第三節 大氣圈和氣候系統：氣象與氣候實驗

一、氣象要素觀測

（一）空氣溫度的觀測

1．測溫原理

任何物質的溫度變化都會引起它本身的幾何形狀等物理特征的改變。利用物質這一特性，將其用于測溫儀器的感應部分，制成各種各樣的溫度表。常用的溫度表有以水銀或酒精為感應液的玻璃液體溫度表。

水銀和酒精都具有比較明顯的熱脹冷縮的特性。水銀和酒精相比較，具有導熱快、比熱小、易提純、沸點高（356.9℃）、蒸汽壓小、不與玻璃發生浸潤作用等優點，所以以水銀為感應液的溫度表靈敏度和精確度都較高。但是由于水銀冰點比酒精高（-38.9℃），測定低溫不適宜，而酒精冰點低（-117.3℃），用來測定低溫比較好。但酒精本身具有膨脹系數不夠穩定、純度較差、容易蒸發，以及與玻璃起浸潤作用等缺點，所以一般情況下，不使用酒精溫度表，只有在氣溫低于-36℃時，才按照《地面氣象觀測規范》規定使用酒精溫度表。因此，除了最低溫度表用酒精作為感應液外，一般溫度表多用水銀。

當溫度表與空氣接觸時，球部與空氣間便發生熱量交換。如果空氣溫度升高，溫度表球部便吸收空氣中的熱量，球部的玻璃和水銀（酒精）都受熱而膨脹。然而水銀（酒精）膨脹量遠比玻璃大，所以一部分水銀（酒精）被迫進入毛細管中，于是毛細管內水銀柱便隨之升高，直到熱量交換平衡時為止。反之，氣溫降低時，毛細管內的水銀柱（酒精柱）隨之下降，直到熱量交換平衡為止。因此，溫度表水銀柱（酒精柱）的示度也能表示氣溫的高低。

2．幾種液體溫度表

（1）普通溫度表（干濕球溫度表）普通溫度表是由球部、套管、白磁刻板及頂部所組成的水銀溫度表，它的特點是：如前所述毛細管內水銀柱的示度，隨著被測物的溫度變化而變化，因而可以測出任意時刻被測物的溫度。氣象站是用一對規格相同的普通溫度表測定空氣的溫度和濕度，因此又稱為干濕球溫度表。

（2）最高溫度表 最高溫度表也是一種水銀溫度表，用以測定一定時間內的最高溫度。它與普通溫度表不同的地方在于球部。最高溫度表的球部有一根玻璃針，伸入毛細管，使球部與毛細管之間形成一個窄道。溫度升高時，球部水銀體積膨脹，壓力增大，迫使水銀擠過狹管回至球部，因而水銀柱就在狹管處斷裂，于是狹管以上這段水銀柱的頂端，就保持在過去一段時間內溫度表所感受到的最高溫度示度上。最高溫度表為了防止重力作用，應水平安放，為了防止水銀柱滑向頭部，也可將頭部稍放高一點。

觀測最高溫度后，應按規定進行調整。其方法是：用右手緊握溫度表中上部，球部向下，把手伸出和身體約成30°角，在水平面45°范圍內劇烈甩動幾次，待其示度與干球溫度相差不到0.2°時為止；最后，將調整好的最高溫度表放回原來位置上時，注意手不能觸及球部，先放球部，后放表身。

最高溫度表的水銀柱是只上升不下降的，如果發現最高溫度表水銀柱已經下降，則說明此表已失去了最高溫度表的性能，不能繼續使用，應予以撤換。

（3）最低溫度表 測定一定時間間隔內的最低溫度，用最低溫度表。它的構造特點是：毛細管較粗，內貯透明的酒精，在毛細管內酒精中有一個啞鈴形的玻璃游標。當溫度下降時，酒精柱收縮，而酒精柱頂端與游標接觸時，其表面張力發揮作用，帶動游標下降；當溫度上升時，酒精膨脹，酒精柱可以經過游標周圍慢慢向前流動，而游標因頂端對管壁的摩擦力及本身的重力作用，仍停留在原位不動，因此它可以指示一定時間間隔內曾經出現過的最低溫度。

