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1、常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月降水的观测概述雨量器翻斗式雨量计虹吸式雨量计常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月降水是指从天空降落到地面上的液态或固态(经融化后)的水。降水观测包括降水量和降水强度的观测。降水量是指某一时段内的未经蒸发、渗透、流失的降水，在水平面上积累的深度。以毫米（mm）为单位，取1位小数。降水强度是指单位时间的降水量，通常测定5分钟、10分钟和1小时内的最大降水量。气象站观测每分钟、时、日降水量。常用测量降水的仪器有雨量器、翻斗式雨量计、单翻斗雨量传感、虹吸式雨量计和双阀容栅式雨量传感器等。自动气象站雨量传感器主要测量降水量的连续变化，用于天气报告和挑取年最大降
2、水量等，降水量的气候记录比如气候资料的分析、月年降水量的统计、降水时段资料分析等等主要是以雨量器观测的资料为准。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月预报上降雨强度等级划分：小雨：毫米（指日降水量，下同）中雨：毫米大雨：暴雨：毫米大暴雨：毫米特大暴雨：250毫米以上小雪：=10.0毫米常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月雨量器虹吸式雨量计翻斗式雨量计常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月SL1型雨量传感器，口径200cm2常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月SL3型雨量传感器，口径314cm2常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月降水的观测概述雨量器翻斗式雨量计虹吸式雨量计常规地
3、面观测大气探测基础 二零壹零年三月1、构造雨量器是观测降水量的仪器，它由雨量筒与量杯组成（见图10.1）。雨量筒用来承接降水物，它包括承水器、贮水瓶和外筒。我国采用直径为20cm正圆形承水器，其口缘镶有内直外斜刀刃形的铜圈，以防雨滴溅失和筒口变形。承水器有两种：一是带漏斗的承雨器，另一种不带漏斗的承雪器。外筒内放贮水瓶，以收集降水量。量杯为一特制的有刻度的专用量杯，其口径和刻度与雨量筒口径成一定比例关系，量杯有100分度，每1分度等于雨量筒内水深0.1mm（见下图）。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月雨量器的口径20厘米，量杯的口径为4厘米H*3.14*100=H*3.14*4H/H=2
4、5 雨量器内所聚水深1毫米，则倒入量杯中应为25毫米。现用雨量器量杯每隔25毫米刻成一大格，表示1毫米降水量常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月2、安装气象站雨量器安装在观测场内固定架子上。器口保持水平，距地面高70cm。冬季积雪较深地区，应备有一个较高的备份架子。当雪深超过30cm时，应把仪器移至备份架子上进行观测。单纯测量降水的站点不宜选择在斜坡或建筑物顶部，应尽量选在避风地方。不要太靠近障碍物，最好将雨量仪器安在低矮灌木丛间的空旷地方。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月3、观测和记录 每天08、20时分别量取前12小时降水量。观测液体降水时要换取储水瓶，将水倒入量杯，要倒净。将
5、量杯保持垂直，使人的视线与水面齐平，以水凹面为准，读得刻度数即为降水量，记入相应栏内。降水量大时，应分数次量取，求其总和。冬季降雪时，须将承雨器取下，换上承雪口，取走储水器，直接用承雪口和外筒接收降水。观测时，将已有固体降水的外筒，用备份的外筒换下，盖上筒盖后，取回室内，待固体降水融化后，用量杯量取。也可将固体降水连同外筒用专用的台秤称量，称量后应把外筒的重量(或mm数)扣除。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月 20时降水量观测时和观测前无降水，而其后至20时正点之间（包括延续至次日）有降水；或20时观测时和观测前有降水，但降水恰在20时正点或正点之前终止。遇有以上两种情况时，应于20时
6、正点补测一次降水量，并记入当日20时降水量定时栏，使天气现象与降水量的记录相配合。特殊情况处理在炎热干燥的日子，为防止蒸发，降水停止后，要及时进行观测。在降水较大时，应视降水情况增加人工观测次数，以免降水溢出雨量筒，造成记录失真。无降水时，降水量栏空白不填。不足0.05mm的降水量记0.0。纯雾、露、霜、冰针、雾凇、吹雪的量按无降水处理(吹雪量必须量取，供计算蒸发量用)。出现雪暴时，应在定时观测中观测其降水量。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月4、维护 经常保持雨量器清洁，每次巡视仪器时，注意清除承水器、储水瓶内的昆虫、尘土、树叶等杂物。定期检查雨量器的高度、水平，发现不符合要求时应及时
