气象学作业

第一篇：气象学作业

观后感

在观看影片《难以忽视的真相》，从影片里了解到，由于温室气体（二氧化碳、甲烷和氧化二氮）的上升导致地球的温度在不断地上升。然而观看《全球变暖的谎言》了解到全球变暖是由于太阳的活动造成的，由于温度升高，导致二氧化碳的升高。虽然两者的观点不同，但是共同都说明了一点，地球的温度在升高，如果温度持续升高，将会给我们人类带来的什么，这个目前还不清楚，但从地球的发展来看一个物种的灭绝，迎来另一个物种对地球的统治。我想全球变暖会不会使我们人类灭亡，这还说不清楚。但是我看完两部片子后，我相信是温室气体导致全球变暖的，全球温度升高使我们海平面的上升，带来恶劣的天气的现象，如台风，干旱和强暴雨等等。同时，地球变暖还是我联想到他对于农业的影响。

比如现在正在发生许多事。温室效应导致我国现在的冬天开始变暖了，这可能对于我们人来说，冬天变暖，我们就没有那么冷，但是冬天变暖，对于作物的影响很大。因为我们经常说瑞雪丰年，冬天下大雪，那麽第二年一定有好的丰收。可是现在冬天变暖，很难在看到下雪了。冬天天气变暖，使好多对于农作物有害的生物不能被冻死，导致害虫基数过大，使第二年害虫增多，使得第二年要施很多的农药，从而导致了食品安全问题。还有就是冬天变暖，对于一些作物不能达到春花所需的低温，严重影响到产量。同时暖冬使作物生长过快，提前进入成熟期，也严重使作物产量减产，例如2006年冬，中国平均气温9.92度，成为50多年来创纪录的暖年。受暖冬影响，我国黄淮海、华北、西北等冬麦区小麦受害严重。乌鲁木齐市2320hm2冬小麦，有533.33hm2左右枯萎死忙；贵州小麦生长过快，提前进入成熟期，夏粮产生量比同期减产5000t左右；河南、山东2007年40%的小麦发生不同程度的冻害；山西2007年夏粮产量比同期减产约25%。以上数据表明，暖冬现象对粮食生产的影响已不容忽视。

温室效应使气温升高，使我国农业种植结构和布局有待调整。因为气候变暖使我国年平均气温上升，从而导致积温增加，生长期延长，且种植区成片北移。当年平均气温增加1度时，大于或等于10度积温的持续日数全数平均可延长约15d。全国作物种植区将北移。如冬小麦的安全种植北界将由目前的长城一线北移到沈阳—张家口—包头—乌鲁木齐一线。气候变暖还将使我国作物种植制度发生重大变化。据计算，到2050年，气候变暖就使大部分目前两熟制地区被不同组合的三熟制的北界将北移500km之多，从长江流域至黄河流域；二两熟制地区将北移至目前一熟制地区的中部，一熟制地区的面积将减少23.1%。也将是很多地方的品种不再适应当地。比如东北地区的早熟品种逐渐被中、晚熟品种所取代。在气温

升高而降水量不增加的情况下，将会使我国农牧业交错向南扩展。东北与内蒙古接壤地区农牧业交错带的界限将南移70km左右，华北北部农牧业交错带的界限将南移150km左右，西北农牧业交错带的界限将南移20km左右，农牧业交错南移使得草原面积所有增加，但同时也加大了荒漠化的可能。

温室效应还会使我国农业成本和投资需求大幅增加，因为在较暖的气温气候条件下，土壤有机质的微生物分解加快，长此下去将造成地力下降。在高的二氧化碳浓度下，虽然光合作用的增加能够促进根生物量的增加，在一定程度上可以补偿土壤有机质的减少，但土壤一旦受旱后，根生物量的积累和分解都将受到限制。这意味着需要施用更多的肥料以满足作物的需求。同时肥效对环境温度的变化十分敏感。稳定升高1度，能被植物吸收利用的速效氮释放量将增加4%，释放期将缩短3.6天，因此，要想保持原肥效，每次的施肥量将增加4%左右。施肥量的增加不仅使农民投入增加，而且对土壤和环境不利。

以上论述表明，气候变暖对我国传统农业的发展会产生巨大的不利影响。在我国不稳定的气候背景下，在叠加气候变化带来的水分胁迫，高温热害、暴雨洪涝增加带来的危害等负面效应，很可能加大农业生产的不稳定性和脆弱性。气候变暖还会导致生物带来的转移，使部分物种灭绝，农业病虫害频繁发生，危害地理范围扩大，危害期延长，直接影响我国农业的可持续发展。

全球变暖对于农业生产影响如此大，所以对于我们人类来说，要想办法应对气候的变化。我们因该要减少温室气体的排放，要让气温变化控制一定范围内，这样对于我们农业生产影响小一点。同时通过育种，使农作物适应气候的变化。通过新的栽培技术，更好的控制水、气、热，使作物能够稳定的生长。

第二篇：气象学复习资料

绪论

1.气象学的划分

2.农业气象学的概念，任务

3.大气的组成，重要的结构，对流层的特点

4.大旗上界的概念

5.大气污染的概念，分类，环节

第一章 辐射

1.四季的形成，赤纬

答:赤纬,太阳光线垂直照射地球的位置，用阳光直射点的地理纬度来表示。

2.太阳高度角，太阳方位角

答:太阳高度角：太阳平行线玉水平面的交角，简称太阳高度。

太阳方位角：太阳光线在水平面上投影与当地子午线间的夹角。

3.可照时数，实照实数及其规律，光照时间

答:可照实数：在天文学上，某地的昼长是指从日出到日没太阳可能照射的时间间隔。实照实数及其规律：太阳直接照射的实际时数会短于可照时数，将一日中太阳直接照射地面的实际时数（定义），实照实数是用日照计观测的，日照计只能感应一定能量的太阳直射辐射，有云、地雾遮挡时则测不到。