觀測最低溫度表之后，要進行調整。先將球部向上抬起，使游標到達酒精柱的頂端，與酒精面相接觸，然后將最低溫度表水平安裝好。

3．空氣溫度表的安裝

測定空氣溫度的儀器，應放在既能防止太陽直接照射，又能防止強風、雨淋、雪蓋，并能使空氣自由流通的保護裝置內。目前，觀測臺站用的保護裝置就是百葉箱。

百葉箱四周是由兩排薄的木板百葉組成的，木板由內向外傾斜并與水平方向成45°角。箱底由三塊木板組成，中間木板比兩側的木板高一些。箱蓋有兩層，其間空氣能流通。為了避免太陽直接照射儀器，百葉箱要漆成白色，以防吸熱過多，影響箱內氣溫。

百葉箱分大小兩種，大百葉箱是安裝溫度、濕度自記儀器的，小百葉箱是安裝干濕球和最高、最低溫度表的。

百葉箱應水平牢固地安裝在一個特制的架子上，支架應牢固地埋入地下，其頂端高出地面125cm，箱門朝正北。

箱內儀器的安裝。小百葉箱內的各種溫度表都安置在箱內特制的鐵架上，干濕球溫度表應垂直固定在鐵架兩側，干球在東，濕球在西。球部離地面1.5m。濕球的下方是一個帶蓋的水盂，水盂口離濕球約3cm。濕球溫度表的球部包扎一塊紗布，紗布通過杯蓋上的狹縫引入水盂內。

最高溫度表平放在鐵架下面橫梁上的鉤中，球部中心離地1.5m；最低溫度表放在最下面的鉤上。兩支表的球部都向東。

大百葉箱內的溫度計安裝在前面的木架上，感應部分中心離地1.5m；濕度計放在后面稍高的木架上。

百葉箱內外要保持清潔，大雨、大雪后，要及時清除箱內的雨水，使百葉箱保持干燥、潔凈，以免影響記錄的準確性。

4．溫度表的觀測

按規定時間先讀干球，后讀濕球，記錄之后再復讀一次；然后讀最高溫度、最低溫度；復讀記錄后，調整最高、最低溫度表。放置最高溫度表時，要先放球部，后放頭部，以免水銀上滑。

觀測溫度表須注意下列事項：

（1）必須保持視線和水銀柱頂端高度齊平，以避免由于視差而使讀數偏高或偏低。

（2）溫度表是很靈敏的儀器，所以讀數時應迅速，勿使頭部、手和燈接近表的球部，不要對著溫度表呼吸。

（3）觀測后應復讀一次讀數，避免讀錯，特別是避免5°、10°混淆或零上零下看顛倒等大差錯。

觀測溫度表后，觀測大百葉箱內的自記溫度計、濕度計。

5．自記溫度計

自記溫度計是氣象上常用的幾種自記儀器中的一種。自記儀器是自動記錄氣象要素在一天或一周內連續變化情況的一種儀器。通過儀器還能知道氣象要素在某段時間內的極值及其出現時間。溫度計由感應部分、傳遞放大部分、自記部分組成。

自記部分是將傳遞放大的結果自動記錄下來的部分，包括自記鐘、自記紙和自記筆等。一般自記鐘分日轉和周轉兩類。

自記鐘上放有記錄紙。記錄紙上與縱軸垂直的水平線表示溫度，通常每格為1℃；豎的弧線為時間線。自記鐘旋轉一圈之后，就更換自記紙（每日一次或一周一次），規定在14時觀測后換紙。自記筆筆尖內裝有特制的墨水。由于自記鐘時刻在運轉，溫度不斷在變化，這樣筆尖在自記紙上就可以連續畫出溫度隨時間變化的曲線。具體操作步驟如下：