7、纠正；如外筒有漏水现象，应及时修理或撤换。承水器的刀刃口要保持正圆，避免碰撞变形。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月降水的观测概述雨量器翻斗式雨量计虹吸式雨量计常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月1、双翻斗雨量传感器（1）仪器构造及工作过程 双翻斗雨量传感器装在室外，主要由承水器(直径为20cm)、上翻斗、汇集漏斗、计量翻斗、计数翻斗和干簧管等组成。采集器或记录器在室内，二者用导线连接，用来遥测并连续采集液体降水量。承雨器收集的降水通过漏斗进入上翻斗，当雨水积到一定量时，由于水本身重力作用使上翻斗翻转，水进入汇集漏斗。降水从汇集漏斗的节流管注入计量翻斗时，就把不同强度的自然降水，调节
8、为比较均匀的降水强度，以减少由于降水强度不同所造成的测量误差。当计量翻斗承受的降水量为0.1mm时(也有的为0.5mm或1mm翻斗)，计量翻斗把降水倾倒到计数翻斗，使计数翻斗翻转一次。计数翻斗在翻转时，与它相关的磁钢对干簧管扫描一次。干簧管因磁化而瞬间闭合一次。这样，降水量每次达到0.1mm时，就送出去一个开关信号，采集器就自动采集存储0.1mm降水量。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月记录器：由计数器、记录笔、自记钟、控制线路板等构成。记录器安在室内台架上。工作过程：当传感器通过二芯电缆送出一个脉冲信号时，晶体管放大电路推动中间继电器动作，促使中间继电器的两对常开接点同时闭合。其中一对
9、接点电路导通，使计数器计数；另一对使电磁步进器动作，带动自记笔记录。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月（2）、安装与检查先将承水器外筒安在观测场内，底盘用三个螺钉固定在混凝土底座或木桩上，要求安装牢固、器口水平。感应器安在外筒内，注意当上翻斗处于水平位置时，漏斗进水口应对准其中间隔板。最后将电缆线与室内仪器联接，电缆线不能架空，必须走电缆沟（管）。安装完毕，将清水徐徐注入感应器漏斗，随时观察计数翻斗翻动过程，有无不发信号或多发信号现象。检查室内仪器上是否采集到数据。最后注入定量水(6070mm)，如无不发信号或多发信号的现象，且室内仪器的数据与注入水量相符合，说明仪器正常，否则须检修调节
10、。检查记录器：插上控制线路板，将阻尼油（30号机油）注满阻尼管，接上电源（交流与直流12V），用短导线在信号输入端断续进行短接；此时记录、计数应能同时工作。然后装上自记纸，用导线将传感器与记录器连接，把计量与计数翻斗倾于同一侧，将记数器复“0”，自记笔调到零位。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月（3）、观测和记录整理 从计数器上读取降水量，供编发气象报告和服务使用，读数后按回零按钮，将计数器复位。复位后，计数器的五位0数必须在一条直线上。自记记录供整理各时降水量及挑选极值用。遇固态降水，凡随降随化的，仍照常读数和记录。否则，应将承水器口加盖，仪器停止使用（在观测簿备注栏注明），待有液体降
11、水时再恢复记录。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月自记纸的更换：一日内有降水（自记迹线上升0.1mm），必须换纸。换纸时有降水，在记录迹线终止和开始的一端均用铅笔划一短垂线，作为时间记号；换纸时无降水，在新自记纸换上前拧动笔位调整旋钮，把笔尖调至“0”线上。换纸时遇强降雨，若自记纸尚有一部分可继续记录，则可等雨停或雨势转小后再换纸。如估计短时间内雨不会停也不会转小，则可拨开笔尖，转动钟筒，在原自记纸的开始端（此处须无降水记录，或有降水自记迹线不致重迭）对准时间，重新记录。待雨停或转小后，立即换纸。换下的自记纸应注明情况，分别在两天的迹线上标明日期，以免混淆。一日内无降水时，可不换纸。每天
12、在规定的换纸时间，先作时间记号，再拨开自记笔，旋转钟筒，重新对准时间；放回自记笔，拧动笔位调整旋钮（或按微调按钮），使自记笔上升约1mm的格数，以免每日迹线重叠。无降水时，一张自记纸可连续使用810天。仅因有雾、露、霜量使自记迹线上升0.1mm时，则不必换纸。但应在自记纸背面备注。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月自记纸的整理：时间差订正：凡24小时内自记钟计时误差达1分钟或以上时，自记纸均须作时间差订正。订正方法同风的自记纸整理。按上升迹线计算出两个正点记号间水平分格线实际上升的格数，即为该时降水量。如换纸时有降水，致使换纸时间内的降水量未记录上，这一部分量应作为换纸所在时段里的降水量