光照时间：包括曙暮光在内的日长时间。

4.辐射的有关概念，太阳常数

答:辐射：自然界中一切物体，只要其温度在绝对温度零度以上，都时刻不停地以电磁波和粒子的形式向外放射能量，这种放射能量的方式。

太阳常数：当日。地间处于平均距离时，在大气上届垂直于太阳入射光线表面的太阳辐射的辐照度。

5.太阳辐射通过大气候减弱的一般规律

答:太阳辐射通过大气候减弱的一般规律：大气对太阳辐射的吸收、大气对太阳辐射的散射、云层和尘埃对太阳辐射的反射、影响太阳辐射在大气中减弱的因素。

6.太阳直接辐射变化：到达地面的太阳直接辐射辐照度的强弱与许多因子有关，其中最主要的是太阳高度角和大气透明程度。

散热辐射的变化：散射辐射的强弱以到达水平面上的散射辐射的辐照度来表示，其强度与太阳高度和大气透明程度有关。

6.太阳直接辐射，散热辐射的变化

7.下垫面对太阳辐射反射的影响

答:下垫面对太阳辐射反射的影响：下垫面对太阳辐射的反射率打消决定于下垫面的性质和状态，其中以颜色、湿度、粗糙度等影响较大。另外，太阳光线入射角度光谱分发生变化时，反射率也发生改变。

8.影响地面辐射有效辐射的因子

答:影响地面辐射有效辐射的因子：地面温度、大气温度、空气湿度和云况对地面辐射均有重要影响。

9.地球净辐射的日常变化和年变化

答:地球净辐射的日常变化和年变化：（日）在一天内，白天地面吸收的太阳辐射能大于支出的辐射能、（年）在一年内，净辐射夏季为正值，冬季为负值，最大值出现在6月，最小值出现在12月，与正午太阳高度角的年变化一致。

10.光照时间与作物的引种

答:光照时间与作物的引种：由于不同纬度与季节的光照时间不同，原产于不同地区的作物与品种具有不用的光周期性于感光性。所以在不同地区引种，要注意引入作物品种对光照长度的要求是否与当地长期的光照长度相适应。

1.四季的形成：

第二章 温度

1.热量交换的方式，土壤的热特性

答:热量交换方式：

2.地表面于地表层的热量收支的规律

答:

3.土壤温度的日变化，年变化的规律

答:

4.影响水层温度变化的因子

答:

5.空气温度的日变化，年变化

6.大气静力稳定度及其判断

答:

7.三基点温度及其受害，致死温度 答:

8.农业上常用的界限温度及意义 答:

9.积温在农业上的应用

答:

10.土壤对植物的影响

答:

第三章 水分

1.空气温度的表示方法

答:

2绝对温度的日变化，年变化 答:

3.受气象条件影响的水面蒸发速率 答:

4.土壤蒸发及其水分保持

答:

5.植物的蒸腾，蒸散

答:

6.水气凝结的条件，凝结物的种类 答:

7.云存在和发展的条件

8.降水的种类，形成过程及表示方法 答:9.提高水分利用的途径

答:

第四章 气压与空气运动

1.气压的概念，垂直变化

2.气压场的表示发放，基本形式

3.深厚而对称的气压系统的垂直结构

4.风，空气质点所受的力

5.地旋风，梯度风

6.三国环流的形成7.季风环流，地方性环流

8.风对农业的作用

第五章 天气和天气预报

1.天气系统，气团

2.锋，锋的分类，锋的天气特征

3.气旋，反气旋（概念）

4.西太平洋高气压对我国天气变化的影响

5.高空槽（脊）切变线

第六章 气象灾害

1.寒潮的概念及标准

2.霜冻，冻害

3.冰雹的形成条件

4.台风的等级生命史及其结构

6.人工防霜，防雹，人工降雨的方法

第三篇：气象学实习报告（推荐）

华 北 水 利 水 电 学 院

气

象

学

实

习

报

告

水利学院

水文与水资源工程专业

201103220张灿

随着气象学课本知识的讲授完毕，本学期气象学学习的最后一项任务-气象实习拉开了帷幕。本次实习分为两部分，第一部分为校内实习，地点是新校区农业高效用水实验室；第二部分为校外实习，地点是郑州气象站。此次实习旨在通过对一些气象观测仪器的认识，知道各种仪器的制造原理与使用方法，并结合课本知识对一些天气现象作出解释。同时，通过外出活动，拓宽视野，增长见识。

2012年12月26日，实习第一天，上午8:50我们来到农水实验室二楼，开始了我们的实习。

第一项内容是温度观测之认识各种测温仪器以及了解温度的观测方法。仪器一:玻璃仪器温度表。

玻璃液体温度表是一种膨胀式温度表．是根据物质的热胀冷缩原理制造的。它利用作为介质的感温液体随温度变化而体积发生变化与玻璃随温度变化而体积变化之差来测量温度。温度计所显示的示值即液体体积与玻璃毛细曾体积变化的差值。

玻璃液体温度表的结构基本上是由装有感温液(或称测温介质)的感温泡、玻璃毛细管和刻度标尺三部分组成。感温泡位于温度计的下端，是玻璃液体温度计感温的部分，可容纳绝大部分的感温液，所以也称为贮液泡。感温泡或直接由玻璃毛细管加工制成(称拉泡)或由焊接一段薄壁玻璃管制成(称接泡)。感温液是封装在温度计感温泡内的测温介质．具有体膨胀系数大，粘度小．在高温下蒸气压低，化学性能稳定，不变质以及在较宽的温度范围内能保持液态等待点。常用的有水银．以及甲苯、乙醇和煤油等有机液体。玻璃毛细管是连接在感温泡上的中心细玻璃管，感温液体随温度的变化在里面移动。标尺是将分度线直接刻在毛细管表面，同时标尺上标有数字和温度单位符号，用来表明所测温度的高低。

仪器二：干湿球温度表

测量空气温度和湿度的一对并列安置的温度表。干湿球温度表是同时测定空气温度和湿度的一对规格相同，装置在小百叶箱中的温度表。一支用来测定气温，称“干球温度表”；另一支球部包扎一条纱布，纱布的下部浸到一个带盖的水杯内。杯口距球部3cm，杯中盛蒸馏水（只允许用医用