（1）溫度計的觀測次數和溫度表一樣，每次讀數后要用筆尖畫短線做一個記號。

（2）換紙時應注意注明上紙、下紙的具體時間（年、月、日、時、分、秒）。

（3）將紙裹在鐘筒上卷緊，水平線對齊，底邊緊貼筒底邊緣并以壓條固定。

（4）轉動鐘筒，使筆尖正對當時時間。

（5）推回筆擋，使筆尖與鐘筒接觸，做記號，重新檢查一遍后關上合蓋。

對于自記溫度計，要注意維護，經常保持清潔。對感應部分，不要用手及其他物體碰撞。當感應部分有灰塵時，可用細毛筆及時除掉。經常注意自記錄是否清晰、有無中斷現象，筆尖墨水是否足夠，自記鐘是否停擺等。

（二）空氣濕度的觀測

空氣濕度通常用水汽壓、絕對濕度、飽和差、露點溫度表示。濕度的觀測方法有兩種：干濕球溫度表測濕法和毛發濕度表測濕法。

1．用干濕球溫度表測定濕度的原理

兩支相同的溫度表，其中一支溫度表的球部纏有濕潤的紗布，稱為濕球；另一支用來測定空氣溫度，稱為干球。在未飽和的空氣中，由于濕球紗布上的水分不斷蒸發所需要的熱量來自于濕球本身及流經濕球周圍的空氣，致使濕球溫度下降。當濕球因蒸發所消耗的熱量和從周圍空氣中獲得的熱量相平衡時，濕球溫度就不再繼續下降，結果干濕球溫度示度便出現一個差值。這個差值的大小，取決于蒸發的快慢程度，而蒸發的快慢又取決于空氣濕度的大小以及當時的氣壓和風速。空氣濕度愈小，濕球水分蒸發愈快，濕球溫度降得愈多，干、濕球溫度差就愈大。反之，空氣濕度大，濕球水分蒸發得慢，濕球溫度降低得少，干、濕球溫度差值就小。另外，當氣壓小和風速大時，也利于濕球水分蒸發。因此，可以利用干、濕球溫度差來測定空氣的濕度。計算空氣濕度的基本公式如下：

E=ET′-A P（T- T′）

式中：E——絕對濕度；

ET′——濕球在溫度 T′時的飽和水汽壓；

T——干球溫度；

T′——濕球溫度；

P——壓強；

A——干、濕表系數，它不是一個常數，其值決定于濕球附近的空氣流速。

在實際工作中，濕度的計算是利用《氣象常用表》第一號進行查算的。

2．濕球溫度表的使用和觀測

測定空氣濕度的準確度與濕球溫度示度是否準確有很大關系。要使濕球示度準確，主要在于濕球表面有良好的蒸發和熱量交換，這就要求選擇吸水性好的紗布及用純凈的蒸餾水來潤濕紗布等。

（1）選擇吸水性能良好的紗布，一般要求15min內至少吸水7～8cm。紗布應保持清潔、柔軟、無灰塵。一般一周更換一次紗布。如遇大風、沙暴天氣，應隨時更換紗布。換布時把手洗干凈，用清水將表的球部洗凈；再把長10cm左右的紗布在蒸餾水中浸濕，然后把它纏在水銀球部（紗布在球部上重疊的部分，不得超過球部表面積的1/4）；最后用紗線將球的上部和下部做好活扣扎緊。

（2）濕球紗布要用蒸餾水浸濕，不得用河水、泉水。因用含有雜質的水濕潤紗布會使蒸發量減少，濕球示度偏高，所以規定用蒸餾水。紗布下的水盂，應經常裝滿水。當因空氣過于干燥，紗布吸水不及時，則應在觀測前巡視儀器時用水盂將紗布浸濕，以保證觀測正常進行。

