氣象學(xué)與氣候?qū)W教學(xué)實習(xí)指導(dǎo)書

1、氣象學(xué)教學(xué)實習(xí)指導(dǎo)書（僅供森保 2013 級使用）指導(dǎo)教師：汪永英講 師韓冬薈講 師氣 象 學(xué) 實 驗 室2016年7月、實習(xí)目的（一）鞏固和加強森林氣象學(xué)實驗課程的基礎(chǔ)理論知識和基本技能，為森保專業(yè)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定必 要的基礎(chǔ)。（二）掌握森保專業(yè)所涉及的常用氣象儀器的工作原理、構(gòu)造、使用以及數(shù)據(jù)訂正和處理方法。（三）參觀省氣象臺，了解各職能科室的工作性質(zhì)、作用及其相互關(guān)系，使學(xué)生懂得從氣象觀測、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、地面天氣圖和高空天氣圖的繪制、天氣預(yù)報的制作一直到最終將氣象信息發(fā)送到千家萬戶的各個環(huán)節(jié)的工作內(nèi)容、前后銜接關(guān)系和整體工作流程，了解高新技術(shù)在氣象學(xué)中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué) 生的創(chuàng)新意識

2、和合作精神；學(xué)會地面氣象觀測場設(shè)置的原則、條件、方法和步驟，弄清常用氣象儀器布 設(shè)的要求，掌握地面氣象觀測站的觀測內(nèi)容、時間、步驟和方法。二、實習(xí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及要求（一）嚴(yán)格遵守學(xué)校和學(xué)院教學(xué)實習(xí)的有關(guān)規(guī)定，避免不安全事故的發(fā)生，確保實習(xí)安全有序順暢進(jìn)行。（二）熟悉各氣象儀器的名稱、構(gòu)造、功能和使用方法。（三）獨立完成主要氣象要素的觀測，掌握各種儀器的原理、讀數(shù)和數(shù)據(jù)訂正與處理方法。（四）根據(jù)不同林型林內(nèi)和林外（空曠地或裸地）空氣溫度、土壤溫度、空氣濕度、照度等的觀測結(jié)果， 繪制以上氣象要素的日變化曲線，了解它們的變化過程和變化規(guī)律。通過林內(nèi)和林外（空曠地或裸地） 主要氣象要素的相互比較，概括出森

3、林小氣候的特點。三、實習(xí)基本內(nèi)容（一）外業(yè)觀測和氣象臺參觀1、森林小氣候觀測利用通風(fēng)干濕表和 TES 數(shù)字溫濕度儀、地面溫度表、地面最高溫度表、地面最低溫度表、曲管地溫 表和照度計等，測定不同林型林內(nèi)外空氣溫度、空氣濕度、照度和土壤溫度，掌握不同林型小氣候的特 點和林內(nèi)、外小氣候的差異。并對用通風(fēng)干濕和 TES 數(shù)字溫濕度儀測定的空氣溫度和濕度進(jìn)行比較。（1）選擇不同的林型和裸地（空曠地）作為觀測場地；（2）根據(jù)觀測項目和要求，安置氣象儀器；（3）在指定的觀測時間進(jìn)行各個氣象要素的觀測，將觀測結(jié)果記錄在觀測簿上；（4）對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、統(tǒng)計和分析，概括出不同林型小氣候的特點；（5）找出不同林

4、型林內(nèi)外小氣候差異，并分析其基本原因；（6）對通風(fēng)干濕表和 TES 數(shù)字溫濕度儀測定的空氣溫度和濕度進(jìn)行比較。2、參觀省事氣象臺的地面觀測站、探空站和天氣預(yù)報室 了解地面觀測站、探空站和天氣預(yù)報室的工作性質(zhì)、工作內(nèi)容和工作的銜接關(guān)系，重點熟悉地面觀測站的選址原則、條件以及建立的步驟和方法，掌握常用氣象儀器安置的基本要求，懂得氣象要素觀測 的方法和步驟等。1）參觀省氣象臺的地面觀測站； （2）參觀省氣象臺的地面探空站； （ 3）參觀省氣象臺的天氣預(yù)報室。（二）內(nèi)業(yè)處理1、根據(jù)空盒氣壓表的讀數(shù)和附屬溫度值求出本站氣壓。2、根據(jù)通風(fēng)干濕表測定的干球溫度和濕球溫度以及本站氣壓，查取濕度查算表，確定空氣