蒸馏水），供湿润湿球纱布用，称“湿球温度表”。湿度是根据热力学原理由干球温度表与湿球温度表的温度差值计算得出。

仪器三：最高温度表

最高温度表是测定一定时段内最高温度的温度表。其构造特点是在温度表的球部和细管的连通处特别狭窄。升温时，水银体积膨胀，通过狭窄处上升；降温时，球部水银体积收缩，狭窄处水银柱断裂，细管内的水银柱留在原处，顶端示度即为该时段的最高温度。观测后轻轻甩动温度表，使细管中的水银下落与球部水银相接，然后平放原位，待下次观测。

仪器四：最低温度表

最低温度表是测定一定时段内最低温度的温度表。表中装的是酒精，酒精柱中有一活动指标，降温时酒精收缩，因酒精的表面张力把指标带下；升温时，酒精从指标与管壁的缝隙处上涨，而指标留在原处。指标远离球部一端的示度即为该时段内的最低温度。观测后稍抬高温度表球部，使指标滑到酒精柱顶端，待下次观测。

仪器五：曲管温度表

测定浅层不同深度土壤温度的温度表。管部长而弯曲，球部感应部分埋入土壤一定深度。球部附近的管子弯曲成135°角度,玻璃套管下部(自球部到温标的起点)用石棉灰充填,再用棉花填塞和火漆固定,以防套管内空气对流。一套有四支，安装时按5、10、15、20厘米深度顺序由东向西排列。注意，在积雪较浅或积雪时间较短的地区,当积雪掩没曲管地温表时,可以把雪拨开观测；但积雪时间较长且积雪较深的地区,在积雪掩没曲管地温表后,即停止观测。冬季易发生冻折曲管地温表的地区,在土壤临近冻结时，应将曲管地温表全部收回，待温度上升，再继续测试。

仪器六：温度计

温度计，是测温仪器的总称，可以准确的判断和测量温度。利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩等的现象为设计的依据。有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计

1、辐射温度计和光测温度计、双金属温度计等等等等多种种类供我们选择，但要注意正确的使用方法，了解测温仪的相关特点，便于更好的使用它。

仪器七：百叶箱

安装温、湿度仪器用的防护设备。作用是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。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。任何直接暴露在空气中的测温元件，其测量值在白天将系统偏高于气温，夜间则系统偏低。为避免这种辐射误差，必须对测温元

件采取有效的辐射屏蔽措施。百叶箱是其中的一种，广泛安装在气象台站网的气象观测场上。

第四篇：GPS气象学研究报告

GPS气象学学习报告

摘要：GPS气象学是由卫星动力学、大地测量学、地球物理学和气象学交叉派生出的一门学科，是卫星导航与定位系统技术在地球大气探测中的最新应用。本文对GPS气象学的产生、分类、研究现状以及应用进行了详细介绍，并在最后对GPS气象学的发展前景进行了展望。

关键字：GPS气象学 产生 分类 研究现状展望 中图分类号：P412文献标识码：A

引言

随着GPS技术的迅猛发展和日臻成熟，首先在美国兴起了一门新兴边缘学科——GPS气象学，该学科由卫星动力学、大地测量学、地球物理学和气象学交叉派生出，是卫星导航与定位系统技术在地球大气探测中的最新应用。GPS观测资料在大气探测、天气变化监测和数值天气预报模式中应用的优越性以及取得的初步成功，使GPS气象学在不到十年的时间内很快发展成为一个崭新的、极具应用潜力的GPS研究及应用的重要领域。本文主要对GPS气象学的产生、分类、研究现状以及应用进行了详细介绍。并在最后对GPS气象学的发展前景进行了展望。

一．GPS气象学分类

在气象科学研究和业务应用方面，GPS技术已展示出广阔的应用前景。20世纪90年代以来，人们已开始利用GPS理论和技术来遥感地球大气。例如多路径效应是GPS定位中的一种噪音，至今仍是高精度GPS定位中一个很不容易解决的“干扰”，但人们从大气对GPS信号延迟的噪声处理的逆问题，发展出了利用GPS信号测定大气水汽含量及温度的一种新手段，从而为更好地监测恶劣天气和气候变化提供了新的技术支持。现在GPS气象探测已成为WMO(世界气象组织)21世纪新的全球综合高空观测系统的重要组成部分。由此，以GPS技术在气象学研究及应用为主要内容形成了一门新兴的交叉学科，称为GPS气象学(GPS/MET eorology，简写为GPS/MET)。

根据GPS/MET观测站的空间分布特点，可将GPS气象学分为以下两类： 1．地基GPS气象学

地基GPS气象学(Ground-based GPS/MET，也称地面GPS气象学)是将GPS接收机安放在地面上，像常规的GPS测量一样，通过地面布设GPS接收机网络，来估计某个地区的气象要素。

2．空基GPS气象学

空基GPS气象学(Space-borne GPS/ MET，也称星基GPS气象学)是利用安装在低轨卫星(Low Earth Orbit，简称LEO)上的GPS接收机来接收GPS信号。当GPS信号与LEO卫星上GPS接收机的连线经过地球上空对流层大气时，GPS信号会发生折射，把这种测量大气折射的技术称为GPS无线电掩星探测方法(Radio Occultation)，简称掩星法(RO)。该方法是20世纪60 年代美国JPL和斯坦福大学为研究行星大气和电离层而发展起来的。通过对含有折射信息数据的处理，可算出大气折射量从而得出我们所需要的气象要素值。空基GPS掩星法测定大气的技术具有覆盖面广、垂直分辨好、数据获取速度快等优点，可获得地基GPS/MET不易取得的海洋上的资料，对于改进区域及全球数值天气预报相当重要。

由此可见，无论是地基GPS/MET还是空基GPS/MET，其目标是一样的，即获得大气折射量。不同之处在于空基GPS/MET的数据处理过程更复杂一些，因为安装在LEO卫星上的GPS接收机跟GPS卫星一样也在运动，而且在接收机所接收到的所有卫星信号中，并不像地面上的接收机那样必定包含大气折射信息。