13、。没有上升迹线的各时段空白。降雹时按自记迹线读取各时降水量，但应在自记纸背面注明降雹起止时间（夜间不守班的站，夜间降雹可只注明情况）。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月（4）、调整与维护调整：新仪器(包括冬季停用后重新使用或调换新翻斗)工作一个月后的第一次大雨，应作精度对比，即将自身排水量与计数、记录值相比。如发现差值超过4%时，应首先检查记录器工作是否正常，计数与记录值是否相符，干簧管有无漏发或多发信号现象。如确是由于仪器的基点位置不正确所造成时，应作基点调整。调整方法：旋动计量翻斗的两个定位螺钉。一个定位螺钉旋动一圈，其差值改变量为3%左右；如两个定位螺钉都往外或往里旋动一圈，其差值
14、改变量为6%左右。每一次降水过程将计数值与自身排水总量比较，如多次发现10mm以上降水量的差值超过4%，则应及时进行检查。必要时应调节基点位置。仪器每月至少定期检查一次，清除过滤网上的尘沙、小虫等以免堵塞管道，特别要注意保持节流管的畅通。翻斗内壁禁止用手或其它物体抹试，以免沾上油污。如用干电池供电，必须定期检查电压。如电压低于10V，应更换全部电池，以保证仪器正常工作。结冰期长的地区，在初结冰前将感应器的承水器口加盖，不必收回室内，并拔掉电源。其他同雨量器。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月2、单翻斗雨量传感器（1）、构造原理该传感器也是用来自动测量降水量的仪器，主要由承水器(口径为15
15、9.6mm)、过滤漏斗、翻斗、干簧管、底座和专用量杯等组成。降水通过承水器，再通过一个过滤斗流入翻斗里，当翻斗流入一定量的雨水后，翻斗翻转，倒空斗里的水，翻斗的另一个斗又开始接水，翻斗的每次翻转动作通过干簧管转成脉冲信号（1脉冲为0.1mm）传输到采集系统。仪器测量范围04mm/min。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月（2）、安装和维护单翻斗雨量传感器应安装在观侧场内预制水泥座上，筒口离地70CM高，保持筒口水平。维护参照双翻斗雨量传感器。在对单翻斗雨量传感器进行精度校对时，用气象专用雨量杯量得10.0毫米的降水，采集得到的数据显示是15.7毫米，这是因为雨量器和单翻斗传感器的口径不一
16、致所致。仪器每月至少定期检查一次，清除过滤网上的尘沙、小虫等以免堵塞管道，特别要注意保持节流管的畅通。无雨或少雨的季节，可将承水器口加盖，但注意在降水前及时打开。翻斗内壁禁止用手或其它物体抹试，以免沾上油污。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月 3、翻斗式雨量传感器的误差 理想情况下翻斗翻动应该是灵活的，实际上由于转轴的摩擦力，如果加上斗上的沾水和泥沙的影响都会造成测定雨量的误差。大雨时，由于翻斗的惯性来不及翻转，造成雨量流失使得测定的雨量有较大的误差，甚至失真。我国目前采用0.1mm高分辨率的翻斗，翻转一次误差虽小，对于一次降水过程因翻转的次数增多，使得积累起来的误差就相当大。因此，有的
17、雨量传感器采用0.5mm或1.0mm分辨率相对低的翻斗，相对翻转次数减少，使得积累起来的雨量误差变小。低分辨率翻斗对于降水强度大时，较为适用。此外，传感器上的有关部件易受到外界干扰影响，往往无降水时也有信号发生；集水器常被异物堵塞，造成有降水时无信号发生。这些都是翻斗雨量传感器的存在的问题。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月降水的观测概述雨量器翻斗式雨量计虹吸式雨量计常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月1、构造虹吸式雨量计是用来连续记录液体降水的自记仪器，它由承水器(通常口径为20cm)、浮子室、自记钟和虹吸管等组成（见图10.5）。有降水时，降水从承水器经漏斗进水管引入浮子室。浮子
18、室是一个圆形容器，内装浮子，浮子上固定有直杆与自记笔连接。浮子室外连虹吸管。降水使浮子上升，带动自记笔在钟筒自记纸上划出记录曲线。当自记笔尖升到自记纸刻度的上端(一般为10mm)浮子室内的水恰好 上升到虹吸管顶端。虹吸管开始迅速排水，使 自记笔尖回到刻度“0”线，又重新开始记录。自记曲线的坡度可以表示降水强度。由于虹吸 过程中落入雨量计的降水也随之一起排出，因此要求虹吸排水时间尽量快，以减少测量误差。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月2、安装和检查安装在观测场内，底盘用三个螺钉固定在混凝土底座或木桩上，要求安装牢固、器口水平。内部机件的安装：先将浮子室安好，使进水管刚好在承水器漏斗的下端
19、，再用螺钉将浮子室固定在座板上，将装好自记纸的钟筒套入钟轴，最后把虹吸管插入浮子室的侧管内，用连接螺帽固定。虹吸管下部放入盛水器。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月开始使用前必须按顺序进行调整检查：调整零点，往承水器里倒水，直到虹吸管排水为止。待排水完毕，自记笔若不停在自记纸零线上，就要拧松笔杆固定螺钉，把笔尖调至零线再固定好。用10mm清水，缓缓注入承水器，注意自记笔尖移动是否灵活。如摩擦太大，要检查浮子顶端的直杆能否自由移动，自记笔右端的导轮或导向卡口是否能顺着支柱自由滑动。继续将水注入承水器，检查虹吸管位置是否正确。一般可先将虹吸管位置调高些，待10mm水加完，自记笔尖停留在自记纸