5、濕度的相關(guān)參數(shù)；3、繪制氣溫、相對濕度和不同深度（ 0cm、5cm、 10cm、 15cm 、 20cm）土壤溫度的日變化曲線；4、計算用通風(fēng)干濕表通過查表確定的空氣溫度和空氣濕度以及 TES 數(shù)字溫濕度儀直接測定的空氣溫度和空氣濕 度的絕對誤差和相對誤差。四、實習(xí)成績考核辦法教學(xué)實習(xí)成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五個等級。其中出勤占 20%，野外觀測占 20%，實習(xí)報告占 40%（包括森林小氣候數(shù)據(jù)處理 10% ， 20%。無故缺席一律按不及格處理。五、時間安排（時間改變另行通知）1、森林小氣候觀測2、省氣象臺站參觀和森林小氣候數(shù)據(jù)處理3、撰寫實習(xí)報告和實習(xí)小測驗六、主要參考資料及教

6、材1）氣象學(xué)實驗教程段文標(biāo)汪永英主編2）氣象學(xué)賀慶棠主編3）氣象學(xué)姚麗華分析曲線 10%，實習(xí)報告 20%），實習(xí)小測（口試）占七月一日七月二日七月三日東北林業(yè)大學(xué)出版社中國林業(yè)出版社中國林業(yè)出版社附錄一 森林小氣候的觀測森林小氣候是研究森林與氣象條件或氣候條件相互作用和相互影響的科學(xué)。它主要研究森林生長的 氣候條件以及森林對氣象條件或氣候條件的影響。森林小氣候的觀測項目很多，在儀器使用方面基本上 與地面氣象臺站相同，但是觀測點的布設(shè)和某些觀測方法的選擇需要考慮森林小氣候的特點，與普通氣 象臺站觀測方法有所不同。森林小氣候的觀測目的就是為了了解不同林型的小氣候差異或不同林型對小 氣候的影響。如

7、把小氣候觀測和生長觀測結(jié)合起來，就能了解不同小氣候?qū)α帜旧L的影響。一、實習(xí)目的在進(jìn)行單個氣象要素課堂實驗的基礎(chǔ)上，通過森林小氣候觀測綜合實習(xí)，要求同學(xué)們牢固掌握常規(guī) 氣象儀器的工作原理、構(gòu)造、使用和保養(yǎng)方法；熟練應(yīng)用氣象儀器進(jìn)行不同林型小氣候及地面觀測站中 各種氣象要素的觀測，并對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、分析和解釋；掌握不同林型小氣候的特點，分析產(chǎn)生林 內(nèi)與林外小氣候差異的原因。二、實習(xí)儀器（一）測定林內(nèi)外氣溫和濕度的儀器：通風(fēng)干濕表、 TES 數(shù)字溫濕度儀；（二）測定土壤溫度的儀器： 地面溫度表， 地面最高溫度表， 地面最低溫度表； 曲管地溫表 （5cm，10cm， 15cm ， 20cm ）（

8、三）測定照度的儀器：照度計（四）測定氣壓的儀器：空盒氣壓表三、實習(xí)內(nèi)容利用通風(fēng)干濕表和 TES 數(shù)字溫濕度儀、地面溫度表、地面最高溫度表、地面最低溫度表、淺層曲管 地溫表、空盒氣壓表和照度計等，測定不同林型林內(nèi)外空氣溫度、空氣濕度、照度、氣壓和土壤溫度， 掌握不同林型小氣候的特點和林內(nèi)外小氣候的差異。（一）選擇不同的林型和曠野作為觀測場地1、觀測場地的選擇要求地面氣象觀測是用氣象儀器對近地面氣層的物理現(xiàn)象及其變化過程進(jìn)行連續(xù)的測定，是肉眼對大氣 的一些現(xiàn)象（如云、光、電等）進(jìn)行觀測，為天氣預(yù)報、氣候分析和科學(xué)研究提供情報和積累基本資料， 服務(wù)于生產(chǎn)、生活和國防。地面氣象觀測的項目有：輻射、氣壓

9、、氣溫、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、降水、積 雪、蒸發(fā)、云、天氣現(xiàn)象、能見度、日照、地溫、凍土等，這些項目稱為氣象要素。天氣預(yù)報和氣候分析往往需要廣大地區(qū)乃至全球的氣象資料。這些氣象資料是從分散的氣象臺站網(wǎng) 取得的，使用時，又是集中起來進(jìn)行比較分析，這就要求各站的記錄不僅能夠準(zhǔn)確，而且基本上代表一 個地區(qū)的氣象情況，還要能夠相互之間進(jìn)行比較。因此，氣象觀測的特點是：觀測記錄必須具有代表性。 同時，氣象要素是隨時間不斷變化的，它的變化只有通過對大氣連續(xù)觀測，并進(jìn)行天氣學(xué)分析才能得到。 因此，氣象觀測必須保持連續(xù)性，不能中斷和短缺。連續(xù)觀測記錄的年代愈長，對預(yù)報業(yè)務(wù)和科研工作 價值愈大。觀測場地要求平整，不

