课后答案说课讲解.doc
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1、课后答案精品文档大气探测学习题参考答案第1章 绪论1 大气探测学研究的对象、范围和特点是什么?大气探测是对表征大气状况的气象要素、天气现象及其变化过程进行个别或系统的连续的观察和测定,并对获得的记录进行整理。研究范围是近地层大气、高空大气以及一些特殊区域的大气(如大气边界层,城市热岛环流,峡谷风场,海陆风场等)。大气探测的特点:随着科学技术的发展,大气探测的要素量和空间范围越来越大。分为近地面层大气探测、高空大气层探测和专业性大气探测。近几十年来,作为主动遥感的各种气象雷达探测和作为被动遥感的气象卫星探测,以及地面微波辐射探测等获得较多信息的大气探测方法,正在逐步进入常规大气探测领域。这些现代
2、大气探测技术应用于大气科学的研究领域,极大的丰富了大气探测的内容。2 大气探测的发展主要有那几个时期?创始时期。这是在16世纪末发明第一批大气探测仪器以前的漫长时期,这期间发明了相风鸟、雨量器和风压板等,不能对大气现象进行连续记录。地面气象观测开始发展时期。16世纪末,随着气象仪器的发明,开始了气象要素定量测量阶段。高空大气探测的开始发展时期。这时期陆续有人采用系留气球、飞机及火箭携带仪器升空,进行高空大气探测。高空大气探测迅速发展时期。这时期,前苏联、德国、法国、芬兰等国家都开始研制无线电探空仪,以及其他高空探测技术,为高空大气探测事业开辟了新的途径。大气探测的遥感时期。1945年美国首次将
3、雷达应用于气象观测,后来发射了气象火箭和探空火箭,把探测高度延伸到了500千米。大气探测的卫星遥感时期。这个时期,大气探测不仅从根本上扩大了探测范围,也提高了对大气探测的连续性。3 简述大气探测原理有那几种方法?直接探测。将探测元件直接放入大气介质中,测量大气要素。应用元件的物理、化学性质受大气作用而产生反应作用的原理。遥感探测。根据电磁波在大气中传播过程中信号的变化,反演出大气中气象要素的变化,分为主动遥感和被动遥感。施放示踪物质。向大气施放具有光学或金属性质的示踪物质,利用光学方法或雷达观测其随气流传播和演变规律,由此计算大气的流动状况。模拟实验。有风洞模拟和水槽模拟。风洞模拟大气层边界层
4、风、温及区域流场状况。水槽模拟大气层环流、洋流、建筑物周围环境流场特征。可调控温度场,模拟大气边界层的温度层结。4 大气探测仪器的性能包括那几个?精确度。即测量值与实际值的接近程度。又包括仪器的精密度和准确度。精密度考察的是连续测量值彼此相互间的接近程度。准确度考察的是测量值与实际值的接近程度。探测仪器的精确度取决于感应元件的灵敏度和惯性。灵敏度。即单位待测量的变化所引起的指示仪表输出的变化。惯性(滞后性)。即仪器的动态响应速度。具有两重性,大小由观测任务所决定。分辨率。即最小环境改变量在测量仪器上的显示单位。量程。即仪器对要素测量的最大范围。取决于所测要素的变化范围。5 如何保证大气探测资料
5、的代表性和可比性?代表性分为空间代表性和时间代表性。要保证大气探测资料的空间代表性,原则上要确定台站地形具有典型性。站址的选择、观测站的建立要防止局地地形地物造成大气要素不规则变化。一般说来,平原地区的台站资料代表性较好,山区、城市台站资料代表性较差。要保证时间代表性,则要保证大气要素观测的同时性。要保证大气探测资料的可比性,则要求观测时间、观测方法、仪器类型、观测规范、站台地理纬度、地形地貌条件等的一致性。 第2章 云的观测1 叙述积状云、层状云、波状云的基本特征。积状云:积状云包括积云,积雨云和卷云,积状云一般个体比较明显,云块之间多不相连;层状云:层状云包括卷层云,高层云,雨层云和层云,