20、10mm刻度线时，拧松固定虹吸管的连接螺帽，将虹吸管轻轻往下插，直到虹吸作用恰好开始为止，再固定好连接螺帽。此后，重复注水和调节几次，务必使虹吸作用开始时自记笔尖指在10mm处，排水完毕时笔尖指在零线上。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月3、观测和记录自记记录供自动站雨量缺测时，整理各时降水量及挑选极值用。自记纸的更换 无降水时，自记纸可连续使用810天，用加注1.0mm水量的办法来抬高笔位，以免每日迹线重叠。有降水（自记迹线上升0.1mm）时，必须换纸。自记记录开始和终止的两端须做时间记号，可轻抬自记笔根部，使笔尖在自记纸上划一短垂线；若记录开始或终止时有降水，则应用铅笔做时间记号。当
21、自记纸上有降水记录，但换纸时无降水，则在换纸前应作人工虹吸（给承水器注水，产生虹吸），使笔尖回到自记纸“0”线位置。若换纸时正在降水，则不作人工虹吸。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月自记纸的整理：在降水微小的时候，自记迹线上升缓慢，只有累积量达到0.05mm或以上的那个小时，才计算降水量。其余不足0.05mm的各时栏空白。其他同翻斗式遥测雨量计。维护：在雨季，每月应将盛水器内的自然排水进行12次测量，并将结果记在自记纸背面，以备使用资料时参考。如有较大误差且非自然虹吸所造成，则应设法找出原因，进行调整或修理。虹吸管与浮子室侧管连接处应紧密衔接，虹吸管内壁和浮子室内不得沾附油污，以防漏水
22、或漏气而影响正常虹吸。浮子直杆与浮子室顶盖上的直柱应保持清洁，无锈蚀，两者应保持平行，以减小摩擦，避免产生不正常记录。在初结冰前，应把浮子室内的水排尽。冰冻期长的地区，应将内部机件拆回室内保管。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月本章重点：降水的概念降水测量仪器；雨量器的安装；测量误差常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月雪深、雪压的观测常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月1、概述雪深是从积雪表面到地面的垂直深度，以厘米（cm）为单位，取整数。雪压是单位面积上的积雪重量，以克/平方厘米（g/cm2）为单位，取1位小数。当气象站四周视野地面被雪(包括米雪、霰、冰粒)覆盖超过一半时要观测
23、雪深，在规定的日子当雪深达到或超过5cm时要观测雪压。测定雪深用量雪尺或普通米尺，测定雪压用体积量雪器或称雪器。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月2、观测地段雪深、雪压的观测地段，应选择在观测场附近平坦、开阔的地方。入冬前，应将选定的地段平整好，清除杂草，并作上标志。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月3、雪深观测气象站一般用量雪尺（或普通米尺）来测量雪深。量雪尺是一木制的有厘米刻度的直尺(见图11.1)。符合观测雪深的日子，每天8时在观测地点将量雪尺垂直地插入雪中
24、到地表为止(勿插入土中)，依据雪面所遮掩尺上的刻度线，读取雪深的厘米整数，小数四舍五入。使用普通米尺时，若尺的零线不在尺端，雪深值应注意加上零线至尺端距离的相当cm数值。每次观测须作三次测量，记入观测簿相应栏中，并求其平均值。三次测量的地点，彼此相距应在10m以上(丘陵、山地气象站因地形所限，距离可适当缩短)，并作出标记，以免下次在原地重复测量。若气象站四周积雪面积过半，但观测地段因某种原因而无积雪，则应在就近有积雪的地方选择较有代表性的地点测量雪深(雪压同)。如因吹雪或其它原因使观测地段的积雪高低不平时，应尽量选择比较平坦的雪面来测定。丘陵、山地的气象站四周积雪达到记录积雪标准，但由于地形影
25、响，测站附近已无积雪存在时，雪深不测量(雪压同)，但应在观测簿备注栏注明。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月4、雪压观测观测仪器 体积量雪器：由一内截面积为100cm2的金属筒、小铲、带盖的金属容器和量杯组成。（2）称雪器：是由带盖的圆筒、秤和小铲等组成的一种测量雪压的仪器 常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月观测和记录 每月5、10、15、20、25日和月末最后一天，若雪深已达到5cm或以上时，在雪深观测(或补测)后，应在观测雪深的地点附近进行雪压观测。如在规定的观测日期，雪深不足5cm(或无积雪)，而在随后的其它日子里，雪深达5cm或以上，以及前一天雪深观测后，因降雪使得雪深一日
