邱良川：地面气象的观测及其他 [复制链接]

一、气象观测的意义、种类及要求
（一）气象观测的意义

对一定范围内的气象状态及其变化进行系统地、连续地观察和测定,叫做气象观测。所谓“ 系统”和“ 连续”,是指对各种气象要素全面地、不间断地进行观测。

气象观测所获取的气象资料,是进行气象科学研究、探索天气变化规律、推测未来天气演变过程和变化趋势以及进行天气预报的基础和依据。对学生来讲,指导他们进行气象观测活动,不仅可以在这个第二课堂里学到必要的气象科学知识和气象观测技能，而且可以培养良好的思想品德，实现科学教学和实践过程中的一举多得。

（二）气象观测的种类和要求
1.气象观测的种类

作为国家气象台(站),要进行的观测种类很多,如地面观测、高空探测、海洋气象观测、农业气象观测、高山气象观测以及为一些专业(如航海、航空、渔业、牧业、园林、环境保护、医疗卫生)服务的气象观测。

在小学里组织学生进行的观测，主要是地面气象观测，因此下面所介绍的观测内容，都是地面观测的知识和技能。

2.气象观测的要求

(1)定点:为了索取连续、系统的气象资料,并对这些资料进行对比和分析,要求观测点必须固定。一旦选择好了观测场地,一般就不要随意改变和挪动,因为观测点挪动了,环境条件也就改变了,不同的环境条件对各种气象要素的影响不同,所获取的气象资料就失去了系统性的连续性,无法进行比较和分析

(2)定时:气象观测必须定时,每日早、午、晚三次（法定四次：2:00、8:00、14:00、20:00）,观测时间可以根据学校的情况决定,要照顾到不影响学生的上课等方面。

一旦定下了观测时间,以后就不要任意改变了,并要严格遵守观测时间,不能提前或推迟,否则就失去了资料的连续性,无法进行比较。

(3)长期持久:为了获取长期、连续、系统的气象资料和培养学生持之以恒、坚韧不拔地探索大自然的科学态度,气象观测活动一旦开展起来, 就必须长期地、永远地坚持下去, 不可间断。

否则,只能获得断断续续的资料,这对气象研究是毫无用处,毫无价值的,而且会给学生造成对待科学工作可以马马虎虎等不良的影响。

二、气象观测场地及仪器的设置

（一）气象观测场的设置

观测场是学生进行气象观测的场所。场地要选择离建筑物或树木较远地面平坦、四周空旷的地方,以保证气象记录具有代表性。

观测场的大小有两种规格,可视学校具体情况和仪器的多少而确定。一种是边长为25 米的正方形场地；另一种是长20 米、宽16 米的长方形场地。

观测场地应离开附近建筑物或树木高度的5 - 10 倍为宜;同时也不宜靠近公路、水面(河流、湖泊、水库)、厨房、锅炉房、操场等地。

观测场四周要用白漆栅栏围起来，防止闲人或者兽类入内损坏仪器。栅栏可选择木条、竹竿或铁丝网制作,高1 .2～1 .5 米,不宜用砖砌或用铁皮。

场内种上浅草,草高不超过20厘米。场内有卵石路通向各仪器设置点。场门要开在北面,如条件不允许,可开在东面或西面,但不要开在南面。

观测场内仪器要按照“东西平行,北高南低”的原则设置。仪器之间保持一定距离,以免互相干扰。如测风器最高,安装在最北面;测风器南面是百叶箱,再南面是雨量器和蒸发器,最南面放置地温表。