6、它们的共同特征是云体均匀成层; 波状云:波状云包括卷积云,高积云和层积云,它们的共同特征是云块常成群,成行,呈波状排列。2 叙述卷积云与高积云、高积云与层积云各有何异同?卷积云与高积云共同点:云块比较小,一般成群,成行,呈波状排列;不同点:卷积云呈白色细鳞片状,像微风吹拂水面而成的小波纹;而高积云在厚薄,形状上有很大差异,薄的云呈白色,能见日月轮廓,厚的云呈暗灰色,日月轮廓分辨不清,常呈扁圆状,瓦块状,鱼鳞片或水波状的密集云条。高积云与层积云 共同点:云块在厚薄,形状上都有很大差异,云块一般成群,呈层,呈波状排列; 不同点:高积云云块较小,轮廓分明常呈扁圆状,瓦块状,鱼鳞片或水波状的密集云条,
7、层积云云块一般较大,有的成条,有的成片,有的成团;高积云薄的云块呈白色,能见日月轮廓,厚的云块呈暗灰色,日月轮廓分辨不清,层积云常呈灰白色或灰色,结构比较松散,薄的云块可辨太阳的位置。3 叙述卷层云与高层云、高层云与雨层云、雨层云与层云有何异同?卷层云与高层云 相同点:云体均匀成层; 不同点:卷层云呈透明或乳白色,透过云层日月轮廓清楚,地物有影,常有晕的现象;高层云呈灰白色或灰色,运抵常有条文结构,常布满全天;高层云与雨层云 相同点:云体均匀成层,常布满全天; 不同点:高层云呈灰白色或灰色,云底常有条纹结构;雨层云低而漫无定形,能完全遮蔽日月,呈暗灰色,云底常有碎雨云;雨层云与层云 相同点:云
8、体均匀成层; 不同点:云层云低而漫无定形,能完全遮蔽日月,呈暗灰色,云底常伴有碎雨云,层云呈灰色,很象雾;雨层云云层厚度常达到4000-5000米,层云云底很低但不接触地面。4 叙述荚状、堡状、絮状云的形成机理,各代表什么气层状况?荚状云:在山区由于谷地聚集充沛的水汽,受地形抬升作用,常常在山脊上空形成荚状云,另外由于过山气流,或上升、下沉气流汇合而形成的驻波也会产生荚状云,多预示晴天;堡状云:包括堡状层积云和堡状高积云,堡状层积云是由于较强的上升气流突破稳定层之后,局部垂直发展所形成;堡状高积云是由于中云的局部对流强烈而在局部垂直发展而形成的;如果天空出现堡状层积云而且大气中对流持续增强,水
9、汽条件也具备,则往往预示有积雨云发展,甚至有雷阵雨发生;堡状高积云一般预示有雷雨天气;絮状云:絮状云有絮状高积云,是由强烈的湍流作用将使空气抬升而形成,预示将有雷阵雨天气来临。5 叙述碎积云、碎层云、碎雨云的外形与成因有何不同?从外形上看: 碎积云通常个体很小,轮廓不完整,形状多变,多为白色碎块; 碎层云的云体为不规则的碎片,形状多变,移动较快,呈灰色或灰白色; 碎雨云的云体低而破碎,形状多变,移动较快,呈灰色或暗灰色;从成因上看: 碎积云往往是破碎了的或初生的积云,当大气中对流增强时,碎积云可以发展成淡积云,若有强风和湍流时,淡积云的云体会变的破碎,形成碎积云;碎层云往往是由消散中的层云或雾
10、抬升而形成;碎雨云常出现在许层云,积雨云或厚的高层云下,是由于降水物蒸发,空气湿度增大,在湍流作用在下水气凝结而成。6 简述对流云从淡积云Cu hum发展到鬃积雨云Cb cap的物理过程。淡积云cu hum云体不大,轮廓清晰,底部较平,顶部呈圆弧形突起,垂直发展不旺盛,云底较扁平;当大气对流运动增强时,淡积云向浓积云发展此时轮廓仍然清晰,云底仍然较平,但云体个体高大而且底部比较阴暗,云的垂直发展旺盛,垂直高度一般大于水平宽度,顶部的圆弧形开始重叠突起,变得象花椰菜的样子;当对流继续增强,云继续垂直发展,云顶就开始冻结,云顶花椰菜形的轮廓渐渐模糊,即形成了秃积雨云,此时云的丝絮状就够还不太明显,
11、云体的其余部分仍有浓积云的 特性;到积雨云发展的成熟阶段会形成鬃积雨云,它的云顶呈白色,丝絮状结构明显,常呈马鬃状和铁砧状,底部阴暗,气流混乱。以上就是从淡积云Cu hum浓积云Cu cong 秃积雨云Cb calv鬃积雨云Cb cab 的过程。7对下面的记录进行分析,并描述天空状况,包括云状、云量、云的特征及可能伴随出现的天气现象等。时间8h10h12h14h16h云码CL1, CM8,CH1CL2, CM6,CH2CL2, CM6,CHxCL9, CMx,CHxCL7, CM9,CHx云量4/26/48/610/1010/10- 答:在8h时,天空中的总云量为4/10,低云量占2/10。低