（3）在濕球紗布結冰時，應把水盂從百葉箱內取走，以防凍裂。濕球上紗布應在球部以下2～3mm處剪斷。由于濕球結冰后，不能再用水盂供水，在每次觀測時均應潤濕紗布，這一步稱融冰。融冰的方法：取一杯和室溫相同的蒸餾水，將濕球球部全部浸入水杯內，使球部原有冰全融化。待紗布浸透而冰全融化后，將水杯拿走，并仔細地用杯沿將集聚在濕球布頭上的水滴除去。融冰的時間應視當時的天氣條件而定。一般濕度小而風速大時，約在觀測前20min左右進行；濕度正常時，約在觀測前30min進行。觀測時，應在讀數前，先看濕球示度是否穩定不變。如果穩定不變，即進行讀數，并注意濕球紗布是否結冰，如果觀測時濕球已結冰，則在濕球讀數右上角記“B”字。如果觀測時，濕球示度還在變動時，只讀干球，不讀濕球，等數分鐘后再讀一次干、濕球讀數以算濕度。而氣溫則以第一次干球讀數為準。濕球溫度一般比干球溫度低或者相等。但在降水、濃霧天氣下，可能發現濕球比干球溫度高的現象，這時應以干球為準，將濕球示度改成與干球溫度相等來查算濕度。

3．毛發濕度表和濕度計

人的頭發經過脫脂后會隨著空氣相對濕度變化而改變長度。實驗表明，當相對濕度由0增加到100% 時，毛發伸長量為原來長度的2.5%，但在不同濕度中其伸長量是不均等的。利用這一特性可以制成毛發濕度表和毛發濕度計。

（1）毛發濕度表 感應部分為單根脫脂的人發，人發的上端固定在架子上部的調整的螺絲上，下端則固定在架子下部的弧鉤上，弧鉤與一小錘連接，小錘可使毛發拉緊。弧鉤和指針固定在同一軸上，指針的尖端在刻度上移動，刻度尺上刻著相對濕度百分數的刻度。當空氣中相對濕度大時，毛發伸長，小錘下壓，指針向右移動；反之，相對濕度變小時，指針就向左移動。毛發濕度表觀測讀數時，要使視線垂直于刻度盤，并對準指針的尖端，讀取指針所指的數值（只讀整數，小數四舍五入）。指針超過刻度線100以外，應用外推法讀數，利用90%～100%刻度間距，從100% 推延出去，然后估計讀數，照常記錄。

（2）毛發濕度計 濕度計是自動記錄相對濕度連續變化的儀器。它和溫度計一樣，構造也分三部分。其中，感應部分又分三部分。感應部分是一束毛發；傳遞放大部分比較特殊，是兩次放大的杠桿裝置；自記部分（自記鐘、紙、筆）與自記溫度計相同。濕度計安放在大百葉箱溫度計的后方。濕度計的讀數方法同溫度計，但只取整數，不記小數。當濕度計筆尖超過100時，估計讀數；若筆尖超出鐘筒，則在記錄欄內記“-”表示缺測。超出范圍較大，需進行調整。濕度計時間記號的方法與換紙方法跟溫度計相同。濕度計的毛發應保持清潔，切勿用手觸摸。毛發上如有霧凇、冰、雪等，就輕敲金屬架，使其脫落；如敲不下來，只能把濕度計暫時放在室內，使它自然干燥。切勿使儀器接近火爐。放回室內這段時間的記錄，做缺測處理。

（三）氣壓的觀測

氣壓的觀測，通常包括測定本站氣壓，以及根據本站氣壓計算出海平面氣壓。本站氣壓是指氣象臺站所安置的氣壓表的海拔高度以上的大氣壓力。測定本站氣壓通常用水銀氣壓表和氣壓計，野外觀測時常用空盒氣壓表。

1．水銀氣壓表

常用的水銀氣壓表有動槽式和定槽式兩種，它們是根據水銀柱的重量和大氣壓力相平衡的原理來測定氣壓的。用一根長約1m的玻璃管（內裝蒸餾過的純水銀）倒插在水銀槽內，管內的水銀柱就開始下降。當水銀柱下降到一定高度后（通常水銀柱頂離槽中水銀面為760mm左右）就不再下降了，這是因為水銀槽面上的大氣壓力支持住了管內水銀柱的重量。隨著大氣壓力升高或減小，水銀柱亦隨之升高或降低，故根據水銀柱高低就可以測出大氣壓力的大小。設玻璃橫截面積為S，水銀柱高度為h，水銀密度為ρ，重量為m，重力加速度為g，則壓力 P：