二．国内外GPS气象学研究现状

GPS气象学的研究于20世纪80年代后期，最先在美国起步，进行了多次试验。在美国取得较理想的试验结果后，其他发达国家如日本、德国、瑞典等也开始重视GPS气象学，已成功组织了数次较大规模的GPS观测试验，取得了一系列研究成果并开始应用于大气研究和气象预报业务中。20世纪90年代中期以来，我国也逐步开展了地基GPS观测在气象学中应用的相关研究。下面，主要从地基GPS气象学和空基GPS气象学两个方面来介绍GPS气象学的研究现状。

1．地基GPS气象学及GPS业务网

在区域性GPS连续运行站网和综合服务系统应用于气象方面，一些发达国家已取得了重要进展。美国布设了GPS“连续运行参考站系统”(CORS)，该系统主要目标之一就是确定大气中的水汽分布，另外还可利用此GPS网络系统获得、传输气象数据。美国NOAA(国家海洋和大气局)现已能够实时处理国内100多个GPS站点的资料，并计划将全国的GPS站点扩展到1000 个。

德国拥有密集的地基GPS网，在GPS/MET的研究方面也十分活跃。英国负责建立的“连续运行GPS参考站”(COGPS)系统的功能和目标类似于美国的CORS，但结合英国本土情况还增加了监测英伦三岛周围的海平面相对和绝对变化的任务。

日本在国土地理院(GSI)的组织下已建成近1200个GPS连续运行站网(GEONET，GPS Earth Observation Network)，站间距为15～30 km，这是目前世界上最大的、最密集的用于地球科学研究的GPS国家观测网。目前它在以监测地壳形变、预报地震以及计算大气可降水量、研究与大气水汽变化相关的天气变化为主要功能的基础上，联合气象研究和业务部门正开发利用GPS资料的四维同化业务系统，如日本气象厅气象研究所(MRI)正在发展一种用于中尺度数值模式的GPS 数据变分同化系统，以提高数值天气预报模式的模拟和预测水平。1998～2003 年，在GSI 牵头下日本实施了为期五年的日本GPS气象学观测和研究计划(GPS/MET Japan)，特别是于2000年秋季和2001年春季在筑波地区202km的范围内进行了2次GPS高密度观测网试验(Tsukuba GPS Dense Net Campaign)，目的是探测几公里量级的小尺度水汽变化并用于短时雷暴、暴雨等灾害性天气的预报。试验区域内集中设立了75个GPS接收点和22个地面气象观测点，其GPS接收站点的间距达到空前的1～3 km。

2．空基GPS气象学及相关技术

由美国大学大气科学研究联盟(University Corporation for Atmospheric Research，简称UCAR)主持、代号为GPS/MET的试验，通过发射一颗代号为Microlab-1的低轨卫星对GPS卫星进行掩星观测，可以决定5～45 km高度范围内高分辨率的温度廓线以及5km高度以下大气水汽压的垂直分布。美国2000年4月发射的CHAMP卫星也是利用GPS掩星法进行全球对流层折射(包括大气可降水量)的测定，还有阿根廷的SAC-C也是类似的掩星观测计划。

为了获得足够多的地面掩星点资料用于全球和局部天气预报和大气研究，美国UCAR、JPL和海军研究实验室与我国台湾太空计划办公室合作，与1997年联合制定并将于2005年实施的耗资1亿美元的COSMIC(Constellation Observing System for Meteorology，Ionosphere and Climate，即气象、电离层及气候星座观测系统)计划由卫星、地面数据接受和卫星控制站数据分析中心和数字通讯网络等几个部分组成，这是继单颗LEO卫星进行GPS掩星探测大气试验(GPS/MET计划)后推出的一个星座观测计划。该计划将在2005年发射6颗LEO卫星，形成LEO卫星星座，预计每颗LEO可获得500个大气廓线观测数据，整个星座每天可产生全天候、覆盖全球的3000次掩星事件，这将有力增强目前的全球大气观测系统。

德国已为空基GPS/ MET的研究发射了两颗小卫星。在GPS/MET Japan计划于2003年结束之后，日本大地测量界和气象界目前也正酝酿着一个有关空基GPS气象学的观测计划。

3.国内GPS气象学的研究进展 20世纪90 年代，中国科学院上海天文台的王小亚等在我国较早开展了地基GPS气象学及其在恶劣天气分析中应用的研究。随后，在全国范围展开了广泛的研究。

在遥感大气水汽方面，我国的专家学者做了大量的研究。丁继新等人用GPS数据解算出对应的大气水汽总量。何平等进行了地基GPS长时间连续估测大气水汽总量的外场试验。梁丰等在我国气象界首次进行了区域性地基GPS网遥感大气水汽总量试验资料研究。程晓等利用GPS反演得到两极的水汽含量。宋淑丽等则通过GPS站网的资料，分析了GPS水汽监测在气象研究中的作用。杜瑞林等用地基GPS资料分析大气可降水汽总量，得出地基GPS遥感水汽量变化与地面降水有很好的相关性。陈俊平等对GPS监测的大气可降水量与水汽辐射计观测的水汽含量进行了对比研究。而中国科学院的王勇等也在大气可降水汽量和大陆水汽变化等方面进行了大量的研究，为我国气象研究和气象预报提供了很有价值的资料。

在卫星微波水汽和云水反演方面，陈洪滨等讨论了测水汽总量的最优波长，提出了云水总量的一个反演算法，还提出了利用接收星载微波发射机的辐射强度变化遥感云水总量的建议。曹云昌则将地基GPS水汽和延迟资料同化到数值预报模式中，评价了GPS观测资料对数值预报的影响。

在地基光学遥感方面，毛节泰等把地基气溶胶遥感和MODIS气溶胶产品相结合，分析了气溶胶区域变化特征。

在云量的遥感上，采用全天空成像辐射仪进行云和晴天辐射参数的遥感是一个必然的方向，我国的霍娟和吕达仁已得到初步结果。

在空基GPS气象研究方面，我国也在开展利用低轨卫星组网接收GPS卫星的掩星信号来反演全球温度与水汽廓线的研究，并在同化的优化算法研究中已取得了进展。刘经南等跟踪介绍了国外GPS空基探测应用的计划，蒋虎等则在反演方法、误差方面进行了比较深入的研究，王鑫等对GPS掩星进行了仿真研究，Li等开发了用于空基GPS资料同化的四维变分同化算子。

