校园气象站场地的选择.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流校园气象站场地的选择.精品文档. 校园气象站场地的选择一、观测场 地面气象观测大多数项目都要在专门建立的气象观测场所内进行，建设校园气象站，首先要进行观测场地的选择、规划和设计。 1.观测场是取得地面气象资料的主要场所，应当选在能较好反映本地较大范围的主要气象要素特点的地方。因为复杂的外在因素会影响气象要素的变化，造成观测不准确，观测结果不能真实地反映该地自由大气的实际变化情况，影响观测资料的代表性。同时会影响视界的广阔。一般学校特别是城市内学校基本上没有能够满足上述要求的条件。我们可以把观测场地的地址选在教学楼的楼顶，这样就可以最大幅度地排除观测场地四周200米以内的障碍物的影响。教学楼的出入与疏散通道都比较宽敞，不妨碍多人出入，而且观测场内的仪器容易得到保护，可以避免外界人为的破坏。至于场地的面积，我们可以采取分块的方法，在不同的楼顶安装不同的仪器。教学楼一般都是连体工程，在不违背所安装的仪器之间规定的间距、高低仪器排列方向和次序的原则基础上进行规划设计就可以了。观测大地温度的仪器仍须安装在地面，这些仪器既占不了多大面积，又可以不避开障碍物。 2.在观测场动建之前，首先要对本站子午线进行界定。因为整个观测场内室外仪器的定位、排列、安装以及气象工作室位置的确定都与方位有关。界定子午线常采用罗盘测定法、太阳高度测定法和北极星测定法等。 接着，要测定本站经纬度。因为经纬度是影响天气变化的因素，是计算制作气象产品的重要依据。测定本站经纬度可以采用地图查算法、经纬仪测定法等。 海拔高度是影响天气要素数值的因素之一。在气象观测上，很多数据都要进行海平面数值换算，如气压等；一些现代化的仪器在安装时就要输入本站海拔高度，如自动气象仪等。所以要进行本站海拔高度的测定。本站经纬度（精确到分）和本站海拔高度（精确到0.1米）的数据要刻在观测场内固定的标志上。二、工作室 气象工作室（专业气象站称观测值班室）是气象站的心脏部位，是整个气象站组织工作的基础，是气象数据处理和气象产品制作的中心。.1.工作室应建在观测场的北边，与观测场的距离不能太远，也不能靠得太近，大约相距30米左右为佳。如果观测场是规划在教学楼楼顶的，工作室的位置尽可能安排在同一楼层，不过，安排在下一个楼层也可以。 2.工作室的面积一般在10平方米左右，如果条件允许或考虑到学生多人参与活动，尽量安排大些的房子，为学生提供自由宽敞的活动空间。工作室的墙壁四周及顶部都要求刷上白色涂料漆。 3.气象工作室内要安放室内观测仪器，在工作室的一角要隔一小间暗室，大小视安装仪器的数量而定，一般不得小于两个平方米，装推拉门，暗室内装气压表，置放气压计，配上一盏15-40W的红色电灯。工作室内还要置放工作台、文件柜、绘图桌等工作设施。工作台上置放电接风向风速仪的显示器、自动记录器、上位计算机等；文件柜内置放附属品、备品、耗材、气象观测资料等；绘图桌供绘制天气图和制作天气预报等气象产品的制作之用。工作室内还要安装集中控制和分配供电电源的配电箱。观测仪器百叶箱作用:（安装温、湿度仪器用的防护设备）防止太阳对仪器的直接辐射和地面对仪器的反射辐射，保护仪器免受强风、雨、雪等的影响，并使仪器感应部分有适当的通风，能真实地感应外界空气温度和湿度的变化。原理：白天，空气对太阳辐射的吸收能力弱于任一种温度感应元件；夜晚，空气的红外辐射能力又弱于任一种温度感应元件的表面。百叶箱为木质结构，四壁做成双层百叶窗式，箱底和箱顶由数块高低不同的木板做成，然后再在顶上覆盖防雨顶板。整个箱体涂成白色，以利于对太阳辐射的反射。百叶箱四壁和顶层、底层的结构完全可以保障箱内外空气的自由流通，还可避免降水和强风的影响。这样的结构，使得百叶箱内具有很好的通风性能，同时又使箱内仪器不受太阳直接照射和雨雪的影响，从而保障了空气温度的湿度观测数据的代表性。放置方式：整个百叶箱用支架安置在观测场内，箱底略低于1.5米，箱门朝北安装，是为了防止观测时阳光直接照射箱内的仪器。百叶箱应能满足下列条件 ：（1）内部之温度分布均匀。（2）内部之温度与箱外气温相同。 （3）能容纳放置之仪器。 （4）使用辐射热影响最小之材质。 最低温度计作用：测定某一时段间隔内(通常为一天)最低温度的仪器。原理：最低温度计为酒精温度计，在最低温度计酒精柱内，置一黑色指标，为一长约2厘米之两端呈球状之玻璃棒，当温度下降时，酒精收缩，因酒精柱顶之表面张力作用，指标随之移动，即向酒精球部后退，当温度上升时，酒精柱上升，而指标因无外力推动仍留原处，故指标离酒精球较远之一端为表示在某一时段间隔内的最低温度。