26、间又增加5cm或以上时，须在该日雪深观测后，补测雪压。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月 观测雪压取三个样本，并取其平均值，作为该次雪压值。为避免下次在原地重复取样，应在取过样本的地点作出标记。日期345678910雪深044510875雪压常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月 雪压的测定和计算：观测前半小时，把量雪器拿到室外。取样前，应把量雪器清理干净。取样时，拿住把手，将量雪器垂直插入雪中，直到地面。然后拨开量雪器一方的雪，把小铲沿量雪器口插入，连同量雪器一起拿到容器上，再抽出小铲，使雪样落入容器内，加盖拿回室内。等雪融化后，用量杯测定其容量。维护观测后必须将仪器擦净，秤杆上的两
27、个三棱刀要经常保持清洁，涂油防锈。注意维护锯齿圈，防止变形。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月本章重点：雪深雪压的概念；记录单位；观测方法雪压观测的规定常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月蒸发的观测概述E601B型蒸发器蒸发传感器小型蒸发器常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月概述气象站测定的蒸发量是水面(含结冰时)蒸发量，它是指一定口径的蒸发器中，在一定时间间隔内因蒸发而失去的水层深度，以毫米（mm）为单位，取1位小数。测量蒸发量的仪器有E-601B型蒸发器和小型蒸发器。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月蒸发的观测概述E601B型蒸发
28、器蒸发传感器小型蒸发器常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月1、仪器构造E-601B型蒸发器由蒸发桶、水圈、溢流桶和测针等组成 常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月 蒸发桶：由白色玻璃钢制作，是一个器口面积为3000cm2，有圆锥底的圆柱形桶，器口正圆，口缘为内直外斜的刀刃形。器口向下6.5cm器壁上设置测针座，座上装有水面指示针，用以指示蒸发桶中水面高度。在桶壁上开有溢流孔，孔的外侧装有溢流嘴，用胶管与溢流桶相连通，以承接因降水较大时从蒸发桶内溢出的水量。水圈：是安装在蒸发桶外围的环套，材料也是玻璃钢。用以减少太阳辐射及溅水对蒸发的影响。它由四个相同的弧形水槽组成。水圈安装时，口缘高度
29、低于桶口5-6cm。每个水槽的壁上开有排水孔。水圈内的水面应与蒸发桶内的水面接近。溢流桶：是承接因降水较大时而由蒸发桶溢出的水量的圆柱形盛水器，可用镀锌铁皮或其它不吸水的材料组成。桶的横截面以300cm2为宜，溢流桶应放置在带盖的套箱内。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月 测针：是专用于测量蒸发器内水面高度的部件，应用螺旋测微器的原理制成。读数精确到0.1mm。测针插杆的杆径与蒸发器上测针座插孔孔径相吻合。测量时使针尖上下移动，对准水面。测针针尖外围还设有静水器，上下调节静水器位置，使底部没入水中。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月2、安装E-601B型蒸发器安装在观测场内，具体埋
30、设按图12.1尺寸进行。安装时，力求少挖动原土。蒸发桶放入坑内，必须使器口离地30cm，并保持水平。桶外壁与坑壁间的空隙，应用原土填回捣实。水圈与蒸发桶必须密合。水圈与地面之间，应取与坑中土壤相接近的土料填筑土圈，其高度应低于蒸发桶口缘约7.5cm。在土圈外围，还应有防塌设施，可用预制弧形混凝土块拼成，或水泥砌成外围。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月3、观测和记录每日20时进行观测。观测时先调整测针针尖与水面恰好相接，然后从游标尺上读出水面高度。读数方法：通过游尺零线所对标尺的刻度，即可读出整数；再从游尺刻度线上找出一根与标尺上某一刻度线相吻合的刻度线，游尺上这根刻度线的数字，就是小数
31、读数。如果由于调整过度，使针尖伸入到水面之下，此时必须将针尖退出水面，重新调好后始能读数。蒸发量=前一日水面高度+降水量(以雨量器观测值为准)-测量时水面高度。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月观测后检查蒸发桶内的水面高度，如水面过低或过高，超过1cm时应加水或汲水，使水面高度合适。每次水面调整后，应测量水面高度值，记入观测簿次日蒸发量的“原量”栏，作为次日观测器内水面高度的起算点。如因降水，蒸发器内有水流入溢流桶时，应测出其量(使用量尺或3000cm2口面积的专用量杯；如使用其它量杯或台秤，则须换算成相当于3000 cm2口面积的量值)，并从蒸发量中减去此值。为使计算蒸发量准确和方便起