P=mg/S，其中m=ρ×v, v=S×h

所以P=mg/S=ρgSh/S=ρgh

水銀密度ρ和重力g固定時，則 P與h成正比，故氣壓 P可用水銀柱高度h來表示。

2．動槽式水銀氣壓表的構造

動槽式水銀氣壓表構造可分為內管、套管和水銀槽三部分。一根直徑為8mm，長約1m的玻璃管經洗凈并抽成真空后，用純凈和干燥的水銀灌滿，就成為水銀氣壓表的內管。內管裝在氣壓表外部的套管中，用數個軟木圈支住，開口的一端插在盛滿水銀的槽里。套管由黃銅制成，管的上半部前后都開有長方形窗孔，用來觀測內管中水銀柱的高低，窗孔邊上的刻度尺和游尺用來測定氣壓整數和小數部分。套管下部裝有一支附屬溫度表，其球部在內管與套管之間，用來測定水銀及銅管的溫度。套管的下端與水銀槽相連。水銀槽分為上下兩部分，中間有一玻璃圈，可以通過該圈看見槽內水銀面。槽的上部為一個由很軟的羊皮制成的皮囊，其特性是能通空氣而不漏水銀。皮囊的一頭牢固扎在玻璃內管上，木杯中央凸出，成圓筒形，內管即通過此木杯伸入槽內。用來指示刻度零點的象牙針固定在木杯的平面上，尖端向下。槽的下部有一皮囊，呈圓袋狀，袋口扎在硬木制的木杯下部。此木杯分成上下兩截，以螺旋緊連著。上下木杯的外面有一個用以調節水銀面的調整螺旋，螺旋的頂部有一個小木托頂住下皮囊以免皮囊磨損。

3．水銀氣壓表的觀測方法和步驟

（1）觀測附屬溫度表，精確到0.1℃。

（2）調整水銀槽內的水銀面與象牙針針尖恰好相接，直到相接處完全無空隙為止。

（3）調整游尺，使其底邊與水銀柱頂相切。調整過程中視線和游尺的底邊必須始終保持在同一平面上，從上往下調，直至水銀柱頂與游尺底邊相切兩旁還露出三角形空隙時為止。

（4）讀數并記錄。先在標尺上讀整數，再從游尺上讀取小數，精確到0.1mm。讀整數時，應以稍低于游尺零線或與游尺零線相齊的標尺刻度為準；讀小數時，應以標尺上與某一刻度線相齊的標尺刻度為準。

（5）降低水銀面。讀數后旋底部螺旋使水銀面離開象牙針針尖2～3mm，目的是使象牙針針尖不致被水銀磨禿，使刻度零點位置升高。

4．水銀氣壓表讀數訂正

水銀氣壓表讀數只是表示測得的水銀柱高度。由于各氣壓表精確度不同，所測出的數值往往是不同的。即使用同一支氣壓表進行測量，由于溫度不同、地理位置不同，測量的數值也會各有差異。這說明水銀氣壓表的示度，不僅隨氣壓的變化而改變，還隨儀器、溫度、重力的改變而變化。因此，直接從水銀氣壓表測得的氣壓數值，并不能代表真正的本站氣壓值。

（1）器差訂正 每支水銀氣壓表都有一定誤差。這種儀器自身的誤差叫儀器差（簡稱器差）。器差主要是由于內管真空不良、水銀不純、刻度不均等原因所造成的。因此，每支氣壓表必須和標準氣壓表比較，得出誤差值，編成檢定證。器差可從檢定證上直接查取。

（2）溫度差訂正 水銀氣壓表在制作過程中，以附溫0℃時的水銀柱長度和黃銅標尺的長度作為標準長度。當附溫不等于0℃時，由于水銀和黃銅刻度標尺的膨脹系數不同（水銀膨脹系數α=0.0001818，黃銅膨脹系數β=0.000184），會引起兩者相對位置發生改變。這種由于溫度影響而產生的氣壓示度的改變值，稱水銀氣壓表的溫度差。當附溫在0℃以上時，由于水銀的膨脹比黃銅大得多，如果這時依照水銀柱高度讀數，值就會偏高，因此應減去一段由于水銀柱與黃銅膨脹不同造成的氣壓差，即溫度差應為負值。如果附溫在0℃以下，水銀收縮比黃銅多，水銀柱示度偏低，因此應加上一段水銀柱高度，即溫度差為正值。