10、應(yīng)有洞穴、坑洼、突起的地方，否則儀器安置不易達(dá)到水平的要求。由于一 般地區(qū)綠色植物分布的面積最廣，所以觀測場內(nèi)應(yīng)種植淺草（不長草的地區(qū)例外） ，以更好代表這一地區(qū) 下墊面特征。本次小氣候觀測將在哈爾濱市城市林業(yè)示范基地進(jìn)行。在該基地內(nèi)，選擇胡桃楸、白樺、 水曲柳、蒙古櫟等林型作為觀測樣地，以林外裸地同一時間的觀測數(shù)據(jù)作比照，分析不同林型小氣候的 特點，闡述其與曠野小氣候的差異及其產(chǎn)生差異的原因。2、儀器布置在觀測場地內(nèi)，按照地面氣象觀測規(guī)范要求，分別布設(shè)照度計、通風(fēng)干濕表、 TES 溫濕度儀、空盒 氣壓表、淺層曲管地溫表、地面溫度表、地面最高溫度表和地面最低溫度表。（二）空氣溫度和空氣濕度的測

11、定1、所用儀器阿斯曼通風(fēng)干濕表和 TES 數(shù)字溫濕度儀、空盒氣壓表。用阿斯曼通風(fēng)干濕表測定干球溫度（空氣溫 度）和濕球溫度，用空盒氣壓表測定氣壓。根據(jù)訂正后的干球溫度和濕球溫度以及訂正后的本站氣壓值， 查取濕度查算表確定空氣濕度。 TES 數(shù)字溫濕度儀直接測定空氣溫度和相對濕度。2、阿斯曼通風(fēng)干濕表觀測步驟（1）在讀數(shù)前 45 分鐘用滴管濕潤通風(fēng)干濕表濕球紗布，然后上風(fēng)扇發(fā)條，上發(fā)條切忌過緊（應(yīng)剩 下一轉(zhuǎn)）。觀測時應(yīng)注意不要讓風(fēng)把觀測者身上的熱量帶入儀器上。 當(dāng)風(fēng)速大于 4m/s 時，應(yīng)將防風(fēng)罩套在 迎風(fēng)面的縫隙上，使罩的開口部分與風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)方向一致，使氣流從風(fēng)扇中正常扇出；（2）按照要求讀取通

12、風(fēng)干濕表干球溫度表、濕球溫度表的讀數(shù)。讀數(shù)在整點或半點進(jìn)行，每小時測 定一次，將觀測結(jié)果記錄在地面氣象觀測簿上；（3）用空盒氣壓表測定當(dāng)時的氣壓。并進(jìn)行刻度訂正、補充訂正和溫度訂正，求出本站氣壓（詳見 以下相關(guān)內(nèi)容） ；（4）根據(jù)通風(fēng)干濕表干球溫度表、濕球溫度表訂正后的數(shù)值以及本站氣壓，查取濕度查算表，確定 各種濕度參數(shù)。3、空盒氣壓表觀測步驟和讀數(shù)訂正方法（1）觀測步驟： 打開盒蓋，先讀附屬溫度，準(zhǔn)確到0.1； 輕擊盒面（克服機械摩擦） ，待指針靜止后，再讀數(shù)； 讀數(shù)時視線應(yīng)垂直于刻度面，讀取指針尖端所指刻度示數(shù)，精確到0.lhpa ； 讀數(shù)后立即復(fù)讀，并關(guān)好盒蓋。（2）讀數(shù)訂正方法： 刻度

13、訂正 刻度誤差是由于儀器制造或裝配不夠精確造成的； 溫度訂正值 可由下式求得： p t式中 為溫度系數(shù)，即溫度改變 1時，空盒氣壓表的示度改變值可在檢定證中查得；t 為附溫讀數(shù)。 補充訂正 是訂正由于空盒的殘余變形所引起的誤差?？蓮臋z定證上查出?？蘸袣鈮罕肀仨毝ㄆ冢扛?3 6 個月）與標(biāo)準(zhǔn)水銀氣壓表進(jìn)行比較，求出空盒氣壓表的補充訂正值?？蘸袣鈮罕淼淖x數(shù)經(jīng)過上述三項訂正后，才是準(zhǔn)確的本站氣壓值。4、濕度表查算方法 濕度查算表由正表和附表組成，可查算e、U、td 等濕度參量（這里介紹的測定濕度的儀器為通風(fēng)干濕表，通風(fēng)速度為 2.5m/s）。（ 1）根據(jù)濕球結(jié)冰與否決定查表 1或表 2。利用經(jīng)過器

