)目表時(shí)間北京時(shí)真太陽時(shí)02、08、14、20時(shí)08時(shí)14時(shí)20時(shí)日落后觀測項(xiàng)目云能見度氣壓氣溫濕度風(fēng)向、風(fēng)速0-40cm地溫降水量凍土雪深雪壓80～320cm地溫地面狀態(tài)降水量蒸發(fā)量最高、最低氣溫最高、最低地面溫度日日照時(shí)數(shù)1.3地面氣象儀器性能要求2023/2/4101、政策要求我國地面氣象觀測規(guī)范中，對氣象儀器的要求如下：(1)應(yīng)具有國務(wù)院氣象主管機(jī)構(gòu)業(yè)務(wù)主管部門頒發(fā)的使用許可證，或經(jīng)國務(wù)院氣象主管機(jī)構(gòu)業(yè)務(wù)主管部門審批同意用于觀測業(yè)務(wù)；(2)準(zhǔn)確度滿足規(guī)定的要求；(3)可靠性高，保證獲取的觀測數(shù)據(jù)可信；(4)儀器結(jié)構(gòu)簡單、牢靠耐用，能維持長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行；(5)操作和維護(hù)方便，具有詳細(xì)的技術(shù)及操作手冊。1.3地面氣象儀器性能要求2023/2/4112、性能要求人工觀測儀器的技術(shù)性能要求

1.3地面氣象儀器性能要求2023/2/4122、性能要求

人工觀測儀器的技術(shù)性能要求1.3地面氣象儀器性能要求2023/2/4132、性能要求表2自動氣象站技術(shù)性能要求測量要素測量范圍分辨力準(zhǔn)確度平均時(shí)間采樣速率氣溫-50～+50℃0.1℃0.2℃1min6次/min相對濕度0～100％1％8％（＞80％）1min6次/min氣壓500～1100hPa（任意200hPa）0.1hPa0.3hPa1min6次/min風(fēng)向0～360°3°5°3s2min10min1次/s風(fēng)速0～60m/s0.1m/s（0.3+0.03V）m/s（基準(zhǔn)站）降水雨強(qiáng)0～4mm/min0.1mm4％（＞10mm）累計(jì)1次/min日照0～24h60s0.1h累計(jì)蒸發(fā)0～100mm0.1mm1.5％累計(jì)地溫-50～+80℃0.1℃0.3℃（基準(zhǔn)站）1min6次/min總輻射0～2000W/m21W/m25％1min6次/min凈輻射-200～1400W/m21W/m2（15～20）％1min6次/min直接輻射0～2000W/m21W/m22％1min6次/min1.4本課程主要內(nèi)容2023/2/414主要內(nèi)容本課程主要學(xué)習(xí)應(yīng)用于自動氣象站的氣象儀器，特別是基于智能儀器的氣象儀器，能夠?qū)崿F(xiàn)對氣象要素的自動測量、數(shù)據(jù)傳輸和存儲，對一些人工觀測儀器也進(jìn)行簡要介紹。