溫度差訂正值可從《氣象常用表》第二號第一表中直接查取。

（3）氣壓計 氣壓計是自動記錄氣壓連續變化的儀器，其準確度不如水銀氣壓表。氣壓計在構造上與其他自記儀器相似，可分為感應部分、傳遞放大部分和自記部分。感應部分由幾個空盒串聯而成，最上面的一個空盒與機械部分連接，最下面一個空盒的軸固定在一塊雙金屬板上，雙金屬板用以補償對空盒變形的影響。傳遞放大部分：由于感應部分的變形很小，常采用兩次放大。空盒上的連接片與杠桿相連，此杠桿的支點為第一水平軸。杠桿借另一連接片與第二水平軸的轉臂連接，這一部分的作用是將空盒的變化放大后傳到自記部分。這樣兩次放大能夠提高儀器的靈敏度。自記部分與其他自記儀器相同。氣壓計應水平安放在水銀氣壓表附近，離地高度以便于觀測為宜。氣壓計讀數要精確到0.1mm，其換紙時間和方法與其他自記儀器相同。

（四）風的觀測

風的觀測包括風向和風速的觀測。風向是指風吹來的方向，一般分為16個方位，也可用角度表示，例如北（N）、東（E）、西（W）、南（S）四個方位，分別以360°（0°）、90°、270°、180°表示。風速是指單位時間內空氣流動的水平距離，以m/s為單位。目前氣象臺（站）用來測定風的儀器有EL型電接風向風速儀、輕便測風器等。在沒有儀器或儀器失靈的情況下可根據某些物體被風吹動的情況用目力來判定。

1．EL型電接風向風速表

EL型電接風向風速儀由電感應器、指示器和記錄器三部分組成。

感應器：感應器安裝在室外10～12m高的桿子上。感應器的上部為測風速部分，由風杯、交流發電機、渦輪等組成；感應器的下部為測風向部分，是由風標、風向方位塊、導電環、接觸簧片等組成。

指示器：指示器是放在室內桌上用來觀測瞬時風向和瞬時風速的，它由電源瞬時風向指標盤、瞬時風速指示盤等組成。

記錄器：記錄器也置于室內，用來記錄風向風速的連續變化。它是由八個風向電磁鐵，一個風速電磁鐵，自記鐘、自記筆、筆擋、充放電線路等部分組成。

感應器用一根長電線和指示器相連，指示器與記錄器之間用短電線相椄。

觀測方法：

（1）打開指示器的風向風速開關，觀測2min內風速指針擺動的平均位置，讀取整數，記在觀測簿相應欄中。風速小的時候，把風速開關撥到“20”擋，讀0～20m/s標尺刻度；風速大時，應把風速開關撥到“40”擋，讀0～40m/s標尺刻度。觀測風向指示燈，讀取2min內的最多風向，用十六方位的縮寫記錄。靜風時，風速記0，風向記c；平均風速超過40m/s，則記為＞40m/s。

（2）自記紙更換方法、步驟與溫度計基本相同，只是更換時間為13h。

2．輕便三杯風向風速表

輕便三杯風向風速表用于測量風向和1min時間內的平均風速。輕便三杯風向風速表由風向儀、風速、手柄三部分組成。風向儀包括風向指針、方位盤、制動小套管部件。風速表由十字護架、感應組件旋杯和風速表主機體組成。旋杯是風速表的感應元件，它的轉速與風速有一個固定的關系，風速表主要就是根據這個基本原理制成的。手柄由一段空心管和一個帶螺紋的零件組成。以上三部分可以通過螺紋連接在一起。