在GPS探测大气水汽应用于天气预报的业务工作方面，上海的GPS综合应用网(SCGAN)于2002年6月投入正式运行，大大提高模式对降雨量的预报能力。

另外，GPS探测的试验也被广泛地应用于气象研究的外场试验中，如中国气象科学研究院和中国地震局地壳运动观测网络中心在华南暴雨试验中进行了GPS观测。

三．GPS气象学应用

随着GPS气象学研究的深入和进一步发展，GPS气象学也在各个领域有个重要的应用，主要有以下几个领域：

1．水汽观测

中国科学院上海天文台的学者在我国较早开展了GPS气象学及其在剧变天气分析中的应用研究。从20世纪90年代起分别开展了地基GPS气象学、空基GPS气象学以及GPS 无线电掩星反演大气廓线的研究工作。由于折射指数和气象变量有一定关系，因此通过地基GPS气象学的一些最新观测手段和分析技术，如通过GPS 倾斜观测(即沿GPS卫星的方向)获得斜向路径延迟(SlantPath Delay，简称SPD)和斜向气象量，如斜向水汽量(Slant Water Vapor，简称SWV)，再采用断层扫描成像技术(Tomography，又译为层析成像)可反演出大气温度、水汽廓线的概貌，但由于受观测网几何形状及斜向延迟中噪声的制约，目前还不能捕获廓线的细节。因此，GPS倾斜观测及其斜向水汽的反演正成为地基GPS/MTE研究的一个新热点，美、日等国已在该领域进行了不少试验和研究。

2．GPS资料同化

为提高数值天气预报的能力，更具吸引力的应用是将大气折射角(Refraction Angle)、GPS数据反演的大气水汽总量(即GPS-PWV)等物理量直接同化到高分辨率的全球或中尺度天气预报模式中去，以提高数值天气预报的精确性。

因为对于通常情况下接收的天顶总延迟资料，虽然无法反演出大气温度和湿度的垂直廓线，但可利用折射指数或折射角的GPS观测值进行资料同化，即将GPS原始观测的折射角直接同化到数值天气预报系统中去，以便为数值预报模式提供更准确的初始场资料。

在GPS气象资料同化研究中，除大气折射角数据外，GPS-PWV也可作为一个强约束条件引入中尺度数值天气预报模式，以到达改进水汽场的分析质量、提高预报准确率的目的。德国与丹麦、芬兰合作，已建立了20多个GPS接收站获取GPS-PWV资料并用于数值模式的资料同化方案中。

3．GPS测风

利用GPS技术探测高空风也是一项极具潜力的应用。传统的无线电探空系统花费的人力、物力和时间都是巨大的。而应用GPS探空仪测风，其探测精度高、能实现自动跟踪，并易于进行资料采集及后期处理的全自动化，节省人力、物力。另外，GPS接收机体积小、重量轻、携带方便，可取代地面观测站庞大的测风雷达。另外，可方便地进行非常规的气象观测，如进行机载下投式探空观测或在原来无法设站的高原、海洋上用GPS探空进行特殊的实时加密观测。芬兰、英国等国已进行了GPS测风试验，并已研制出相应的样机，对比试验的结果证明：GPS 测风系统稳定、可靠并与风廓线雷达测风结果一致。因此，GPS探空测风系统将在未来的高空气象探测业务中扮演重要角色。

香港天文台从1997年开始在高空气象观测业务工作中使用了GPS测风技术。中国气象656气象科学25卷局也就GPS高空气象探测系统进行了技术论证并开始研制工作，已在“2001～2015年气象事业发展规划”中计划推进GPS新型探空系统的业务布点。信息产业部第20所也已研制出GPS气象数据探空仪。

4．GPS定位功能的气象应用

中国科技大学和中国气象科学研究院已联合开发、研制出单站GPS闪电定位系统。其利用GPS卫星提供的连续不断、高精度的时间信号，在大面积联网探测中确定不同站点测得的是否属于同一闪电，从而可更准确地确定出区域范围内闪电的空间分布，因此GPS技术在防御雷电灾害的工作中也有重要应用。在开发空中水资源的人工增雨以及防灾减灾的消雹等人工影响天气作业中，3S技术也可在业务指挥系统中发挥积极的作用。

江西省气象科学研究所1999年完成了“微型无人驾驶飞机气象探空系统”的研究，该成果融合了GPS、自动控制、数字通信及大气探测等高新技术，为我国高空气象观测提供了一种新的手段，同时在环境评价、地球环境遥感及空中监测等方面具有广泛的用途。

5．全球变化监测

为了更好地监测温室效应产生的全球暖化效应，现已利用GPS、测高雷达，结合传统的水准测量和验潮技术来监测海平面变化。美国、德国、西班牙在大西洋沿岸建立了16个GPS监测站对海平面变化进行监测;美国在南阿拉斯加建立了10个GPS测站监测冰川的变化;在南极、格陵兰人们已开始用GPS结合卫星测高、合成孔径雷达干涉测量技术来监测冰盖的变化。1994年我国也参加了由多个国家在南极的观测站参加的“国际南极GPS 会议”，研究南极板块运动及南极地形变化。我国还计划在沿海地区建立多个GPS监测站，结合卫星测高和验潮站，监测沿海地区海平面的变化。

另外，从GPS/MET数据计算的大气折射率是大气温度、湿度和压力的函数，因此大气折射数据也可作为“全球变化指示器”直接用于全球变化的监测和研究。

6．空间气象学

随着国际上一系列掩星观测计划(GPS/MET，Orsted，Sunsat，SAC-C，CHAMP)的实施和即将实施(COSMIC，ACE)，有望通过全天候、覆盖全球的大量掩星事件，获得更多、更详细的大气廓线观测数据，这些研究结果有望在气象监测、天气预报、空间天气预报等方面发挥重要作用，展现出利用GPS 掩星技术监测全球大气变化、开展空间天气预报的广阔应用前景。

作为COSMIC计划的组成部分，我国台湾“中华卫星三号”(简称华卫三号，ROCSA T-3/COSMIC)计划由6颗低轨道小卫星组成星座，并结合美国GPS卫星，探测涵盖全球的大气层及电离层，增强实时监测、预报地球天气和外空天气的能力。