32、见，在多雨地区的气象站或多雨季节应增设一个蒸发专用的雨量器。该雨量器只在蒸发量观测的同时进行观测。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月有强降水时，通常采取如下措施对E-601B型蒸发器进行观测：降大到暴雨前，先从蒸发器中取出一定水量，以免降水时溢流桶溢出，计算日蒸发量时将这部分水量扣除掉。预计可能降大到暴雨时，将蒸发桶和专用雨量筒同时盖住（这时蒸发量按“0.0”计算），待雨停或转小后，把蒸发桶和专用雨量筒盖同时打开，继续进行观测。冬季结冰期很短或偶尔结冰的地区，结冰时可停止观测，各该日蒸发量栏记“B”；待某日结冰融化后，测出停测以来的蒸发总量，记在该日蒸发量栏内。但不得跨月、跨年。当月末或
33、年末蒸发器内结有冰盖时，应沿着器壁将冰盖敲离，使之呈自由漂浮状后，仍按非结冰期的要求，测定自由水面高度。冬季结冰期较长的地区停止观测，整个结冰期改用小型蒸发器观测冰面蒸发，但应将E-601B型蒸发器内的水汲净，以免冻坏。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月4、维护蒸发器用水的要求：应尽可能用代表当地自然水体(江、河、湖)的水。在取自然水有困难的地区，也可使用饮用水(井水、自来水)。器内水要保持清洁，水面无漂浮物，水中无小虫及悬浮污物，无青笞，水色无显著改变。一般每月换一次水。蒸发器换水时应清洗蒸发桶，换入水的温度应与原有水的温度相接近。每年在汛期前后(长期稳定封冻的地区，在开始使用前和停止
34、使用后)，应各检查一次蒸发器的渗漏情况等；如果发现问题，应进行处理。定期检查蒸发器的安装情况，如发现高度不准、不水平等，要及时予以纠正。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月蒸发的观测概述E601B型蒸发器蒸发传感器小型蒸发器常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月1、原理该传感器由超声波传感器和不锈钢圆筒组成。根据超声波测距原理，选用高精度超声波探头，对E-601B型蒸发器内水面高度变化进行检测，转换成电信号输出。并配置温度校正部分，以保证在使用温度范围内的测量精度。它的测量范围为0100mm，分辨率0.1mm，测量准确度1.5%(0+50)。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月2、安
35、装该传感器安装在E-601B型蒸发桶内的专用三角支架上。用三个水平调整螺钉将不锈钢筒的底座调整水平，拧紧固定螺钉。应保持不锈钢圆筒最高水位刻度线稍高于蒸发桶溢孔。桶内注水，使水面接近不锈钢筒的最高水位刻度线处。保持水面位于最高和最低刻度线之间。传感器用电缆与采集器相连。维护：定期检查清洁传感器，发现故障时及时修复。冬季结冰时该仪器不观测，应将传感器取下，妥善保管；解冻后再重新安装使用。若冬季结薄冰的台站，停用传感器，只在20时用测针进行补测。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月3、数据采集与处理采集器能够自动测量蒸发桶内水面高度的连续变化，采集器自动计算出每小时和一日(2020时)的蒸发量
36、（采集器自动把同一时间内降至蒸发器内的降水量减去）。因降水使时、日蒸发量出现负值时，该时、日蒸发量按0.0处理。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月蒸发的观测概述E601B型蒸发器蒸发传感器小型蒸发器常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月1、构造小型蒸发器为口径20cm，高约10cm的金属圆盆，口缘镶有内直外斜的刀刃形铜圈，器旁有一倒水小咀(见图12.3)。为防止鸟兽饮水，器口附有一个上端向外张开成喇叭状的金属丝网圈。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月2、观测和记录每天20时进行观测，测量前一天20时注入的20mm清水(即今日原量)经24小时蒸发剩余的水量，记入观测簿余量栏。然后倒
37、掉余量，重新量取20mm(干燥地区和干燥季节须量取30mm)清水注入蒸发器内，并记入次日原量栏。蒸发量计算式如下：蒸发量=原量+降水量-余量有降水时，应取下金属丝网圈；有强降水时，应注意从器内取出一定的水量，也可采用加盖，以防水溢出。取出的水量及时记入观测簿备注栏，并加在该日的“余量”中。因降水或其它原因，致使蒸发量为负值时，记0.0。蒸发器中的水量全部蒸发完时，按加入的原量值记录，并加“”,如20.0。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月如在观测当时正遇降水，在取走蒸发器时，应同时取走专用雨量筒中储水瓶；放回蒸发器时，也同时放回储水瓶。量取的降水量，记入观测簿蒸发量栏中的“降水量”栏内。
