2022气象学实习报告
时间：2024-07-27 09:50:46
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2022气象学实习报告1本组选择的下垫面为干裸地。通过一天对小气候的观察与测量，影响小气候的因素主要有云量，温度，湿度，风，周围植被情况及建筑物情况。选择了下垫面和周围环境的不同测点进行了对比分析。
太阳直接辐射根据太阳高度角、大气质量数和大气透明系数的变化而变化；散射辐射随云量增多而增加；反射辐射取决于总辐射以及土壤湿度；反射率大小主要与下垫面的的颜色、湿度、粗糙程度及太阳高度角等因素有关。随着深度增加，土温日较差减小，位相也逐渐落后；不同高度气温一天中出现了一个最高值和一个最低值，最高值出现在午后两点钟左右，最低值出现在清晨日出前后；水气压与相对湿度在一天中变化皆较大且变化趋势相反；从风的特性上讲，越近地面风速越小，在风速和风向两方面都有阵性，近地面层风速白天最大，早晚变小。
关键词：小气候 辐射 湿度 气压 日变化 对比
一、 前言
1．1 小气候的相关知识
因下垫面性质不同，或人类和生物的活动所造成的小范围内的气候。在一个地区的每一块地方(如农田、温室、仓库、车间、庭院等)都要受到该地区气候条件的影响，同时因下垫面性质不同、热状况各异，又有人的活动等，就会形成小范围特有的气候状况，
与大范围气候相比较，小气候有五大特点：
⑴.范围小，铅直方向大概在100米以内，主要在2米以下，水平方向可以从几毫米到几十公里。
⑵.差别大，无论铅直方向或水平方向气象要素的差异都很大，例如：在靠近地面的贴地层内，温度在铅直方向递减率往往比上层大2～3个量级。
⑶.变化快，在小气候范围内，温度、湿度或风速随时间的变化都比大气候快，具有脉动性。
⑷.日变化剧烈，越接近下垫面，温度、湿度、风速的日变化越大，例如：夏日地表温度日变化可达40℃，而2米高处只有10℃。
⑸.小气候规律较稳定。只要形成小气候的下垫面物理性质不变，它的小气候差异也就不变。因此，可从短期考察了解某种小气候特点。
1.2 实习目的、意义
⑴.通过小气候特征观测，了解小气候观测的原理、观测仪器和安装方法。
⑵.掌握辐射、空气温度、湿度、土壤温度、风等气象要素垂直梯度观测方法 。
⑶.学会整理小气候观测资料，分析小气候要素形成的原因，揭示不同下垫面小气候特征，了解不同下垫面产生的小气候效应，以便进一步改善小气候环境。
⑷通过对单点太阳辐射、空气温度、湿度、土壤温度、气压、风等气象要素的观测分析，了解这些气象要素的日变化规律；同时通过与对比点间这些气象要素的对比分析，了解不同下垫面的小气候特征，掌握小气候的研究方法。
⑸发现不同下垫面气温的日变幅不同; 不同绿地结构, 不同植物种类产生的湿度效果也不同。
二、材料和方法
2.1测点概况
2.1.1北京概况：
北京位于北纬39°，东经116°。地处华北大平原的西北边缘, 山地与平原的过渡带。海拔43.71 m。东西宽约160 km, 南北长约176 km, 土地面积16 410.54 km2 , 平原面积约占38% , 山地面积约占62%。北京属于暖温带半湿润大陆性季风气候, 四季分明, 春季干旱多风, 夏季炎热多雨, 秋季晴朗雨少, 冬季寒冷干燥。四季雨量分布很不均匀, 年平均降雨量731.7 mm, 为华北地区降雨最多的地区之一，年平均气温13.1 ℃ , 全年无霜期180~ 200 d。
2.1.2测点概况
测点位于北纬40°，东经116°19’，海拔40m，北京林业大学气象站东侧，西侧有建筑物遮挡，太阳直接辐射不强烈，通风状态较差，下垫面为少量植物覆盖，测点周围为水泥地围绕，所以湿度较小，日出后温度回升较快。土壤为棕壤，下层土壤较为湿润。
2.2 观测项目
直接辐射、散射辐射、反射辐射、总辐射、反射率，20cm、1.5m空气温、湿度，1m风向、风速，0～20cm土壤温度，0cm地面最高、最低温度，气压。
2.3 观测仪器及时间
各个小气候要素均为正点每小时观测一次:
利用天空辐射表和直接辐射表观测太阳直接辐射、散射辐射、反射辐射、总辐射;
利用通风干湿表观测0.20m和1.5m高度处的气温和空气湿度;
