为经L距离后,目标物的固有亮度; B L'为经L距离后,背景的固有亮度。 B L 由(3.12)式可写成:
''??LBL?B0e?BH(1?e??L)
BL?B0e??L?BH(1?e??L)
则:
'B0?B01KL?'B??LB01?0(e?1)'B0
F(L)?1?令:
1B0??L(e?1)'B0
称作传输函数,则有:
KL?K0F(L)
白天气象能见度及其观测法:
若选择水平天空作为背景,那么,背景的固有亮度 B'应等于水平天空的视亮度 BH0'B0?BH即 则有 F(L)?e??L KL?K0e??L
称为科希米德(Koschmieder)定律,它表达了目标物与水平天空背景亮度对比度衰减规律。当这种衰减达到
KL??时,相应的能见度距离为L
1L??lnK0?
B0?0,相应K0?1再取??0.02,则定出的最大能见度距离为:
若选择深色物体作为目标物,即
Lmax?1?ln13.912?0.02?
按上述规定的条件进行观测,测定的的单一影响,故视程
夜间能见度:
Lmax只与大气消光系数?成单一函数关系。它只反映大气透明度
Lmax为气象能见距离,或气象视距。
夜间由于光照条件的限制,已不能使用一般的目标物,而只能用发光物体作为目标物。灯光目标物是点源,不象扩展光源那样考虑亮度对比问题,对其观测要用点源在眼睛上产生的照度来衡量。而夜间决定目标能见与否的眼睛的指标是眼睛的灵敏度,即所能感受的最小照度,又叫照度视觉阈值,以克维尔给出了
E0表示。拜
E0与背景亮度Bb的统计表达式:
lgE0??6.95?0.887lgBb
E0的值与灯光色彩有关,黄光的照度视觉阈值 E0最大,红光的E0最小,故用红色灯光易于辨认。
6
影响灯光能见度的因子有:灯光强度、大气透明度和眼睛的灵敏度。设灯光强度为I,与观测者为距离L,则在观测者眼睛上产生的照度可由阿拉德(Allard)定律定义:
E?I??Le2L
当观测者离灯光距离为S时,灯光产生的照度达到阈值离,即
E0,这时目标灯恰好能见,称S为灯光能见距
E0?e??LI/S2 S?(lnI?lnE0?2lnS)/?
??(lnI?lnE0?2lnS)/S
将(3.18)式代入(3.16)式,得:
Lmax?3.912SIln?2lnSE0
按(3.19)式,可将灯光能见距离换算成气象能见距离,实际工作中,常按(3.18)式绘制好灯光能见距离与气象能见度换算列线图,由图便可根据灯光强度I和距离S查算最大能见距离Lmax。 4. 能见度的器测法主要有哪几种,说明它们的优缺点和工作原理。
能见度的器测法主要有: 1.遥测光度计
原理:由目标物、天空背景的视亮度比较→给出大气消光系数→推算气象能见度。 2.测大气透射率表
气象能见度Lmax或气象光学距离P均可写成大气透射率(T)的函数,即
P?Lln0.053L3.912L??Lmax??lnTlnTlnT
如果选择两点间的距离为B的长度作为测量基线,将上式中L取为B,测出两点间的透射率,即可算出气象能见度。
测量透射率的仪器由光发射器,反射器和接受器构成。光发射器和接收器合成一体安置在基线一端,反射器安置在基线另一端。
发射器发射的光被分成两束,一束透过大气层经反射器反射回来被接受器接收;另一束光则不射入大气层,作为参考光,直接进入接收器,回波信号与参考光信号同轴地照在光电接收器件上,由比较法确定其透射率。
光程差越大,能见度越小。 3、大气散射仪
应用透射仪需要基线,不适合高山、沿海、船舶台站使用。大气散射仪的主要原理是光脉冲发射机发射光脉冲信号,被空气散射后,由接收机接收。光敏元件把光脉冲转换成电脉冲,由纪录器和显示器给出能见度值。电脉冲信号越强,能见度越小。
7
5.请写出水平均一大气的目标物亮度方程(3.5),并说明方程各项的意义。
B0L?B0e??L
目标物固有视亮度为
B0;通过距离L的空气层后减为B0L, ?为大气层消光系数,单位为cm?1。目
标物亮度随距离以指数衰减。
6.请写出人眼所见目标物的总视亮度方程(3.12),并说明方程各项的意义。
'BL?B0L?BL?B0e??L?BH(1?e??L)
'BBBBL为距离L内所有空气的气幕光视亮度。H为水平天空的视亮度,0L、0的意义同上题,
7.请写出目标物一水平天空背景亮度对比度衰减规律方程(3.14),并说明各项意义。
KL?K0e??L
目标物背景的固有亮度对比值
'B0?B0K0?'B0
'BL?BLKL?'BL观测者、目标物背景的视亮度对比为:
第4章 天气现象的观测
1.连续性、间歇性和阵性降水,应按那些特征进行判断?
a)连续性:雨或雪不间断地下,而且比较均匀,强度变化不大,一般下的时间长,范围广,降水量也比较大。
b)间歇性:雨或雪时下时停,或强度有明显变化,但变得比较缓慢。下的时间时短时长。 c)阵性:骤降骤停或强度变化突然,下降速度快,强度大,但往往时间不长,范围也不大。 2.如何区别吹雪和雪暴?