安置和使用：風向風速表可以手持使用，也可安置在固定地點使用。儀器安在四周開闊無高大障礙物的地方。安裝高度以便于觀測為限，并保持儀器垂直，機殼側面向風。觀測時將方向盤下小套管拉下再右轉一角度，此時方向盤就可以按地磁子午線的方向穩定下來。風向指針與方向盤所對的讀數就是風向。如果指針擺動，可讀擺動的中間值。用手指壓下風速按鈕，風速指針就回到零位。放開風速按鈕后，紅色時間小指針就隨風速指針開始走動，1min后風速指針停止轉動。接著時間指針轉到最初位置也停止下來，結束了風速的測量。風速指針所示數值稱為指示風速，以這個風速值從風速檢定曲線圖中查出實際風速值即所測之平均風速。如欲進行下一次觀測，只要再壓一下風速按鈕就可以了。當觀測完畢時，務必將小套管向左轉一個角度，使其恢復原來位置，這時方向盤就可以固定不動。小心地將風向儀和手柄退下，放入儀器盒內。

3．目測風力風向

在測風儀器發生故障或沒有測風儀器時，也可用目力來測風力風向。根據風對地面物體的影響而引起的各種征象，將風力分為13級，最小為0級，最大為12級。如以目力來測風力作為正式記錄，則應估計風力等級并換算成相當的風速。目測風向一般是采用觀測旌旗、布條、炊煙的方向以及人體感覺等方法，按八個方位進行估計。

目測風向和風力時，觀測者盡量站在空曠地方，多選幾種物體，仔細觀測。觀測時，應連續看2min，以平均情況記錄，風力等級見表1-4。

二、云的觀測

云是懸浮在大氣中的大量小水滴和（或）冰晶微粒組成的可見聚合體。常規氣象觀測要測定云狀、云量和云高。

（一）云狀

云狀主要指云的外形特征的不同形態。云的形成原因不同，因而外形特征有差異，分成積狀云、層狀云和波狀云。積狀云的形成原因主要是不穩定大氣的對流運動。積狀云中氣流的垂直速度很大，甚至在20m/s以上；云體孤立、分散，垂直伸展與其水平擴散范圍具有同一個數量級。常見的積云和伴有雷電現象的積雨云就是積狀云。層狀云由大范圍系統性緩慢上升運動形成，多發生在鋒面、氣旋或低槽的氣流輻合區。層狀云的云層范圍寬廣，均勻幕狀，是無明顯起伏的連續云層。典型的層狀云有雨層云、高層云和卷層云三種。波狀云的形成原因是空氣的波狀運動和湍流混合，例如逆溫層和風的切變形成，云塊排列成行、成群或波浪起伏狀。屬于波狀云的有層積云、高積云和卷積云。

云的分類：根據中緯度地區云底出現的平均高度，以及云的外形特征，對照國際上云的分類法，《中國云圖》將云分成三族十屬二十九種。表1-5中將國際分類的直展云（積云和積雨云）歸入低云族。

（二）云量

云量多少，全憑目測云塊占據天空的面積來估計。因為是目測，當然并不十分準確，但也沒有更好的辦法，全世界的氣象站至今還是用這種目測方法估計云量。天氣預報廣播中的晴、少云、多云和陰，就是根據云量的多少劃分的。通常將整個天空劃分為10等份，碧空無云或被云遮蔽不到0.5份時，云量為“0”；云遮蓋天空一半時，云量為“5”。云量多時，應先估計露出的青天，再推算出云量。云量少時，則直接估計云所遮蔽天空的份數，如云塊占全部天空的1/10時，云量為“1”；云塊占天空的2/10時，云量為“2”。天空無云，或者雖有零星云層，但云量不到2成時稱為晴；云量在8成以上稱為陰；中、低云的云量為1～3，高云的云量為4～5時，稱為少云；中、低云的云量為4～7，高云的云量為6～10時，稱為多云。一般說來，當天空被云掩蔽，顏色發白，地上東西顯得明亮時，這種云較高。相反，云色呈灰或灰黑色，顯得陰沉，這種云則較低。移動慢的云較高，移動快的云較低。