放置方式：最低温度计置於百叶箱内木架上，水平横置，球部在左，顶端在右毛发湿度计 作用：测量大气中湿度原理：毛发有很多细孔，当大气中湿度增加时，细孔吸湿而伸长，湿度减小时，细孔放出水汽而收缩，其变量带动指针，即可知湿度。 放置方式：以一束脱脂处理后之毛发，上端固定在金属架上，下端连接槓杆和指针，杆上有可伸缩之小铜锤，使毛发伸直，顶端有一小螺丝，为调整指针之位置用，为使指针轴减少摆动，可装置游丝一个予以控制。蒸发皿作用：量测蒸发量 原理：自土壤表面或自由水面因蒸发而失去之水量，称为蒸发量。20公分口径蒸发皿多为铜或不锈钢材料作成，直径20公分，深约10公分，开口处尖锐如刃，形同雨量器。器外套一向外弯曲同材质之栅网，以防鸟类窃饮器内之水。观测时先以雨量量杯量入定量软水，至一定时间（通常为一天），将水倒入量杯量之，二者差额即为蒸发量。 干湿计作用：量测大气中之湿度 原理：大气中湿度大时，球部之湿气与大气之湿气平衡，温度保持恒定，若大气湿度降低时，湿球之水气蒸散而吸热，使温度下降。放置方式：使用 2 支温度计，其中一支感温球部包上白色脱脂之纱布，系一棉线至水盂中，水盂盛入蒸馏水，使水盂之蒸馏水经棉线至纱布处，浸湿感温球部，是为湿球。另一支温度计则未浸湿，是为乾球。土壤温度计作用：测量土壤温度原理：是由一個陶土管和一個真空表組成。陶土管是儀器的感應部件，具有許多細小的孔隙，陶土管被水浸潤后，在孔隙中形成一层水膜。當充滿水而且密封的土壤濕度計插入水份不饱和土壤時，水膜便與土壤水連結起來，使儀器內部的水產生負壓。這樣，真空表指示的負壓，就是土壤水吸力。 海洋在气候系统运动中扮演的作用 海洋在地球气候的形成和变化中的重要作用已越来越为人们所认识，它是地球气候系统的最重要的组成部分。海洋在气候系统中的重要地位是由海洋自身的性质所决定的。 地球表面约71为海洋所覆盖，全球海洋吸收的太阳辐射量约占进入地球大气顶的总太阳辐射量的70左右。因此，海洋，尤其是热带海洋，是大气运动的重要能源。 海洋有着极大的热容量，相对大气运动而言，海洋运动比较稳定，运动和变化比较缓慢。海洋是地球大气系统中CO2的最大的汇。上述三个重要性质，决定了海洋对大气运动和气候变化具有不可忽视的影响。 (一)海洋对大气系统热力平衡的影响 海洋吸收太阳入射辐射的70，其绝大部分(85左右)被贮存在海洋表层(混合层)中。这些被贮存的能量将以潜热、长波辐射和感热交换的形式输送给大气，驱动大气的运动。因此，海洋热状况的变化以及海面蒸发的强弱都将对大气运动的能量产生重要影响，从而引起气候的变化。 海洋并非静止的水体，它也有各种尺度的运动，海洋环流在地球大气系统的能量输送和平衡中起着重要作用。由于地球大气系统中低纬地区获得的净辐射能多于高纬地区，因此，要保持能量平衡，必须有能量从低纬地区向高纬地区输送。研究表明，全球平均有近70的经向能量输送是由大气完成的，还有30的经向能量输送要由海洋来承担。而且在不同的纬度带，大气和海洋各自输送能量的相对值也不同，在0°30°N的低纬度区域，海洋输送的能量超过大气的输送，最大值在20°N附近，海洋的输送在那里达到了74，但在30°N以北的区域，大气输送的能量超过海洋的输送，在50°N附近有最强的大气输送。这样，对地球大气系统的热量平衡来讲，在中低纬度主要由海洋环流把低纬度的多余热量向较高纬度输送；在中纬度50°N附近，因有西部边界流的输送，通过海气间的强烈热交换，海洋把相当多的热量输送给大气，再由大气环流以特定形式将能量向更高纬度输送。因此，如果海洋对热量的经向输送发生异常，必将对全球气候变化产生重要影响。(二)海洋对水汽循环的影响 大气中的水汽含量及其变化既是气候变化的表征之一，又会对气候产生重要影响。大气中水汽量的绝大部分(86)由海洋供给，尤其低纬度海洋，是大气中水汽的主要源地。因此，不同的海洋状况通过蒸发和凝结过程将会对气候及其变化产生影响。(三)海洋对大气运动的调谐作用 因海洋的热力学和动力学惯性使然，海洋的运动和变化具有明显的缓慢性和持续性。海洋的这一特征一方面使海洋有较强的“记忆”能力，可以把大气环流的变化通过海气相互作用将信息贮存于海洋中，然后再对大气运动产生作用；另一方面，海洋的热惯性使得海洋状况的变化有滞后效应，例如海洋对太阳辐射季节变化的响应要比陆地落后1个月左右；通过海气耦合作用还可以使较高频率的大气变化(扰动)减频，导致大气中较高频变化转化成为较低频的变化。 (四)海洋对温室效应的缓解作用 海洋，尤其是海洋环流，不仅减小了低纬大气的增热，使高纬大气加热，降水量亦发生相应的改变，而且由于海洋环流对热量的向极输送所引起的大气环流的变化，还使得大气对某些因素变化的敏感性降低。例如大气中CO2含量增加的气候(温室)效应就因海洋的存在而被减弱。赞同