氣象觀測學實習總結報告***2***

　　氣象觀測學實習總結報告篇三

　　1.1 基本概念

　　Ø 太陽高度

　　太陽高度是太陽光線和觀測點地平線間的夾角。各緯度的太陽高度日變化都是正午時刻最大日出和日落時為零。

　　Ø 水平面上的太陽直接輻射通量密度

　　太陽以平行光方式投射到與光線相垂直的面上的輻射，稱太陽太直接輻。雲和海拔是影響太陽直接輻射通量的兩個重要因子。雲是很好的反射體，厚的雲層能把大部分太陽直接輻射返回宇宙空間，使到達地面的直接輻射通量大大減少，在海拔地帶，由於太陽直接輻射穿過的大氣路程較短，輻射通量被減弱了，所以地面獲得的太陽輻射比平原地區多。

　　Ø 漫射輻射通量密度

　　來自整個天穹向下的散射和反射的太陽輻射之和，稱太陽漫射輻射。日出前後，地面接收的太陽輻射主要是漫射輻射。高緯地區，漫射輻射常常是太陽輻射的主要部分，漫射輻射通量受雲的影響很大，它隨雲量的增多而增加。陰天時只有漫射光。

　　Ø 總輻射

　　總輻射等於直接輻射和漫射輻射之和稱陰天時，由於太陽被雲遮擋，無太陽直接輻射，所以總輻射就等於漫射輻射通量密度。由於太陽高度和晝長隨時間而變化，使總輻射也有明顯的日變化和年華。多雲和陰天時，日變化特徵遠不如晴天那樣有規律。

　　Ø 由於太陽輻射有周期性的日變化和年變化，所以使得土溫和氣溫有周期性的日變化和年變化。溫度週期性變化特徵，通常以最高和最低溫度之差和最高溫度和最低溫度出現時間來描述。一日中最高溫度與最低溫度之差，即為日較差;一年中最熱約平均溫度和最冷月平均溫度之差，稱為年較差。

　　這是由於隨著深度的增加，土溫日較差減小，位相也逐漸落後。白天，地表很熱後，熱量向下傳遞被層層阻截，因而土壤曾熱隨深度的增加而減小;夜間，土壤降溫也隨深度的增加而減弱。所以土溫隨溫度增加而減小，大約到1m左右深度土溫無日變化。1m深度以下土溫無日變化的土層稱為日恆溫層。由於熱量向深層傳播需要時間，所以位相隨深度增加而落後。

　　1.2目的意義及要求

　　通過實習要求學生了解

　　***1*** 太陽輻射、日照時數、空氣溫度和土壤溫度的測定方法和記錄整理;

　　***2*** 瞭解空氣溫度的測定方法和記錄整理;幫助我們掌握測定方法和學會資料計算。

　　***3*** 瞭解土壤溫度的測定方法和記錄整理。

　　通過實習要求掌握

　　***1*** 點溫度表的安裝;

　　***2*** 溫度表的讀數和訂正;

　　***3*** 太陽輻射表的安裝;

　　***4*** 太陽輻射的測定步驟和計算;

　　***5*** 通過實習要求學生掌握地溫表的安裝;

　　***6*** 溫度計的使用;溫度表的讀數和訂正。

　　1.3 研究內容

　　u 太陽輻射、日照時數、空氣溫度和土壤溫度的觀測和記錄整理;

　　u 乾溼球溫度的測定;氣溫最低、最高溫度的測定;

　　u 土壤不同深度的溫度的測定;

　　u 地面溫度、地面最低溫度和地面最高溫度的測定。

　　1.4 研究區的概況

　　地點：西南林學院GX棟背後的林地。

　　2 太陽輻射和日照時數的觀測

　　2.1 測定內容

　　本次實習主要測定

　　***1***垂直於太陽光線面上的太陽直接輻射通量;

　　***2***總輻射和漫射輻射通量。

　　用測得的資料計算

　　***1***水平面上的直接輻射通量;

　　***2***大氣透明係數。

　　2.2 太陽輻射的觀測和記錄整理

　　2.2.1.儀器簡介

　　測定太陽輻射通量的儀器有直接輻射表和天空輻射表。這類儀器多屬熱點型，即利用兩種不同性質的感應面，由於吸收輻射能而產生溫差，通過熱點錐的作用，熱能轉換為電能，用靈敏度較高的輻射電流表測出電流值。溫差電流與輻射通量成比例。根據輻射電流表上的指示值，經換算求得相應的輻射通量密度，單位為cal\cm2,並換算為w\m2。