利用三杯轻便风向风速表观测1m高度的风向、风速;
利用地面、地面最低、最高温度表及曲管地温表观测地面和土壤温度。
2．4 观测程序（08点～19点每小时正点观测，共12次观测 ）
56′ 通风干湿表上水、通风（上发条3圈）；观测日光情况、云量；
57′ 观测地温（0、5、10、15、20cm）。（注：最高温度下午15点观测，最低温度在气象站早08点观测一次即可）；
58′ 调整直接辐射表进光筒，使之对准太阳；调整天空辐射表遮光板，使之遮住太阳直接辐射；
59′ 通风（上发条1圈），观测20 cm干、湿球温度，连读3个读数； 读1.5m干、湿球温度，连读3个读数；第二次观测20 cm干、湿球温度，连读3个读数；
60′ 按直接辐射、散射辐射、反射辐射顺序观测辐射，各连读3个读数； 01′ 松开轻便风速表罗盘套管，按下启动杆，读取风向及指示风速； 03′ 第二次观测地温（0、5、10、15、20cm）；读取气压和附属温度； 04′ 处理数据，订正、查算、填表。
三 结果与分析
3.1 太阳辐射的时间、空间变化
太阳直接辐射主要与太阳高度角、大气质量数和大气透明系数有关。本组到达地面的直接辐射日变化如图，从八点起，随着太阳高度变大，直接辐射值也随之增大，到11点达到最大值为265.237W/m，12时左右由于大气透明度降低，直接辐射开始下降。12时后略有上升。然后随着太阳高度角的减小，直接辐射持续下降，在15时时，辐射降为0。
散射辐射的强弱和太阳高度角及大气透明度有关，云对太阳辐射的散射也十分强烈。本组散射辐射日变化规律如图。随着太阳高度角增大，到达近地面层的直接辐射增强，散射辐射也就相应增大。由于正午时分云雾增多，使散射辐射的最大值提前，到11点达到最大值154.622W/m2，之后随着云雾散去，散射辐射降低，太阳高度角的减小，至15点降为0。8时到9时散射辐射量增长快速，之后一直到11时增长速率开始减小，之后又开始增加直至最大时间14时。
总辐射的日变化与直接辐射的日变 ……此处隐藏7141个字……写实习报告：6月29日
（二）组员
组长：
组员：
三、实习单位
（1）实习动员与分组教学实：*****；
（2）不同林型小气候观测：*****8；
（3）不同的下垫面小气候观测：*********
（4）不同的地形小气候观测：*******
（5）城市与郊区小气候对比观测:******
（6）日射观测：*****
四、实习主要内容
（一）、观测内容
（1）日射观测：1. 太阳总辐射；
2. 太阳直接辐射；
3. 太阳散射辐射。
（2）不同林型小气候观测：
1．森林中的温度状况；
2．森林中的湿度状况；
3．森林中光照度状况；
4．森林中的风。
（3）不同的下垫面小气候观测：观测对比森林、水域边、水泥地、草地和农田等不同下垫面所引起的小气候（温湿度、风、光照等）差异。
（4）不同的地形小气候观测：1．地形对日照的影响；
2．地形对湿度的影响；
3．地形对温度的影响；
4．地形对风的影响。
（5）城市与郊区小气候对比观测: 观测城市与郊区小气候（温湿度、风、光照等）差异。
（6）教学实习课堂讨论：针对实习中的主要问题展开课堂讨论。
（二）、观测仪器的使用方法
1、动槽式水银气压表
（1）气压观测原理
气压观测是测定作用在单位面积上的大气压力，以百帕（hPa）为单位，精确到0.1hPa。
测量气压的仪器主要有水银气压表、空盒气压表、自记投奔计。通常用水银气压表测量气压。
水银气压表原理：水银气压表是一个上端封闭，下端开口的真空玻璃管，其下端浸在盛有水银的杯中，大气压力作用于水银杯中的水银面上，使水银升入真空玻璃管中，水银柱就能随大气压的高低而上升或下降，其水银柱的高低，可借玻璃管外面的一个金属套管上的标尺及游标尺读出mmHg的数值，测量单位为mmHg。再换算为kPa。1mmHg=0.133kPa
动槽式水银气压表根据托里拆利原理制成，主要由水银柱内管、含读数标尺的外部套管、水银槽三部分组成。水银气压表安装在温度少变，光线充足的室内，垂直悬挂，并避免阳光直接照射。动槽式水银气压表的水银柱内管是一根直径约8mm，长约900mm的玻璃管，顶端封闭，底端开口，管内灌满纯净水银后开口端插入水银槽内。