吹雪是本地或附近有大量积雪时,强风将积雪吹起所致。能见度<10km。
雪暴是本地或附近有大量积雪,强风将地面积雪成团卷起,不能分辨是否在降雪,能见度<1km。区别就在雪暴不能分辨是否在降雪,且能见度有差别。
3.阐述浮尘与霾;霾与轻雾;浮尘、扬沙和沙尘暴间的区别。
形成浮尘的沙尘是由远处传播而来,而霾不是。一般浮尘的能见度更小,并且垂直能见度也不大。霾常出现在干燥时期,浮尘不一定。
霾由大量极细微沙尘均匀漂浮在空气中,使空气混浊,能见距离<10km。常出现在气团稳定较干燥时期。
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浮尘出现在冷空气过境前后无风或风小时,由远处沙尘经高空气流传播而来。或由过后尚未下沉的沙尘浮游在空中所致。能见距离小于1km,垂直能见度也很差。
或 天气
霾和轻雾的组成不同,霾是大量沙尘漂浮在空气中,而轻雾是由水滴组成。并且霾常出现在气团稳定较干燥时期,而轻雾不一定。
轻雾由细小水滴组成的稀薄雾幕。水平能见距离<10km。呈灰白色。早晚较多出现。
浮尘是由远处沙尘经高空气流传播而来,或由扬沙、沙尘暴天气过后尚未下沉的沙尘浮游在空中所致。而扬沙、沙尘暴则是由本地或附近的沙尘被吹起所致。浮沉出现在风较小时,但扬沙和沙尘暴出现时风力较大,沙尘暴还常伴有强对流或雷雨过境。一般说来,浮尘和沙尘暴天气的能见度比扬沙更小。
扬沙由于本地或附近的沙尘被吹起,使能见度显著下降,能见距离一般为1-10km。天空混浊,风力较大。在北方春夏,冷空气过镜或空气不稳定时出现。
沙尘暴成因与扬沙相似,但能见度<1km。风力很大。常伴有强对流或雷雨过境。 4.阐述虹、晕和华的区别。
虹、晕、华的反、折射的物体不同,出现的位置不同。
虹是由日光或月光经水滴反射、折射而成的天气现象,出现在日月相反方向的低云或雾层中。 日晕是由日光经冰晶折、反射而成的光学现象,出现在日周围卷层云Cs或卷云Ci中。 月晕是由月光经冰晶折、反射而成的光学现象,出现在月周围卷层云Cs或卷云Ci中。
日华是由日光经云滴、冰晶衍射而成的光学现象,常出现在环绕日光的高积云Ac(卷积云Cc,层积云Sc)上。
月华是月光经云滴、冰晶衍射而成的光学现象,常出现在环绕月光的高积云Ac上。 5.记录下列天气现象:
(1)某日下午积雨云发展,16:14狂风突起,风力达8级,风向、气压、气温等急剧变化,地面沙尘吹起,能见度3.0km,16:16降至0.8km,16:18风力减至8级以下,16:20降雨数滴,16:22能见度1.2km。16:25西北方向有雷声,16:35(北)、16:40(北)、16:46(东北)、16:56(东)、17:12(东南)、17:27(东南)有雷声,但不见闪电。
(2)6月8日13:25西北闻雷声,13:32开始有阵雨,雷声频繁,13:52移至天顶,夹降冰雹,13:55-13:59间纯为冰雹,以后又是阵雨冰雹夹降,14:06冰雹止,14:07雷声移至东方,阵雨维持到15:22,19:28有降阵雨,19:55西方闻雷声,20:05移至西北方,于20:21在北方消失,阵雨于23:11转为间歇性降水,3:40终止。
(1)
16:14—16:18
9
16:14 —— 16:16—— 16:20—— 16:22——
16:25——16:35——16:40——16:46——16:56;17:12——17:27
(2) 13:25——13:32 —— 13:32 ——13:52———13:59—14:06 14:06-15:22;19:28_23:11;——20:05;20:21;--- ●23:11—3:40
6.译出下列电码:31656,50905,11152,10026,20122,39862,40088,
52052,54000,60061
31656:本站气压为1165.6hPa。 50906:总云量为6,东风,风速9米/秒 11152:本站气温为-15.2摄氏度。 10026:本站气温为2.5摄氏度。 20122:本站露点为12.2摄氏度。 39862:本站气压为986.2hPa。 40088:海平面气压为1008.8hPa。
52052:过去三小时内本站气压变化为5.2hPa。 54000:过去三小时内本站气压无变化。 60061:过去六小时内本站降水量为6毫米。
第5章 温度的观测
1.什么叫温标?常用温标有哪几种?如何换标?
温标是为了定量地表示温度,而选定的一个衡量温度的标尺。
常用温标有:开尔文温标(绝对温标)(K);摄氏温标 (℃);华氏温标(F)。 换标公式为:
K——C换算:K?C?273.15;C?K?273.15 C——F换算:C?59?F?32?;F?95C?32 10
13:55---13:59
14:07;19:55—