　　l DFM1型輻射電流表

　　電流表的測量機構主要由永久磁鐵和線圈組成，整個機構裝在一個密閉的扇形盒內。頂端由調整指標零點的位置的調整螺絲，調整範圍不得超過20格刻度，必須在斷路是進行。在盒的內側裝有開過旋鈕，旋緊開關旋鈕就可以切斷電路。電流表的指示部分由電流指標，刻度盤，反光鏡等組成。刻度盤上由100格刻度，沿著弧形刻劃裝有一條平面反光鏡，由以消除視差。附屬溫度表測量儀器使用時的溫度。電流表由內阻和附加電阻，標記在活動板上。在盒下部的正前方，裝由“+”，“1”，“2”三個接線柱，以連線直接輻射表或天空輻射表。

　　白色外罩通過銷釘和彈簧同底座相連，取下外罩時，必須按住彈簧，握住手柄按反時針方向沿著底座旋轉外罩，當銷釘轉至彈簧上面時，提起外罩，並從底座取下。

　　l DFY1型直接輻射表

　　直接輻射表由感應部分，進光筒和座架構成。感應部分是由銀箔，熱點錐和銅環三部分組成。銀箔後2um，向太陽的一面塗成黑色，作為感應面，它的背面是由36對康銅片和錳銅片組成的熱電錐。熱電錐的一接頭焊在銀箔上，另一個接頭焊在外圈銅環上，分別構成熱接點和冷接點。整個感應部分置於具有一組光欄的進光筒的末端，通過導線把熱電錐的兩端於電流表正負極相接。

　　進光筒是一個銅質圓筒，裡面塗黑，外面塗鎳，避免光線在筒內反射。為了正確地對準太陽，在進光筒的前後兩端有瞄準孔與光屏。當進光筒對準太陽時，光斑落在光屏上。帽蓋用來保護感應系統和確定零點位置。進光筒固定在支架上，方位調節螺絲和仰角調節螺絲，可以使進光筒在水平方向與垂直方向轉動，直到瞄準太陽為止。螺絲用來調節緯度刻度盤。底座上有確定方位的定位器。

　　l DFY2型天空輻射表

　　天空輻射表由感應部分、座架、遮光板、乾燥器和帽蓋等部分組成。儀器的感應元件在半球形玻璃罩內，感應面是黑白相間的薄片組成，它的背面也是由康銅和錳銅串聯起來組成的一組熱電堆。熱電堆的兩極通過導線與輻射電流表相接。玻璃罩是為了儘量減少長波輻射的影響，以及防風避雨。水準儀指示儀表水平，座架上的三個螺旋用來調整水平。整個感應部分固定在支柱上，並裝有乾燥器，以保持感應面乾燥。螺絲可以夾住遮光板。白色鋁蓋用來讀取零點讀數和保護感應部分。

　　遮光板用來遮住陽光測定漫射輻射。遮光板是一塊直徑與玻璃相等的圓形板，板一側圓杆長時板面直徑的5.7倍，由感應面中心至遮光板正好構成100的立體角。

　　反射率表的結構基本上和天空輻射表相同，只是為了測定地面反射輻射，增加了翻轉裝置。

　　2.2.2安裝

　　輻射儀表應安裝在觀測場內固定木板平臺上，平臺離地1.6m高。安裝輻射電流表除要求水平外，附近不應有鐵製物件，磁鐵或其它電流表等。輻射電流表距離這類物體至少30cm以外。安裝直接輻射表和天空輻射表要求水平，以及儀器東、南、西三面離開障礙物的距離應為障礙物的高度的10倍或以上，這樣總年由日出到日落儀表都能受到太陽照射。注意直接輻射表還要求對準當地緯度和方位。

　　2.2.3觀測

　　每日觀測次數隨研究目的而定，如果需要計算輻射日總量，又無日射自記計，應在日出到日落之間，每小時觀測一次。觀測時間以當地的地方平均太陽時530、630、730………1730、1830進行。如有日射計，一日定時觀測五次，即630、930、1230、1530、和1830.冬季，630和1830觀測時間，如果處在日出以前和日落以後，可不必進行日射觀測。