14、差訂正后的干球溫度和濕球溫度，在表1 或表 2中查取濕球溫度訂正參數(shù) n 值。（ 2）無論本站氣壓是否為 1000hpa（本站氣壓值個位數(shù)四舍五入） ，都必須對濕球溫度進(jìn)行氣壓訂正，然 后根據(jù) t（干球溫度）和訂正后的 tw（濕球溫度）從表 1 或 2 中查取各種濕度參量。具體步驟如下： 根據(jù)濕球結(jié)冰與否決定查表 1 或表 2。由 t 及 tw查訂正參數(shù) n 值。由 n 及 P 本 查濕球溫度訂正值 tw （濕度查算表附表 2，P322）。 tw 為正、負(fù)或零，表中已經(jīng) 給出。 求出 tw+ tw 值。 由 t 和 tw+ tw值在表 1或表 2 中查出 e、U、td等值。（三）地表溫度和不同

15、深度土壤溫度的測定1、所用儀器 地面溫度表，地面最高溫度表，地面最低溫度表；曲管地溫表（5cm， 10cm， 15cm ， 20cm ）2、儀器安置（1）地面溫度表的安置 地面和淺層地溫的觀測地段，設(shè)在觀測場內(nèi)南面平整出的裸地上，裸地面積為24m2。地表疏松、平整、無草，并與觀測場整個地面相平。地面三支溫度表須水平地安放在地段中央偏東的地面，按 0cm、最低、最高的順序自北向南平行排列，感應(yīng)部分向東，并使其位于南北向一條直線上， 表間相隔 5cm；感應(yīng)部分及表身一半埋入土中，一半露出 地面。埋入土中部分的感應(yīng)部分與土壤必須密貼，不可留有空隙；露出地面部分的感應(yīng)部分和表身要保 持干凈。（2）曲管

16、地溫表的安置 曲管地溫表安置在地面最低溫度表的西側(cè)約 20cm 處，按 5、10、15、20cm 深度順序由東向西排列， 感應(yīng)部分向北，各溫度表間相隔約10cm ；表身與地面成 45夾角。各溫度表的表身沿東西向排齊，露出地面的表身須用叉形木架或竹架支住。（3）觀測步驟觀測時，要求踏在踏板上俯視讀數(shù)，順序是0cm、最低、最高和 5、10、 15、20cm 各深度土壤溫度示度值。（4）注意事項 觀測地面溫度時，不準(zhǔn)把地面溫度表取離地面。觀測曲管地溫表時，應(yīng)特別注意視線與水銀柱保持垂 直，每小時測定一次。地面最高溫度和地面最低溫度在觀測時間內(nèi)只測定一次。測定結(jié)果要用檢定證進(jìn)行 訂正。（四）照度的測定

17、（1）所用儀器TES1335 或 TES1336A 型照度計。（2）儀器安置 將照度計探頭向上水平放置在測定點。（3）觀測步驟 林內(nèi)和林外照度的測定每小時進(jìn)行一次。 林上或林外照度觀測只需要將探頭放平， 讀取 35 次讀數(shù)并 求得平均數(shù)就可以了。 但是有時需要在林冠下或林內(nèi)觀測照度， 這時觀測的精度極大地決定于重復(fù)的次數(shù)。 由于林下光斑的影響，照度有很大了離差，故觀測重復(fù)次數(shù)應(yīng)滿足統(tǒng)計學(xué)的要求，以達(dá)到一定的精度。 首先在觀測前 5 分鐘記錄日光狀況，即云遮蔽日光的程度，可用下列符號記錄： 2 太陽面上未見云跡； 日光可透過薄云，地物影子明顯； o 日光微弱地透過較厚的云層，地物影子模糊不清；

18、日光被厚云遮住，不見太陽輪廓。TES 1335型照度計的使用方法：1、按下電源開關(guān)2、打開遮光罩，并將受光器感應(yīng)面向上對準(zhǔn)光源3、選擇適合測量檔位（ Range）4、按下 Lux 按鈕，讀取照度計 LCD 顯示器上測量值，若顯示 “OL ”，表示讀數(shù)過載，應(yīng)立即選擇較 高檔位測量。5、若測量場合的照度多變時，為了便于讀數(shù)，可將讀數(shù)保持開關(guān)“HOLD ”按下，便可使顯示屏上的讀數(shù)保持不變，待讀數(shù)結(jié)束后再將該開關(guān)按下取消其鎖定功能，即可進(jìn)行下一次測量。6、測量完畢后，將遮光罩蓋回，電源按下即可。TES 1336A 型照度計的使用方法：1、按下電源開關(guān) ON2、打開遮光罩，并將受光器感應(yīng)面向上對準(zhǔn)光源3、選擇適合測量檔位（ Range）4、按下 Lux 按鈕，讀取照度計 LCD 顯示器上測量值，若顯示 “OL ”，