在GPS 应用于对流层监测研究中，国际GPS 服务站(IGS)网的快速轨道和预报轨道信息对于空间天气预报有重要作用。而GPS 在监测电离层方面的应用，也极大地促进了GPS 空间气象学、空间天气预报的形成和发展。

四、总结与展望

通过对GPS气象学进行相关介绍，可以看出地基GPS/MET技术已基本成熟，正由研究向业务应用转化，该类产品的业务应用正处于试验和评价阶段。近年来，地基GPS/MET技术也有新的发展，如开展斜向延迟量观测来获得斜向可降水量、采用水汽断层扫描成像技术揭示大气水汽场的三维分布特征、进行移动平台GPS观测试验(例如在远洋船舶上设置GPS接收站)。对于地基GPS气象学的这些发展，无疑将会使GPS应用到更广泛的领域，促进交叉学科的深入发展。

对于空基GPS/MET技术来讲，随着空基GPS/MET探测的发展和人类了解外空气息的需要，空基GPS/MET的试验和研究也已经成为GPS/MET未来发展的一个重要方向，并将会取得更多的研究进展和应用价值。当然，任何技术都不是十全十美，目前GPS技术本身就还存在一些问题，如GPS和SLR(卫星激光测距)这两种独立的测量技术存在尺度上的系统误差，GPS卫星天线相位中心偏差的不确定性以及GPS 测量可能存在的周年变化效应等。这些问题都会对GPS气象学的研究和应用产生不良的影响。因此，在GPS气象学研究应用过程中，也需要注意与其它大气探测手段有机结合、优势互补。

综上所述，GPS气象学具有广阔的发展前景，它是交叉学科的产物，它的进一步发展既能够拓宽GPS的研究领域，又能够为气象学研究提供强有力的工具。虽然该项技术还有许多缺陷和问题，但是在不久的将来，在全球气象业务观测系统、大型野外试验计划等诸多应用中，GPS/MET 技术将占居重要地位。而且，随着GPS新的探测方式、更好的资料反演方法和资料同化技术的不断涌现，GPS气象学对大气温度、水汽及风场观测结果的可靠性也会不断提高，这都会促进GPS气象学的蓬勃发展。

参考文献：

[1]李国平，黄丁发.GPS气象学研究及应用的进展与前景[J].气象科学，2005，25（6）：651-660 [2]毛节泰.GPS的气象应用[J].气象科技，1993，9（4）：470-477 [3]王勇，柳林涛，许厚泽等.利用GPS技术反演中国大陆水汽变化[J].武汉大学学报（信息科学版），2007，32（2）：152-155 [4]江鹏，叶世榕.地基GPS水汽探测若干研究进展[J].自然杂志，2013，35（4）：251-257 [5]陈笑娟，扈成省，王占伟.国内外GPS气象学的若干研究应用进展[J].测绘科学，2010，35（3）：216-218 [6]岳迎春，吴北平.GPS在气象学中的应用[J].全球定位系统，2003，4：29-32 [7]谷晓平.GPS水汽反演及降雨预报方法研究[D].北京：中国农业大学，2004

第五篇：气象学实习报告

河北工程大学水电学院2010级大学生

气象气候学实习报告

姓名：

班级：

学号：

实习地点：邯郸赵苑国家气象站

指导教师：

时间:

一：实习目的

气象观测是气象工作的基础。它对一定范围内的气象状况及其变化，进行系统的、连续的观察和测定，为天气预报、气象情报、气候分析和科学研究提供重要依据。加强对课本知识的认识和理解，培养用目测手段对风、云变化测量和估计的能力熟悉室外数据采集过程和对有效数据的整理过程，培养对气象与气候数据资料收集和整理的思维方法，加强时间概念在气象与气候的数据收集的有效性的过程中的作用和地位，培养严谨的科学态度和良好个人素质。激发对气象学与气候学的兴趣。

二：实习概况

本次实习为期五天，四月2号到达赵苑气象观察站，工作人员开始给我们讲解关于自动气象站的一些基本知识和有关观测项目。3号观测人员让我们入园观测，对降雨量观测装置进行了解。四号工作人员向我们介绍了百叶箱测量空气温度与湿度和在地温场进行测量的一些操作规范和基本原理。5号我们工作人员给我们讲解了风向标、日照计等其他仪器的使用原理。6号，我们随工作人员进入室内观看了一些已存放在室内暂时不用的仪器。

三：实习内容

（一）：自动气象站的介绍及云的分类 4月2号，经工作人员介绍我们对气象站的建设有了一定的了解。气象站建设与分类：

全国各地的观测场都距建筑物有一定距离，而且四周有许多空地。为什么气象观测场都建立在空旷的地方呢？ 这就要使观测场地的四周空旷，空气可以自由流通。其次，在观测场中，要测量日照、地温以及风和雨量等，为避免日光受到遮荫，又为避免风、雨受周围建筑物所阻挡，也需要场地的四周空旷。第三，观测场中，要观测云和能见度，还要观测远处天气现象，如果四周建筑物林立，阻碍视线，就无法进行这些现象的观测。

中国气象台站根据不同建制,区分为国家气象部门的国家气象台站和属于各专业部门建制的专业气象台站。

国家气象台站包括：气候观测站:分为基准气候站、基本气候站、一般气候站、辅助气候站四种类型。

此次实习地的气象站属于基本气候站。

气象站人员及工作:邯郸国家气象站共六个工作人员，为了积累气候资料按规定的时次进行定时气象观测。自动观测项目每天进行24次定时观测；人工观测项目，夜班每天进行02、08、14、20时四次定时观测，白班每天进行08、14、20时三次定时观测。他们二十

四小时不间断的在气象站值班，定时的测定气象数据，无论天气的好坏，都不可晚一会儿，时间上是不允许晚的。

自动气象站(AWS)是一个自动化的传统气象站，无论是节省人力或测量偏远地区的气象资料。该系统通过Argos系统和全球电信系统差不多可以进行实时回报，或储存的数据作日后传送。自动气象站往往被放置在供电网络和通讯网络内。现在，太阳能电池板，风力涡轮机和移动电话技术使自动气象站能在供电网络和通讯网络外，透过无线型式传送资料。