如果场地面积受限,放置的仪器也较少,可以设一个小型观测场地,但场地的长不得小于10～12 米。

场内仪器设备应经常打扫灰尘,以保持仪器的良好性能和正常工作状态。

（二）气象仪器的设置与使用

 1 .仪器安置在什么地方好？

 每一种气象仪器都必须安置在规定的使用环境中,才能获得有代表性的记录。

 测量 温度和湿度的仪表，就必须安置在既不受太阳直接辐射、强风、降水影响,又能适当通风的百叶箱内。

而测定大气静压强的水银气压表,一定要悬挂在室温变化小、没有阳光直射、不能直接通风的气压室内。

测风仪器一般要安置在不受周围高大建筑物阻挡的高杆上,即使用轻便风速表观测时,也必须用手握住，举过头顶。

2 .怎样进行观测？

  仪器安置好后,还要掌握正确的观测方法。

 每一种气象仪器的科学的观测方法都是以尽量减少人为影响为主要前提的。

例如,对同一只百叶箱内的几支温度表进行读数时,要按先干、湿球,后最高、最低温度表的顺序。因为前者的热导率大于后者,不按此顺序,观测者的体温会给干、湿球温度表的示值带来影响。

轻便风速表要待风杯转动半分钟后才可启动计数开关。

另外,几乎所有仪器在读数时均要求观测者视线与刻度板垂直,以避免人为视差。

3、不忘记录的订正或换算

不少仪器的读数值还不能直接作为资料使用。每次读数后还必须订正该仪器的仪器差。

这种仪器差的确定和订正,一般有两种方法:一种是在仪器出厂(或重新送检定机关检定)时所附的检定证上列出仪器差查算表。

另一种方法是在仪器的检定证上给出一条订正曲线,观测完毕用读数依曲线直接查出对应的真值,像毛发湿度表和轻便风速表用的就是这种方法。

三、气象观测的特点

气象活动是一项操作能力的培养和理论联系实际的训练。

开展气象科技活动有着不同于其他学科科技活动的特点。

1 .观测工作的连续性

天气是在不断变化中,不仅冬夏之间天气差别很大,就是在同一月,甚至同一天之中也会发生突然变化,因此, 气象观测就具有按日按时连续不断工作的特点。只有保持观测工作的连续性,才能获得比较完整的气象资料,有了当地完整的气象资料,才能对此地未来天气变化作出准确的判断。

2 .积累资料的长期性

一个地方的气候变化规律,是通过每日天气观测资料的积累得出的,时间越长,资料越珍贵。只有通过多年气象资料的分析,才能获得比较正确的认识。

因此,每天观测和记录下来的各项气象要素数据和天气现象,都是重要的气象资料,为此,气象观测小组必须重视气象资料的连续不断地、长期地积累,并加以妥善保存,这既可供学校进一步开展研究使用,又可为当地生产部门提供参考。

3 .判断天气的综合比较性

气象资料是一个地方过去气象情况的真实记录,对判断未来天气变化,分析气象变化规律, 研究气候特点都是重要的依据。

一要掌握好当前较大范围内的天气形势和演变。因一个地方的天气变化,是整个大气形势变化在局部的反映;

二要根据积累的气象资料,了解当地各种气象要素的变化情况,仔细地进行分析比较;

三要运用气象科学理论,进行综合的对比、分析和推断,得出比较客观的结论。

4 .发布预报的时间性

天气是不断变化的,任何天气的预报都有一定的时间范围,过了这个范围就失去了意义。

因此,要求气象科技小组的成员,一定要养成较强的时间观念，按时进行天气观测，并尽快做好天气情况的发布工作。

对于灾害性天气预报,更要千方百计争取时间,把预报送到有关部门,及时发挥作用。

[此贴子已经被作者于2013-8-17 11:40:57编辑过]