　　每日觀測前10分鐘準備，清理一起的玻璃面，檢查儀器水平。接到線，把直接輻射表***或天空輻射表***上的“+”、“-”極分別接在電流表上的“+”和“1”或“2”上***輻射弱時接1，輻射強時接2***。擰鬆開關電鈕，電流指標是否在刻度5上，如果超過+-2，需用零點調節螺絲作調整。

　　觀測前5分鐘記下日光情況，即雲遮蔽日光的情況，用下列符號記錄：

　　⊙2——太陽面上未見雲跡;

　　⊙——日光可透過雲，地物影子明顯;

　　⊙.——日光微弱地透過較厚的雲層，地物影子模糊不清

　　∏——日光透不過厚雲，不見太陽輪廓。

　　如果測定太陽直接輻射，調整進光筒對準太陽，使光斑落在光屏上。如果測定漫射輻射，裝上遮光板。如果測定地面反射輻射，擰鬆偏心螺絲，把天空輻射表的感應面翻轉朝下，翻轉後注意儀器 是否水平。上述工作完畢，即可讀數，步驟如下：

　　***1*** 不開啟進光筒帽蓋***直接輻射表***或白色鋁蓋***天空輻射表***，讀出電流指標的指示值，記作第一次的零點讀數N01,讀數需要精確到1刻劃***或一小格***是我十分之一;

　　***2*** 開啟蓋帽，等候15-40s***視儀器惰性而定***，讀數三次，記作N1,N2,N3,每次間隔5-10s;

　　***3*** 蓋上蓋帽，等候15-20s，讀出第二次零點讀數。

　　2.3 水平面上太陽直接輻射通量密度的計算

　　水平面上太陽直接輻射通量密度 。式中：S是垂直於太陽光線面上的太陽直接輻射通量密度，h是太陽高度角。任一時刻的太陽高度角的計算公式為：。

　　式中 α是緯度，δ是赤緯，ω是時角，都以度為單位，取一位小數。

　　赤緯δ可以從日射觀測常用表或天文年曆表中查得。求某地、某時刻的δ植時需要訂正，即年度訂正，經度訂正和時間訂正。

　　為了求得時角ω需把北京時間換算成地方平均太陽時，加上時差訂正得太陽時，把真太陽時化為角度，才是時角ω。

　　真太陽時=地方時+時差

　　地方時=北京時+***該地經度-1200***[4min/***0***]

　　2.4 總輻射通量密度的計算

　　總輻射通量密度，一般用上述所得的水平面上太陽直接輻射通量密度的，加上由觀測取得的滿射輻射通量密度之和。在沒有直接輻射表的情況下，水平面上的太陽直接輻射通量密度的計算

　　式中 Nt和Nd分別為總輻射和漫輻射測定中的電流值;Fh為太陽高度角h時的訂正係數，由檢頂證中查得;a為換算因子a1或a2

　　2.5 輻射日總量的計算

　　臺站上 計輻射算日總量的方法是梯形面積法，即以輻射通量為總縱座標，時間為橫座標，繪製日變化曲線，該曲線與橫座標所包圍的面積就是輻射日總量。以小時為單位，分割為若干個梯形面積，這樣便求得計算日總量的公式，以總輻射為例：

　　式中 是總輻射日總量;St1,St2,……Stn是每小時觀測得到輻射通量密度;t0和to`分別為日出和日落時間;t1,t2,t3……tn是測定時間。式中日出和日落時間可由下式求得，

　　已知日出時間是：t0 = 5h18m ，日落時間是：t0′= 18h42m ，再把每小時總輻射***或其他輻射通量***測定值以及日出和日落時間均帶入日總量公式，便可求得輻射通量的日總量，取一位小數。

　　最後，吧每小時總輻射 測定值，以及日出日落時間代入日總量公式，便可以求得輻射通量的日總量。

　　2.6 大氣透明係數的計算

　　大氣透明係數***P***的計算公式為p=***S′/S0***1/m ，式中：S0是太陽常數;S′是垂直於太陽光線面上的直接輻射通量密度，由測定可得;m是大氣質量，計算公式為;m=1/sinh 。

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