38、没有E-601B型蒸发器的气象站，全年使用小型蒸发器进行观测；有E-601B型蒸发器的，且冬季结冰期较长的气象站，停止E-601B型观测时，用小型蒸发器进行冰面蒸发量观测，用秤量法测量。二种仪器替换时间应选在结冰开始和化冰季节的月末20时观测后进行。E-601B型和小型蒸发器测得的蒸发量分别记在“大型”与“小型”栏内。如结冰期有风沙，在观测时，应先将冰面上积存的尘沙清扫出去，然后秤重。秤重后须用水再将冻着在冰面上的尘沙洗去，再补足20mm水量。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月3、维护每天观测后均应清洗蒸发器，并换用干净水。冬季结冰期间，可10天换一次水。应定期检查蒸发器是否水平，有无漏
39、水现象，并及时纠正。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月本章重点：蒸发的概念蒸发观测仪器，蒸发量的计算常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月日照的观测概述暗筒式日照计聚焦式日照计聚焦式日照计日照传感器日照传感器常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月1、概述日照是指太阳在一地实际照射的时数。在一给定时间，日照时数定义为太阳直接辐照度达到或超过120瓦米-2（Wm-2）的那段时间总和，以小时（h）为单位，取1位小数。日照时数也称实照时数。可照时数(天文可照时数)，是指在无任何遮蔽条件下，太阳中心从某地东方地平线到进入西方地平线，其光线照射到地面所经历的时间。可照时数由公式计算，也可从天文年
40、历或气象常用表查出。日照百分率=(日照时数/可照时数)100%，取整数。观测日照的仪器有暗筒式日照计、聚焦式日照计、太阳直射辐射表等。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月日照的观测概述概述暗筒式日照计聚焦式日照计聚焦式日照计日照传感器日照传感器常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月1、仪器构造暗筒式日照计又称乔唐式日照计，由金属圆筒(底端密闭，筒口带盖，两侧各有一进光小孔，筒内附有压纸夹)、隔光板、纬度盘和支架底座等构成(见图14.1)。它是利用太阳光通过仪器上的小孔射入筒内，使涂有感光剂的日照纸上留下感光迹线，来计算日照时数。常规地面观测大气探测
41、基础 二零壹零年三月2、安装日照计要安装在开阔的，终年从日出到日没都能受到阳光照射的地方。如安装在观测场内，要先稳固地埋好一根柱子(高度以便于操作为宜)，柱顶要安装一块水平而又牢固的台座(比日照计底座稍大)，座面上要精确测定南北(子午)线，并标出标记。再把仪器安装在台座上，仪器底座要水平，筒口对准正北，并将日照计底座加以固定。然后，使支架上的纬度线对准当地纬度值。如果观测场没有适宜地点，可安装在平台或附近较高的建筑物上。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月3、日照纸的涂药日照纸的涂药质量，直接关系到日照记录的准确性。因此，对药剂的存放、配制，日照纸的涂刷等都应特别留心。药品及药液配制药品：
42、赤血盐(铁氰化钾K3Fe(CN)6)；枸橼酸铁铵枸橼酸铁(FeC6H5O7)与枸橼酸铵(NH4)36H5O7的复盐，又名柠檬酸铁铵。赤血盐是有毒药品。枸橼酸铁铵是感光吸水性较强的药品，故应防潮，在暗处收藏并妥善保管。药液配制：赤血盐、枸橼酸铁铵分别与水的比例一般为1:10和3:10，实际操作时应根据药的质量与气象站实际经验灵活掌握配制。用两个容器分别配好药液。每次配量不可过多，以能涂刷10张日照纸的用量为宜(北方及冬季可以稍多些)，以免涂了药的日照纸久存失效。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月 涂药的方法和要求混合涂药法：将已配制好的两种药液，等量混在一起，搅匀，然后按要求进行涂刷。两步
43、涂药法：先将已配制好的枸橼酸铁铵药液，按要求涂在日照纸上，阴干后供逐日使用。每天换下日照纸后，再在感光迹线处用脱脂棉涂上赤血盐，便可显出蓝色的迹线。涂刷日照纸应在暗处或夜间弱灯光(最好是红灯光)下进行。涂药前，必须先用脱脂棉把需涂药的日照纸表面逐张擦净(去掉表面油脂，使纸吸药均匀)。另用脱脂棉蘸药液涂在日照纸上，涂药应薄而均匀。涂好药的日照纸，应在暗处阴干后暗藏备用，严防感光。涂药后，用具应洗净，用过的脱脂棉也不能再使用。暗筒式日照计日照纸所用药品质量好坏，以及涂药方法是否得当，是造成该仪器测量误差的主要原因。但只要严格按照操作规程，就能保证记录质量。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月4
44、、记录整理每日在日落后换纸，即使是全日阴雨，无日照记录，也应照常换纸，以备日后查考。上纸时，注意使纸上10时线对准筒口的白线，14时线对准筒底的白线；纸上两个圆孔对准两个进光孔，压纸夹交叉处向上，将纸压紧，盖好筒盖。换下的日照纸，应依照感光迹线的长短，在其下描划铅笔线。然后，将日照纸放入足量的清水中浸漂35分钟拿出(全天无日照的纸，也应浸漂)；待阴干后，再复验感光迹线与铅笔线是否一致。如感光迹线比铅笔线长则应补上这一段铅笔线，然后按铅笔线计算各时日照时数以及全天的日照时数。如果全天无日照，日照时数记0.0。计算后的日照纸，应由次日白天值班员进行复验，以弥补夜间对迹线辨别不清的缺陷。常规地面观测