四、如何进行气象观测

在学生中开展气象观测活动,这是使学生“真刀真枪”地学科学、用科学,必须有组织有计划地进行,才能收到预期的效果。

1 .组织人员，成立校园气象观测小组

（1）报名。气象观测小组一般适宜在小学四、五年级学生中选拔。可以先让学生申请，再由家长签名，班主任批准的方式进行选拔。

（2）分组。根据学生人数和观测项目的多少，分成若干个小组，一般每组以三——五人为宜，每组设立一个组长。

（3）设组长。为了培养学生独立管理的工作能力和加强他们的责任感,由他们自己担任校园气象站的站长、副站长及各观测组的组长，老师只担任辅导员。

2 .订立制度,严格要求

人员组织好以后，必须订立必要的制度,排好轮流值班的次序。如果要安排星期天值班，小组可以定期轮换。

订立制度的内容,可把观测时间，观测时的纪律，观测时注意的事项，观测场地、仪器的卫生、安全、保管维护,对观测记录,资料的统计和保管以及交接班方面的要求等等,都酌情订入制度里。

要求学生严格遵守制度和纪律,长期坚持下去,就能培养他们多方面的良好习惯和品德。

国家气象台站观测的十二字原则：准确及时，宁缺勿造，宁错勿涂。

3 .做好宣传工作,争取多方面的支持与配合

开始扬名时要求本人申请，家长签名，班主任同意，学校批准的程序，主要也是为了引起各方面的关注。

同时可争取在学校领导的支持下,在全校举行建站仪式。由学校领导在大会上宣布红领巾气象站的成立,讲解建站和开展气象观测活动的重要意义广宣布气象站的成员名单,宣布气象站的制度纪律,并向全校师生提出支持、维护气象站的观测活动的要求等。为了争取学生家长的支持,可邀请气象站成员的家长参加这个建站仪式。

4 .轮流值班,定时观测

在做好以上各方面的准备工作的基础上,—就可以正式进行观测了,按安排好的值班表每天几个小组定时进行观测,辅导老师至少开始时应每天和学生一起进行观测。

在观测中遇有疑难问题如云量,雾级,等,先要让学生自己独立思考研究,独立解决问题,实在解决不了时,老师再加以指导。

为了保证观测和资料的质量,对每种要素的读数、查算都必须经过互相检查、互相校对,然后再填写记录。

在每日三次观测中,每次以一个观测者为主,负责填写记录并签名,以示负责。

5 .定期培训,提高知识技能水平

定期举行气象知识讲座和技能训练，使学生不断提高知识技能的水平,这有利于提高观测资料的质量。

同时经常性地组织学生进行气象数据的分析与研究，也可以提高学生对气象观测的积极性，防止一段时间后出现积极性下降的现象。

6 .定期进行小结、评比

为了调动学生的积极性,定期(半月或一月一次)进行小结讲评,表扬技能强、工作认真、资料质量高以及思想品德各方面好的观测员。每一学期或一年进行一次评比,对各方面优良的学生给予适当的奖励。

7 .以老带新,搞好接替

每届从四年级学生,从开始学习教材内的气象观测内容时,就要及时组织各班观测小组, 让他们跟班(跟升入五年级的观测员)参加观测。由五年级的观测员做小辅导员,带领和辅导他们学习观测。当五年级的学生升入六年级时,由于他们功课忙,负担较重,可以量力而行,是否继续参加气象小组的活动可凭他们的兴趣和自愿。

8 .设制适合本校实际的观测记录表

尽管是小学学生的气象观测资料,也是十分珍贵的科学数据。它既能用于培养学生对天气变化规律的分析、研究和探索的能力,让学生有实际资料去结合物候观测编写自然历,又可以供给气象科学部门用于科研或直接运用于生产建设。

因此它具有广泛的应用价值,应该十分珍惜。我们可以根据自己所进行的观测项目,设计自己适用的观测记录表格,并用质地好些的纸张印制,以便长期保存。

五、自动站及其观测

气象观测,就是应用一定的仪器和方法,按照气象工作的要求,定时、准确地对当地的各种要素进行观测和记录。

气象要素是互相联系的组成一定天气的主要因素,它包括:气温、气压、湿度、风、云、降水以及各种天气现象。

进行气象观测,必须了解上述各种气象要素以及这些要素的意义,还要熟悉有关的观测仪器和掌握观测的方法。

观测方式：

地面气象观测分为人工观测和自动观测两种方式，其中人工观测又包括人工目测和人工器测。

观测项目

按国务院气象主管机构规定的方法和要求开展的观测项目，各台站均须观测的项目：云、能见度、天气现象、气压、空气的温度和湿度、风向和风速，降水、日照、蒸发、地面温度、雪深。