云的形成与分类

云是指停留大气层上的水滴或冰晶胶体的集合体。云是地球上庞大的水循环的有形的结果。太阳照在地球的表面，水蒸发形成水蒸气，一旦水汽过饱和，水分子就会聚集在空气中的微尘（凝结核）周围，由此产生的水滴或冰晶将阳光散射到各个方向，这就产生了云的外观。因为云反射和散射所有波段的电磁波，所以云的颜色成灰度色，云层比较薄时成白色，但是当它们变得太厚或浓密而使得阳光不能通过的话，它们可以看起来是灰色或黑色的。云的成因分类

简单来说，云主要有三种形态：一大团的积云、一大片的层云和纤维状的卷云。

而科学上云的分类按云的形状、组成、形成原因等把云分为十大云属。而这十大云属则可按其云底高度把它们划入三个云族：高云族、中云族、低云族。另一种分法则将积云与积雨云从低云族中分出，称为直展云族。这里使用的云底高度仅适用于中纬度地区。（除英美等国外，世气组织与各国一般采用国际单位制。）

毛卷云

钩卷云

卷层云

每一种云都有它的特殊性，但不是一成不变的。在一定条件下，这一种云可以转变为那一种云，那一种云又可以转变为另一种云。例如淡积云可以发展成浓积云，再发展成积雨云；积雨云顶部脱离成为伪卷云或积云性高积云；卷积云降低成高层云；而高层云降低又可变成雨层云。

气温

在对流层中，正常情况下气温随高度的上升而降低，海拔每升高

100米气温降低0.650C；在平流层中，气温总体随海拔高度的增加而上升。

逆温：在晴朗无风或微风的夜晚，地面很快辐射冷却，贴近地面的大气层也随之降温。由于空气愈靠近地面，受地面的影响愈大，所以，离地面愈近，降温愈多；离地面愈远，降温愈少，因而形成了自地面开始的逆温。随着地面辐射冷却的加剧，逆温逐渐向上扩展，黎明时达最强。一般日出后，太阳辐射逐渐增强，地面很快增温，逆温便逐渐自下而上消失。夏季夜短，逆温层较薄，消失也快，冬季夜长，逆温层较厚，消失较慢。

邯郸气候：

邯郸市属典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，日照充足，雨热同期，干冷同季，随着四季的明显交替，依次呈现春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季温和凉爽，冬季寒冷干燥。年平均气温13.5℃，最冷月份（一月）平均气温-2.3℃，极端最低气温-19℃，最热月份（七月）平均气温26.9℃，极端最高气温42.5℃，全年无霜期200天，年日照2557小时。

2：园内气象仪器讲解：现在大部分气象仪器都是自动的，只有少部分仍需要人工使用，还有一些气象数据需要人来确定，如能见度。

4月3号，工作人员向我们介绍了百叶箱及地温计

百叶箱：安装温、湿度仪器用的防护设备。作用是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。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。任何直接暴露在空气中的测温元件，其测量值在白天将系统偏高于气温，夜间则系统偏低。为避免这种辐射误差，必须对测温元

件采取有效的辐射屏蔽措施。百叶箱是其中的一种，广泛安装在气象台站网的气象观测场上。木

制百叶箱分为大小两种：小百叶箱内部高537mm、宽460mm、深290mm，用于安装干球和湿球、最高、最低温度表、毛发湿度表；大百叶箱内部高612mm、宽460mm、深460mm。用于安装温度计、湿度计或铂电阻温度传感器和湿敏电容湿度传感器。

地温计：地温计是测量土壤温度的专用仪表，广泛使用于农业科研，大专院校、实验基地、实验室等工作场所，地温计采用水银玻璃温度。

深层地温 浅层地温

计作为表芯，具有感温快，灵敏度高的特点。铁质镀铬套管，耐腐蚀。锥形钻头，可插入地表以下最深300mm处。图中深层地温计前一排为人工读数，后一排由传感器测量后将数据传入电脑。地温计一般分为地面温度计、直管地温计、曲管地温计、直角地温表四种类型。

直管地温计：测定深层不同深度土壤温度的温度表。40、80、160、320cm直管地温表是装在带有铜底帽的管形保护框内，保护框中部有一长孔，使温度表刻度部位显露，便于读数。保护框的顶端连接在一根木棒(或三节棒)上，木棒长度依深度而定。整个木棒和地温表(保护框)又放在一根硬橡胶套管内。木棒顶端有一个金属盖，恰好盖住硬橡胶套管。木棒上几处缠有绒圈，金属盖内装有毡垫，以阻滞管内空气对流和管内外空气交换，也可防止降水等物落入。

曲管地温计： 测定浅层不同深度土壤温度的温度表。管部长而弯曲，球部感应部分埋入土壤一定深度。球部附近的管子弯曲成135°角度,玻璃套管下部(自球部到温标的起点)用石棉灰充填,再用棉花填塞和火漆固定,以防套管内空气对流。一套有四支，安装时按5、10、15、20厘米深度顺序由东向西排列。注意，在积雪较浅或积雪时间较短的地区,当积雪掩没曲管地温表时,可以把雪拨开观测；但积雪时间较长且积雪较深的地区,在积雪掩没曲管地温表后,即停止观测。冬季易发生冻折曲管地温表的地区,在土壤临近冻结时，应将曲管地温表全部收回，待温度上升，再继续测试。

4月4号，我们了解了风速风向仪及雨量器。风速风向仪：风向、风速仪用于测量瞬时 风速风向，具有自动显示功能。主要由支杆，风标，风杯，风速风向感应器组成，风标的指向即为来风方向，根据风杯的转速来计算出风速。风向风速仪由微处理器和高动态特性的测风传感器组成。它适用于气象、能源、环保、农林以及军工等场所测量风向风速。风向是指风的来向，最多风向是指在规定时间段内出现频数最多的风向。人工观测，风向用十六方位法；自动观测，风向以度(°)为单位。风速是指单位时间内空气移动的水平距离。风速以米/秒（m/s）为单位，取一位小数。最大风速是指在某个时段内出现的最大十分钟平均风