12、云为淡积云或碎积云,或两者同时存在。低云的云状为:云的个体不大,轮廓清晰,底部较平,顶部呈圆弧形的突起,云块较扁平分散孤立在天空,或者是个体很小,轮廓不完整,形状多变的白色碎积云。中云为积云状高积云(絮状的或堡状的)或堡状层积云。云状为云块的边缘破碎,象破碎的棉絮团,云块大小以及在空中的高低都很不一致,或者是云块细长,底部水平,顶部凸起有垂直发展的趋势,看上去象城堡或长条形锯齿。高云为毛卷云,云状为云体很薄,呈白色,毛丝般的纤维状结构清晰,云丝分散。从中云的情况来看,空中的气层不稳定,有较强的上升气流,云层可能会继续发展。在10h时,总云量为6/10,低云量占4/10。低云已经发展为浓积云伴有
13、淡积云和层积云。云状为:浓积云的个体高大,轮廓清晰,底部较平,比较阴暗,垂直发展较旺盛,顶部呈圆弧形重叠。中云为由积云扩展而成的积云性高积云。云块大小不一致,呈灰白色,外形略有积云特征。高云已由毛卷云发展成为密卷云。云体较厚,云丝密集,聚合成片,边缘毛丝般纤维结构仍较明显。浓积云在早晨的发展,预示着大气层结不稳定,也许会有积雨云产生。在12h时,总云量继续增多,占到8/10,低云量也在增多,占到6/10。低云为浓积云的继续发展,中云为积云性高积云的继续发展。高云不能观测清楚。从云的发展来看,大气层结仍处于不稳定状态,天气可能还要进一步地转坏。在14h时,低云已经遮满天空,即总云量和低云量都为1
14、0/10。低云已经发展成为鬃积雨云,带有砧状,并且可伴有积云、层积云、层云或恶劣天气下的碎云。鬃积雨云的云顶有明显的白色毛丝般的纤维结构,并扩展成为马鬃状或铁砧状,底部阴暗混乱。在云底可能有形状破碎、多变,移动较块,呈灰色或暗灰色的碎雨云。由于低云的遮挡,这时看不清属于CM和CH的云。鬃积云的出现表明对流云已经发展到极盛阶段,并发展成为成熟的积雨云,这会产生较强的阵性降水,可能伴有大风、雷电等现象。在16h时,总云量仍为10/10,低云布满天空,但有空隙。低云为恶劣天气下的碎雨云,通常在高层云或雨层云之下。它的云体低而破碎,形状多变,移动较快,呈灰色或暗灰色。透过低云的云缝隙,可辨别中云为混乱
15、天空的高积云,云底的高度不同,中空不稳定。高云不可辨别。由中云和低云预测大气层结仍处于不稳定状态,可能会由雷雨天气。第3章 能见度的观测1 影响能见度的因子有哪些? 影响能见度的因子有大气透明度、目标物和背景的亮度对比和观测者的视力指标对比视感域。大气透明度是影响能见度的主要因子。大气中的气溶胶粒子通过反射、吸收、散射等机制削弱光通过大气的能量。导致目标物固有亮度减弱。所以,大气中杂质愈多,愈浑浊,能见度就愈差。在大气中目标物能见与否,取决于本身亮度,又与它同背景的亮度差异有关。比如,亮度暗的目标物在亮的背景衬托下,清晰可见;或者亮的目标物在暗的背景下,同样清晰可见。表示这种差异的指标是亮度的
16、对比值K。 在白天当,当K=0时,难以准确辨别目标物。当K逐渐增大,即亮度差异逐渐增大,当K值增大到某一值时,才能准确地辨别目标物。这个亮度对比值叫做对比视感域,用表示。2 气象能见度的定义是什么? 影响目标物能见度的因子很多,而气象工作中,需要能见度只反映大气透明状况,这就必须选定和统一实行某种观测方法,以固定其它因子,使测定的最大水平能见距离只表达大气透明程度的单一因子影响。这样测出的能见度是气象能见度。气象能见度分白天气象能见度和夜间气象能见度。3 白天能见度与夜间能见度的观测有何不同? 白天能见度:目标物背景对比度衰减规律:一般白天目标物为扩展反射光源,目标物背景的固有亮度对比值,取观
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