校园气象站可以按照各学校的仪器设备情况确定观测的项目，但一般要求目测的项目有：云、天气现象、能见度等；器测项目有气温、湿度、风向、风速、雨量、气压这六个观测的仪器，这六项观测内容也称之为气象观测最基本的六要素。这些仪器除了气压计以外也是比较容易办到的。

人工观测方式观测程序

一般应在正点前30分钟左右巡示观测场和仪器设备，尤其注意湿球温度表球部的湿润状况和冬季湿球溶冰等准备工作；（校园气象可省略这一步）

45-60分观测云、能见度、天气现象、空气温度和湿度、降水、风向和风速、气压等；地温、雪深蒸发等可安排在40到正点后10分钟之间观测，气压的观测时间尽可能接近正点。

观测程序的具体安排，各校可根据观测项目的多少和观测时的天气状况确定，但气压观测时间应尽量接近正点，全站的观测程序必须统一，并且尽量少变动。

各定时观测项目表

日界 ：人工器测日照以日落为日界，辐射和自动观测日照以地方平均太阳时24时为日界，其余观测项目均以北京时20时为日界。

具体项目的观测

1、目测部分。云、能见度、天气现象

（1）云的观测

小气象站进行云的观测,由于没有云幕灯等仪器,又不可能施放气球,因此无法实地观察云底高度,对云速的观测如果没有仪器也比较难以进行。对于小气象站来说,云的观测主要有云量、云状及云向三个方面。

云量的观测就是把天空分成10 等份,看云占天空的十分之。观测的时候,人要站在空旷的地方, 首先面向南方半个天空,估计云占五分之几,接着面向北方半个天空,估计云占五分之几,然后算出总云量。例如,某日上午7 时,南方半个天空云占五分之二,北方半个天空云占五分之四,那么,整个天空占十分之六。

云分高云、中云、低云三种,其中低云是至关重要的。因此,在观测云量的时候,除总云量外,还要单独估计低云量。记录的格式是:总云量/ 低云量。如果当时总云量为8,低云量为4,记作8/ 4。

云状是根据云的外貌特征,高度,结构和有关的天气现象来划分的。当天空稳定的时候,云状比较单一,容易判别。当天空不稳定的时候,云状比较复杂,常常有好几层同时出现,这时,就要根据云的高度由下到上逐层判定。

认识云是小可科学教材中的难点，有一个软件可以对照着学习

我国常见的云的分类如下表（见照片）

附后：中国云图展板

（2）能见度的观测

目标物的选择

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。

① 目标物的颜色应当越深越好，而且亮度要一年四季不变或少变的。浅色、反光强的物体不适宜选为目标物。

② 目标物应尽可能以天空为背景，若以其它物体(如山、森林等)为背景时，则要求目标物在背景的衬托下，轮廓清晰，且与背景的距离尽可能远一些。

③ 目标物大小要适度。近的目标物可以小一些，远的目标物则应适当大一些。

目标物分布图的测绘：

目标物选定后，要测定观测点与目标物的距离和目标物所在的方位。目标物的距离和方位可用仪器实测或从大比例尺的地图上量取。

目标物的距离、方位测定后，应进行登记，并绘制能见度目标物分布图。

绘图方法：一般是先在纸上画九个同心圆。圆心代表观测点，自近而远地每圈分别代表0.1，0.2，0.5，1.0，2.0，5.0，10.0，20.0，50.0千米的距离。然后把所有的目标物（以其简略图形或编号）按其所在方位、距离，分别标在相应的位置上。