45、大气探测基础 二零壹零年三月5、维护每月应检查仪器安装情况，仪器的水平、方位、纬度等是否正确，发现问题，及时纠正。日出前检查日照计的小孔，有无小虫、尘沙等堵塞或被露、霜等遮住。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月日照的观测概述概述暗筒式日照计暗筒式日照计聚焦式日照计日照传感器日照传感器常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月1、构造聚焦式日照计又称康培司托克式日照计，它由固定在弧型支架两端的实心玻璃球、金属槽(安装自记纸用)、纬度刻度尺和底座等构成(见图14.2)。它是利用太阳经玻璃球聚焦后烧灼日照纸(卡片)留下的焦痕，来记录日照时数的。我国高纬度地区使用这种仪器。金属槽内有上、中、下三道
46、沟：下面一道，插夏季(4月16日8月31日)用的长弧型纸片；中间一道，插春、秋季(3月1日-4月15日，9月1日10月15日)用的直型纸片；上面一道，插冬季(10月16日至次年2月底)用的短弧型纸片。放纸时，12时的时间线应与槽内中线对齐。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月2、安装、检查和维护安装要求同暗筒式日照计。日落后换纸，应注意纸型与季节是否匹配，是否插错槽。换下纸后，根据纸上的焦痕(不论烧灼程度如何，只要看得出是焦痕就算)，夏季短时间的太阳往往使焦痕烧得偏长应扣去，然后计算逐时和全日日照时数。每日检查一次，安装的方位、水平、纬度等是否正确。应经常保持玻璃球的清洁，如有灰尘可用麂皮
47、或软布擦净，但不能用粗布等擦试，以免磨损玻璃球。如玻璃球上蒙有霜、雾淞等冻结物，应在日出前用软布蘸酒精擦除。有降水时，应加上防雨罩，但在降水稀疏且有日照时，应及时取掉。聚焦式日照计记录与日照纸质量以及天气条件影响甚大。有的日照纸在太阳或蔽或露的多云天气，使日照纸烧灼的焦痕往往比实际日照时数偏多。阴雨天日照纸受潮使焦痕显不出来造成记录偏小。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月日照的观测概述概述暗筒式日照计暗筒式日照计聚焦式日照计聚焦式日照计日照传感器常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月1、直接辐射表观测日照时数 世界气象组织把太阳直接辐照度S120Wm-2定为日照阈值(算为有日照)。直射
48、表每日自动跟踪太阳输出的信号，自动测量系统把S120Wm-2的时间累加起来，作为每小时的日照时数与每天日照时数，这些数据从采集器中得到。仪器的安装、使用与维护见。利用直接辐射表观测日照时数与仪器的跟踪装置是否准确关系极大。用全自动跟踪装置的直接辐射表观测的日照时数最准，可以作为日照检定标准。但普通跟踪装置的直接辐射表跟踪准确度较差，必须加强维护检查，每天上、下午至少要对光点一次，才能保证记录准确。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月2、用总辐射与散射辐射计算日照时数 直射表比别的辐射表多一个跟踪装置，因此，出故障的机会较多，若直射表跟踪出现故障，要及时换上备份仪器。当遇到两个直射表都不能正
49、常工作的特殊情况时，只能通过观测到的总辐射Eg和散射辐射Ed 以及当时的太阳高度角HA，计算出水平面直接辐射SL、垂直面直接辐射S；其计算公式为：SL=Eg-Ed S=SL/sinHA再根据计算出的直接辐射S120Wm-2的时间，累加计算日照时数。这种方法只是临时性措施，不能长期使用，应尽快修复直射表。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月本章重点：日照的概念日照计的安装要求；日照纸涂药常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月冻土的观测概述冻土器观测和记录维护常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月1、概述冻土是指含有水分的土壤因温度下降到0或以下而呈
50、冻结的状态。承担冻土观测的气象站，应根据埋入土中的冻土器内水结冰的部位和长度，来测定冻结层次及其上限和下限深度。冻土深度以厘米（cm）为单位，取整数，小数四舍五入。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月2、冻土器及其安装冻土器由外管和内管组成。外管为一标有0cm刻度线的硬橡胶管，内管为一根有cm刻度的橡皮管(管内有固定冰用的链子或铜丝、线绳)，底端封闭，顶端与短金属管、木棒及铁盖相连。内管中灌注当地干净的水(河水、井水、自来水等)至刻度的0线处。常规地面观测大气探测基础 二零壹零年三月气象站须根据当地可能出现的最大冻土深度，采用长度规格适用的冻土器。冻土器应安装在观测场内有自然覆盖物的地段。