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地面气象观测的项目

湿度

    表示空气中水汽含量或潮湿程度,常用下列物理量表示。

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混合比γ

    湿空气中水汽质量m与干空气质量n之比γ=m/n用克/克或克/千克为单位。饱和湿空气的混合比称饱和混合比。

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比湿q

    湿空气中,水汽质量m与湿空气总质量(m+n)之比,即g=m/(m+n),单位与混合比相同。

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绝对湿度ρ

    即水汽密度,湿空气中所含的水汽质量m与该湿空气体积V之比,即 ρ=m/V,单位克/立方米。

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水汽压e

    湿空气中水汽的分压强,单位与气压相同,在气压为P,混合比为γ的湿空气中,其水气压为e=γP/(0.62198+γ)。饱和湿空气中水汽的部分压强称为饱和水汽压E。饱和水汽压是温度的函数,随温度升高而增大。在同一温度下,纯冰面上的饱和水汽压要小于纯水面上的饱和水汽压。

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露点

    在不改变气压和混合比的情况下,把湿空气冷却到饱和时的温度。

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相对湿度u

    湿空气中实际水汽压e与同温度下饱和水汽压E的百分比,即u=(e/E)×100。

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干湿球温度表

    用一对并列装置的,形状完全相同的温度表,一支测气温,称干球,另一支包有保持浸透蒸馏水的脱脂纱布,称湿球。当空气未饱和时,湿球因蒸发吸收热量,使湿球温度低于干球,水汽压e可用下式计算,e=E'─AP(t─t')式中t、t'分别为干湿球温度,E相当于湿球温度t'的饱和水汽压,P为气压,A为干湿表系数,与温度表形状和通风速度有关。因此,给仪器以恒定通风可提高测湿精度。干湿球温度是当前测湿的主要仪器,但不适用于低温(-10℃以下)使用。

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毛发湿度表(计)

    利用脱脂人发(或牛的肠衣)具有空气潮湿时伸长,干燥时缩短的特性,制成毛发湿度表或湿度自记仪器,它的测湿精度较差,毛发湿度表通常在气温低于-10℃时使用。

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电阻式湿度片

    利用吸湿膜片随湿度变化改变其电阻值的原理,常用的有碳膜湿敏电阻和氯化锂湿度片两种。前者用高分子聚合物和导电材料碳黑,加上粘合剂配成一定比例的胶状液体,涂覆到基片上组成的电阻片;后者是在基片上涂上一层氯化锂酒精溶液,当空气湿度变化时,氯化锂溶液浓度随之改变从而也改变了测湿膜片的电阻。这类元件测湿精度较干湿表低,主要用在无线电探空仪和遥测设备中。

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薄膜湿敏电容

    高分子聚合物为介质的电容器,因吸收(或释放)水汽而改变电容值。它制作精巧,性能优良,常用在探空仪和遥测中。

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露点仪

    能直接测出露点温度的仪器。使一个镜面处在样品湿空气中降温,直到镜面上隐现露滴(或冰晶)的瞬间,测出镜面平均温度,即为露(霜)点温度。它测湿精度高,但需光洁度很高的镜面,精度很高的温控系统,以及灵敏度很高的露滴(冰晶)的光学探测系统。使用时必须使吸入样本空气的管道保持清洁,否则管道内的杂质将吸收或放出水分造成测量误差。

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    空气的运动称为风。它是一个矢量,用风向和风速表示。地面风指离地平面10─12米高的风。风的来向为风向,一般用十六方位或360°表示(见图)。以360°表示时,由北起按顺时针方向度量。风速指单位时间内空气的水平位移,常以米/秒、公里/小时、海里/小时表示。1805年英国人F·蒲福根据风对地面(或海面)物体的影响,提出风力等级表,几经修改后得表,目测风时,根据风力等级表中各级风的特征,即可估计出相应的风速。

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蒲福风力等级表

风力
等级  名称  相当于开阔平坦地面10米高处风速  浪高  陆上物理征象  
米/秒  公里/时  海里/时  (米)  
0  静风  0-0.2  <1  <1  -  静,烟直上。  
1  软风  0.3-1.5  1-5  1-3  0.1  烟能表示风向,但风向标尚不能指示风向。  
2  轻风  1.6-3.3  6-11  4-6  0.2  人面感觉有风,树叶有微响,风向标能随风转动。  
3  微风  3.4-5.4  12-19  7-10  0.6  树叶与微枝摇动不息,旌旗展开。  
4  和风  5.5-7.9  20-28  11-16  1.0  灰尘和碎纸扬起,小树枝摇动。  
5  清劲风  8.0-10.7  29-38  17-21  2.0  有叶的小树枝摇动,内陆水面有小波浪。  
6  强风  10.8-13.8  39-49  22-27  3.0  大树枝摇动,电线呼呼有声,打伞困难。  
7  疾风  13.9-17.1  50-61  28-33  4.0  全树摇动,逆风步行感到困难。  
8  大风  17.2-20.7  62-74  34-40  5.5  树枝折断,逆风行进阻力甚大。  
9  烈风  20.8-24.4  75-88  41-47  7.0  发生轻微的建筑破坏。  
10  狂风  24.5-28.4  89-102  48-55  9.0  内陆少见,有些树木拔起,建筑物破坏较重。  
11  暴风  28.5-32.6  103-117  56-63  11.5  极少遇到,伴随着广泛的破坏。  
12  飓风  32.7  118  64  14.0   

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风向测量仪器

    风向标是一种应用最广泛的测量风向仪器的主要部件。由水平指向杆、尾翼和旋转轴组成。在风的作用下,尾翼产生旋转力矩使风向标转动,并不断调整指向杆指示风向。风向标感应的风向必须传递到地面的指示仪表上,以触点式最为简单,风向标带动触点,接通代表风向的灯泡或记录笔电磁铁,作出风向的指示或记录,但它的分辨只能做到一个方位(22.5°)。精确的方法有自整角机和光电码盘。

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