附后：能见度目标物分布图

（3）天气现象的观测

天气现象是指发生在大气中、地面上的一些物理现象。它包括降水现象、地面凝结现象、视程障碍现象、雷电现象和其它现象等，这些现象都是在一定的天气条件下产生的。

天气现象必须随时进行观测和记录。对某些天气现象所造成的灾害，还应及时进行调查记载。

对于降雨的观测,可按降雨的性质分为:

(1)雨:为液态滴状降水,下降时雨滴清楚可见,强度变化缓慢,雨滴落在水面上能激起波纹,落在干地面上有湿斑。

(2)毛毛雨:为稠密、细小、均匀的液态降水,徐徐下落,迎面有潮湿感,但雨滴在水面上没有波纹,落在干地上没有湿斑。

(3)阵雨:下雨的开始和停止都比较突然,是强度变化较大的液态降水,有时伴有雷暴。

对于雪的观测,可按照雪的性质分为:

(1)雪:固态降水,多为透明六分枝的星状结晶。常降于高层云,呈连续性。

(2)阵雪:时降时停,多降于碎层云,天空中时而飘过碎层云降一阵雪,时而云飘走雪也停止。开始和停止较突然。

⑶ 雨夹雪：

对于雾的观测,可根据能见度的影响程度分为:

雾：大量微小水滴浮游空中，常呈乳白色，使水平能见度小于1.0km。根据雾的浓度可分为三个等级：

(1)轻雾:水平能见度大或等于1 千米—10千米。

(2)大雾:水平能见度小于0 .1 —0.5千米。

(3)浓雾：水平能见度小于0.1千米。

其他

露:水汽在地面或近地面物体上凝结而成的小水珠。

霜:水汽在地面或近地面物体上,当温度在0℃以下时直接凝结而成的白色松脆的冰晶。

结冰:露天水面冻结而成的冰。

雨淞:是冷却的液态降水,碰到地面物体后直接冻结而成为坚硬冰层,呈透明或毛玻璃状。

雾淞;是空气中的水汽直接凝结或冷却雾滴直接冻结在物体的乳白色冰晶物,常呈毛茸茸的针状或表面起伏不平的粒状,附在细长物体(如树枝、电线等) 上, 或迎风而上, 有时结构较松脆。

雷暴:是积雨云中间或天地之间的放电现象,表现为闪电兼雷鸣。

大风:瞬间风速达到或超过了17 .0 米/ 秒,估测风力超过8级时的风。

扬沙:由于风大将地面尘沙吹起,使空气相当混浊的现象。出现时水平能见度在1 .0～10 .0 千米以内

烟幕:大量的烟存在于空中,使水平能见度小于10 .0 千米。城市、工矿区上空的烟幕呈黑色、灰色或褐色,浓度大时可以闻到烟味。

霾:大量细微的干尘粒均匀地浮游在空中,使水平能见度小于10 .0 千米,空气普遍混浊。

积雪;雪(包括霰、米雪、冰粒)覆盖地面,达到气象站周围能见地面面积的一半以上。

吹雪:有高吹雪和低吹雪两种, 是强风将地面积雪卷起,使水平能见度小于10 .0 千米的现象。

正规的气象部门对天气现象的观测比上面介绍的还要多。

2. 器测部分

气压、空气温度和湿度、风向和风速、降水、雪深、蒸发、日照、地温

（略）

[此贴子已经被作者于2013-8-17 17:02:39编辑过]

很好的资料，学习了。

3.物候的观测

物候学是研究自然界的植物(包括农作物)、动物和环境条件(如气候、水文和土壤等)的周期变化以及它们之间相互关系的科学。植物的生长荣枯,动物的来往生育等等不仅反映当时的天气情况也反映了过去一个时期内天气的总的趋势。因此,物候观测也可作为气象观测的一个组成部分。

物候观测项目的选定主要根据以下三项原则:

一是选择常见的、分布范围较广的植物和动物(注意:盆栽植物不能作为物候观测对象)。

二是植物的种类不要选择过多,应尽量选择在各个季节里,每隔数天都有明显物候现象出现的种类。而且指示植物的形态和变化,必须是容易识别的。

三是古代已有记载的物类如桃、杏等应选为观测对象外,还应选一些世界各国也进行观测的植物,如紫丁香、洋槐等,以便古今中外相互比较。

观测树木或草本植物主要是看发芽、展叶、开花、秋季叶变色、果实或种子成熟、叶全脱落等现象的出现日期;观测候鸟和昆虫的活动主要是始见、绝见、始鸣、终鸣等的日期。每次看见或听见这些现象都应记录,以免漏掉。

对物候的观测要坚持定地点,定目标。可以在每个节气或一候观测记录一次(每年可分为72 候,七天为一节,五天为一候,十天为一旬 )。若有新的变化或新的现象时,就要增加观测和记录的次数,这样一个月有8～10 次就行了。多年的物候观测记录经过整理统计所获得的资料，可按上表所示的顺序排列,编制成一个地方的自然历,用以反映当地气候变化的规律和趋势。利用它来和其他的观测资料作对比,便可从历史的规律预测当前天气变化的趋势。

自动气象站

自动气象站的种类很多，但不管是那一种，它们的体系结构和工作原理都是大致相同的。

（一）自动气象站的体系结构

    自动气象站一般由传感器、变换器、数据处理装置、资料发送装置、系统电源等部分组成。

⒈传感器。是一种检验测量的装置，它能感受到被测量的信息，并能将检测感受得到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出。

⒉变换器。是将传感器感应的气象参数转换成电信号（比如电压、电流、频率等 ）；

⒊数据处理装置。将对这些电信号进行处理，再转换成对应的气象要素值。经过处理的气象要素数据按规定的格式编排 。

⒋资料发送装置。用有线或无线方式传给用户，或存贮在介质上，由用户定期回收。

⒌系统电源。是为气象站正常工作提供动力的，在野外通常使用太阳能电池。

自动气象站整个系统由一部微机自动管理。其观测的项目通常为气压、气温、相对湿度、风向、风速、雨量等基本气象要素，经扩充后还可测量其它要素。自动气象站可以连续测量气压、气温、地温、湿度、风向、风速、雨量、辐射等气象要素。由计算机业务软件进行数据处理，显示和打印报表，并实现观测数据的存储、上传和查询

自动气象站网

由一个中心站、若干个自动气象站通过有线或无线通信电路和组网软件组成自动气象站网。主要功能有：自动观测各气象要素、编制和存储各类气象报告和观测数据文件、建立气象观测数据库、实现气象观测报告和观测数据文件的自动传输、调用、实时控制及对系统运行的状态的远程监控。

[此贴子已经被作者于2013-8-17 17:16:23编辑过]

六、观测资料的整理与统计

气象观测资料是探索天气变化规律,总结当地气候特点的主要依据,是气象台站积累气象信息资料的原始档案,是进行气象科

学研究,为社会和生产建设服务的珍贵资料。为了今后便于使用,我们必须对获得的这些气象信息加以统计和整理。

学校气象站的观测簿每天都要统计整理。每月还要编制地面气象记录月报表。月报表是在观测簿、自记记录和有关材料的基础上编制而成的。为了日常服务和编制年报表的需要,月报表除了定时记录、自记记录和日平均、日总量值外,还有经过初步整理的候、旬、月平均值,总量值,极端值,频率和百分率值,以及本月天气气候概况记录等。另外还可把一些气象要素的测值,作出时序曲线图。

洛舍中心小学的一年温度统计表值得大家的学习

常用的方法是在室内制作一块“三要素曲线图板”，学生每天记录好后，把数据画到图板上。

具体的统计方法及其统计内容建议大家可以用EXCEL设计一个表格，到时候把内容填入表格。

也可以从网上下载一些软件，用这些软件来统计更方便、更规范一些。

向大家推荐并介绍一下“地面气象测报业务系统软件 ” 。

（照片附后）

敬佩！

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