（2）动槽式水银气压表的观测方法如下：
①观测附属温度表（附温表），读数精确到0.1。C。
②调整水银槽内水银面。调整时旋动槽底调整螺旋，直到象牙针尖恰好与水银面相接。用手指轻敲套管，使水银面处于正常位置。
③调整游尺与读数记录。先使游尺稍高于水银柱顶，再慢慢下降游尺，直到游尺下缘与水银柱凸面顶点刚刚相切。此时，游尺下缘零线所队标尺的刻度即为整数读数，再从游尺刻度线上找出一根与标尺上某一刻度相吻合的刻度线，则游尺上这根刻度线的数字就是小数读数。
④读数后，旋动槽底调整螺旋降低水银面，使其离开象牙针尖约2~3mm。
2．通风干湿表
（1）温、湿度测定原理
任何物体的的变化，都会引起自身特性的改变。热胀冷缩反映了物体物理特性（体积大小）与温度之间的定量关系，我们可以利用物质的这种特性来测量研究对象的温度大小及其变化。
温标是用于衡量温度大小量度的标尺。制定温标时，常以标准大气压力以下纯水的冰点和沸点作为蕨点，再把这两点之间等分为若干份，每份为一度。常用的温标有摄氏温标、华氏温标和绝对温标，我国的气象工作和日常生活中均采用摄氏温标。三种温标的换算公式关系如下：
摄氏温标（C）：t（C）=5/9[t(F)-32]
华氏温标(F)：t(F)=9/5（C）+32
绝对温标（K）：T（K）=273.16+t（C）
测定温度的仪器有：普通温度表、最高温度表、最低温度表、曲管地温表。
湿度是表示物体内部水分含量的多少，空气湿度的表示方法通常有：饱和水汽压、饱和差、绝对湿度、相对湿度、比湿、露点。林业上常用相对湿度来衡量湿度对植物生长发育的0000000
影响。
测定湿度的仪器有：百叶箱干湿表、通风干湿表、毛发湿度表和毛发湿度计等仪器来进行观测。
林业野外测定温度和湿度通常用通风干湿表进行测定。
通风干湿表又称“阿斯曼”，是野外测量空气温度和湿度的常用仪器。通风干湿表的测湿原理和百叶箱干湿表相同，其构造如下图。通风干湿表利用机械装置进行强制通风，保证温度表感应部分周围的通风速度稳定在2.5m/s。干湿球温度表的感应球部装在双重金属护管内，护管通过三通管和中央圆管与通风器相通。仪器附件在有湿润纱布用的吸储水橡皮囊，挡风罩等。由于通风干湿表表面镀有反射性能很好的镍或铬，同时温度表感应球部又处于能防止热传导的双重护管中，所以它可以在太阳光下进行观测。但由于有金属机械部分，故不能在雨天使用，以免机械生锈。
（2）通风干湿表的安装使用方法如下：
①固定测杆——测杆采用木质材料，漆成白色，直径4cm左右，长约220~240cm。将测杆下端插入土中30~50cm，以牢固固定。
②调节挂钩高度——调节测杆上挂钩的位置，使通风干湿表挂在挂钩上时，干湿表感应球部距地面的高度为所要测的高度。为了观测方便，我们采用1m的高度，通风干湿表采用竖挂。
③适应环境——在观测前，先将通风干湿表挂在测杆上暴露一段时间，以适应环境，消除温度表感应部分与环境空气之间温度差异。通常暴露10min以上。
④湿润湿球纱布——将通风干湿表竖直放置，感应部分朝下，用橡皮囊吸满蒸馏水(水温应当同当时气温相近) ，管口向上，轻捏橡皮囊，使玻璃管中水面升到离玻璃管口约1cm，将玻璃管插入湿球感应球部的护管内，8~10s后抽出。每湿润一次纱布，白天可维持8~10min，夜间可维持20min左右。
⑤上发条通风——给通风器上发条，使风扇转动。上发条时不要上得过满，以免折断发条。
⑥悬挂——将通风干湿表悬挂在测杆的挂钩上，感应部分处在所要测量的高度，使通风干湿表适应环境，逐渐反映出该高度的空气温、湿度。大约4min后即可进行读数。当风速大于4m/s（相当于3级风）时，应将挡风罩套在通风器的迎风面上，并使罩的开口部分顺着风扇旋转的方向。
⑦读数——先读干球，后读湿球。读数时切忌用手接触双重护管，身体也不要与仪器靠得过近。
在一次观测中，一个通风干湿表可以用来观测几个不同高度的空气温、湿度。当一个高度观测完毕，移到另一高度时，要先上3~4圈发条让其通风1min后才能读数。必须注意的是：观测时一定要待温度表的示数稳定后才能读数，如果通风器风扇转速有所减慢，须再加。