速值。极大风速(阵风)是指某个时段内出现的最大瞬时风速值。瞬时风速是指三秒钟的平均风速。

雨量器：测量在某一段时间内的液体和固体降水总量的仪器[1]。一般为直径20厘米的圆筒，为保持筒口的形状和面积，筒质必须坚硬。为防止雨水溅入，筒口呈内直外斜的刀刃形。雨量器有带漏斗和不带漏斗的两种。筒内置有储水瓶。降雪季节取出储水瓶，换上不带漏斗的筒口，雪花可直接储入雨量筒底。

常见的雨量器外壳是金属圆筒，分上下两节，上节是一个口径为20厘米的盛水漏斗，为防止雨水溅失，保持容器口面积和形状，筒口用坚硬铜质做成内直外斜的刀刃状；下节筒内放一个储水瓶用来收集雨水。测量时，将雨水倒入特制的雨量杯内读出降水量毫米数。降雪季节将储水瓶取出，换上不带漏斗的筒口，雪花可直接收集在雨量筒内，待雪融化后再读数，也可将雪称出重量后根据筒口面积换算成毫米数。本仪器由承雨器部件和计量部件等组成。承雨口采用国际标准口径Φ200mm。计量组件是一个翻斗式机械双稳态秤重机构，其功能是将以mm计的降雨深度转换为开头信号输出。翻斗部件支承系统制造精良，摩阻力矩小，因而翻斗部件翻转灵敏，性能稳定，工作可靠。承雨口采用不锈钢皮整体冲拉而成，光洁度高，滞水产生的误差小。仪器外壳用不锈钢制成，防锈能力强，外观质量佳。

四月5号我们了解了蒸发皿和日照计、闪电定位仪。

蒸发皿：

自土壤表面或自由水面因蒸发而失去之水量，称为蒸发量，之以水深亳米（mm）为单位。蒸发量之观测设备很多，所得结果不尽相同，120公分口径之蒸发皿，为配合雨量杯之规格量测，仍继续使误差亦难评估。因

此世界气象组织乃规定使用用20公分者，目前二者均使用，以作比较。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。

暗筒式日照计

日照时数 表示太阳照射时间的量。分为可照时数和实照时数两种：可照时数指一天内太阳中心从东方地平线到西方地平线所经历的总时数，由该地的纬度和日期决定；实照时数（即日照时数）是太阳直射光线，不受云和天气及地物影响，实际照射地面的时数，可用日照计测定。实照时数与可照数之比为日照百分率，它可以衡量一个地区的光照条件。测定日照时数的仪器暗筒式日照计：一个圆型暗筒上留有小孔，当阳光透过小孔射入筒内时，装在筒内涂有感光药剂的日照纸上便留下感光迹线，利用感光迹线可计算出日照时数，这是气象台站常用的仪器。闪电捕捉仪：

探测闪电发生的强度、方向、频率及其变化的仪器。是一种监测雷电发生的气象探测仪器，是指利用闪电辐射的声、光、电磁场特性来遥测闪电放电参数的一种自动化探测设备，并把经过预处理的闪电数据实时地通过通讯系统送到中心数据处理站实时进行交汇处理，可全天候、长期、连续运行并记录雷电发生的时间、位置、强度和极性等指标。闪电定位仪是开展雷暴预报的基础条件，将对该县的森林防火、防雷减灾、灾害调查和人工增雨等工作有很大的促进作用，能够为该县的经济社会又好又快发展提供有力的保障。

4月6号，实习的最后一天，工作人员向我们介绍了气压计、毛发湿度计和避雷针。

气压计：气压计（自动记录式）用于气象台站及有关用来连续记录测量大气压力。可供各中、小学校开展课外气象观测活动的教学配备。本仪器是用

来连续记录近地面内某一段时间内大气压力变化的仪器。仪器分日记型及周记型两种。是利用一组真空膜盒随着大气压力变化而变化的原理制造的。气压计（DYJ1）主要技术参数

1、测量范围：870～1050hPa

2、气压计的温度系数≤0.13hPa/1℃

3、准确度（订证值）：≤1.5hPa

4、全程记录时间： 26h(日记)，176h（周记）

6、自记钟上满弦连续工作时间不短于36小时(日记)或180h（周记），自记钟误差：≤5min/24h(日记)或30min/168h（周记）。

7、专用记录纸不少于50张

8、外形尺寸（mm）：245×130×195

9、重 量：≤3kg

毛发湿度计

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。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。

有些毛发湿度计刻度板有三排，上排为湿数，下排为相对湿度，将气温减去湿数即为露点温度。温度计亦有二种刻度，右方刻度为左面温度相当之最大水汽张力，最大水汽张力乘以相对湿度即得绝对湿度。

避雷针：

在雷雨天气，高楼上空出现带电云层时，迅雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷，由于避雷针针头是尖的，而静电感应时，导体尖端总是聚集了最多的电荷．这样，避雷针就聚集了大部分电荷．避雷针又与这些带电云层形成了一个电容器，由于它较尖，即这个电容器的两极板正对面积很小，电容也就很小，也就是说它所能容纳的电荷很少．而它又聚集了大部分电荷，所以，当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体．这样，带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的．避雷针就可以把云层上的电荷导人大地，使其不对高层建筑构成危险，保证了它的安全．气象站中的设施都比较昂贵，安装避雷针能有效的避免设施遭受电击。

总结：

这一周的实习，我获益匪浅。我十分感谢老师和气象台站的工作人员。通过这次实习，在气象方面的知识增加了许多，在此体验到了气象工作者的艰辛，收获丰富，感触颇多。首先我熟悉了气象业务的整个流程，对于整个天气预报的形成和制作都有所了解。并意识到了气象工作的重要性以及出现误报的严重后果，作为一个气象人

必须要有足够的耐心、细心和严谨科学的工作态度，气象预报员更需要有丰富的知识和预报经验。直到自己亲身经历过了，不由得尊敬这份工作，佩服那些在无穷的压力下工作着的人们。激发自己以后学习要认真严谨。