（三）云高

云高指云底距地面的垂直距離。通常用目力估計云高，也可用氣球、云幕燈、激光測云儀測定。

三、等壓線圖的繪制

（一）實驗目的

通過本實驗使學生掌握在《地面天氣圖》（圖1-23）中繪制等壓線的基本方法，認識等壓線圖的分析原理。

（二）實驗內容

在給定的地面天氣圖底圖中繪制等壓線，并指出主要的氣壓系統及其中心氣壓值。

（三）原理與方法

1．等壓（值）線繪制的原則

（1）同一條等壓（值）線上，氣壓（數）值處處相等。

（2）等壓（值）線一側的數值必須高于另一側的數值。

（3）等壓（值）線不能相交，不能分支，不能在圖中中斷。

（4）在兩高值區或低值區之間，必須有兩條相鄰的等值線，其數值相等。并且這兩條等值線的數值在兩個高值區之間是最低值，在兩個低值區之間是最高值。

2．繪制等壓（值）線的主要技術規定

（1）等壓線用黑色實線繪制，一般每隔2.5hPa畫一線，按…997.5,1000.0、1002.5…數值序列繪制等壓線。在同一張地圖上，等壓線間隔應當一致。

（2）等壓線應畫到圖邊，否則應當閉合。沒有記錄的地區可例外，但應當將各條并列的等壓線末端排列整齊，起止于某一定的經緯線上。在非閉合的等壓線的兩端應標注等壓線的百帕數值。如等壓線是閉合的，則在等壓線的正北端開一缺口，在缺口中間標注百帕數值，標注的數字應與所在的緯線平行。

（3）氣壓系統的中心位置，根據中心附近的氣壓值和風的環流狀況確定。同時在低壓中心用紅色標注“低”或“D”，在高壓中心用藍色標注“高”或“G”。

（4）繪制等壓線時，盡可能考慮風的記錄，根據風壓定律，等壓線應與風平行。但在地面，由于摩擦力的作用，風向與等壓線有交角，這個交角在陸地平原地區約為30°（海洋上一般為15°）。

（5）等壓線應畫得平滑一些，避免不規則的小彎曲和突然曲折。兩條數值相等的等壓線盡量避免相互平行過長而相距又很近。等壓線分布從疏到密或從平直到彎曲，等壓線的形狀和間距應該逐漸過渡。

（6）當等壓線通過鋒面時，應有明顯的折角或氣旋性曲率的突然增加，而且折角尖端指向高壓的一側。

四、等（位勢）高（度）線圖的繪制

（一）實驗目的

通過本實驗使學生掌握在《高空天氣圖》（圖1-24）中繪制等高線和等溫線的基本方法，認識等高線圖的分析原理。

（二）實驗內容

在給定的高空天氣圖底圖中繪制等高線和等溫線，并指出主要的氣壓系統的位置（經緯度）。

（三）原理與方法

1．等值線繪制的原則

（1）同一條等值線上，數值處處相等。

（2）等值線一側的數值必須高于另一側的數值。

（3）等值線不能相交，不能分支，不能在圖中中斷。

（4）在兩高值區或低值區之間，必須有兩條相鄰的等值線，其數值相等。并且這兩條等值線的數值在兩個高值區之間是最低值，在兩個低值區之間是最高值。

2．繪制等高線和等溫線的主要技術規定

（1）等高線用黑色鉛筆以平滑實線繪制。

（2）等高線走向與風向基本一致。

（3）高位勢中心用藍色標注“G”，低位勢中心用紅色標注“D”。

（4）等高線均每隔4位勢米或8位勢米畫一條，在每條線上均須注明位勢米千、百、十位數，在500hPa圖上畫…496,500,504…位勢高度線。

（5）其他要求與等壓線繪制相同。

3．繪制等溫線的主要技術規定

（1）等溫線在高空圖中用紅色鉛筆畫以實線繪制，每隔4°畫一條，如…8,4, 0, -4, -8…

（2）暖中心用紅色標“暖”或“N”，冷中心用藍色標“冷”或“L”。