《大氣探測(cè)學(xué)》教學(xué)大綱

1、大氣探測(cè)學(xué)Atmospheric Observations一、課程基本情況課程類別：學(xué)科基礎(chǔ)課課程學(xué)分： 3 學(xué)分課程總學(xué)時(shí)： 48 學(xué)時(shí)，其中講課： 48 學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)（含上機(jī)）： 0 學(xué)時(shí)，課外 0 學(xué)時(shí)課程性質(zhì)：必修開課學(xué)期：第3學(xué)期先修課程： 大氣科學(xué)概論適用專業(yè)： 大氣科學(xué)教 材：孫學(xué)金等，大氣探測(cè)學(xué)，氣象出版社，2009。開課單位：大氣物理學(xué)院大氣物理系二、課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)大氣探測(cè)是指對(duì)表征大氣狀況的氣象要素、天氣現(xiàn)象及其變化過程進(jìn)行個(gè)別或系統(tǒng)的、連續(xù)的觀測(cè)和測(cè)定，并對(duì)獲得的記錄進(jìn)行整理的過程和方法。大氣探測(cè)學(xué)是大氣科學(xué)專業(yè)的重要分支，是研究獲取大氣物理和化學(xué)性質(zhì)的原理、技術(shù)

2、和方法的一門學(xué)科。通過這門課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握地面和高空各種氣象要素的觀測(cè)原理、方法、儀器結(jié)構(gòu)、使用規(guī)范以及探測(cè)誤差；熟悉我國(guó)正在建設(shè)的綜合氣象觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、總體構(gòu)成和發(fā)展趨勢(shì)，并使學(xué)生了解國(guó)內(nèi)外1990年代以來的主要大氣探測(cè)技術(shù)。本課程主要講授常規(guī)氣象站地基（云、能、天、溫、壓、濕、風(fēng)、降水、蒸發(fā)、積雪、輻射、日照、大氣電場(chǎng)、自動(dòng)氣象站）和高空（高空溫、壓、濕、風(fēng)）探測(cè)技術(shù)，并簡(jiǎn)要介紹氣象雷達(dá)和衛(wèi)星觀測(cè)技術(shù)。三、教學(xué)內(nèi)容和要求第1章 緒論（2學(xué)時(shí)）1.1大氣探測(cè)的發(fā)展史和趨勢(shì)（1學(xué)時(shí)）（1）了解大氣探測(cè)發(fā)展史； （2）理解大氣探測(cè)對(duì)象和趨勢(shì)； （3）掌握大氣探測(cè)任務(wù)和特點(diǎn)；重點(diǎn)：大氣探

3、測(cè)任務(wù)和特點(diǎn)難點(diǎn)：大氣探測(cè)的任務(wù)1.2氣象觀測(cè)工作的組織和“三性”要求（1學(xué)時(shí)）（1）了解氣象觀測(cè)的組織形式； （2）理解氣象觀測(cè)的基本流程及時(shí)間；（3）掌握氣象觀測(cè)的“三性”要求；重點(diǎn)：觀測(cè)的“三性”要求難點(diǎn)：觀測(cè)的“三性”要求第2章 云的觀測(cè)（4學(xué)時(shí)）2.1云的分類、特征及形成（2學(xué)時(shí)）（1）了解云分類的研究歷史； （2）理解云的分類標(biāo)準(zhǔn)； （3）掌握云的名稱及主要特征；重點(diǎn)：云的名稱和主要特征難點(diǎn)：云的主要特征2.2云量的觀測(cè)（1學(xué)時(shí)）（1）了解云量的定義；（2）理解云量的自動(dòng)觀測(cè)； （3）掌握云量的計(jì)算方法；重點(diǎn)：云量的計(jì)算方法和自動(dòng)觀測(cè)難點(diǎn)：云量的計(jì)算方法2.3云高的觀測(cè)（1學(xué)時(shí)）（

4、1）了解云高的定義；（2）理解云高的三種儀器觀測(cè)方法； （3）掌握激光云高儀的探測(cè)原理；重點(diǎn)：云高的三種儀器觀測(cè)方法難點(diǎn)：激光云高儀的探測(cè)原理第3章 能見度的觀測(cè)（2學(xué)時(shí)）3.1能見度及其影響因子（0.5學(xué)時(shí)）（1）理解能見度的影響因子； （2）掌握能見度的定義；重點(diǎn)：氣象光學(xué)視程、能見度和有效水平能見度的定義；難點(diǎn)：氣象光學(xué)視程的理解3.2能見度的目測(cè)（0.5學(xué)時(shí)）（1）理解夜間能見度目測(cè)方法；（2）掌握白天能見度目測(cè)方法； 重點(diǎn)：白天能見度的定義及計(jì)算難點(diǎn)：白天能見度的觀測(cè)方法 3.3能見度的儀測(cè)（1學(xué)時(shí)）（1）掌握透射式能見度儀的探測(cè)原理； （2）掌握散射式能見度儀的探測(cè)原理；重點(diǎn)：基于

5、布格-朗伯定律的能見度探測(cè)原理難點(diǎn)：散射式能見度儀的探測(cè)原理 第4章 天氣現(xiàn)象的觀測(cè)（2學(xué)時(shí)）4.1天氣現(xiàn)象的分類和特征（1學(xué)時(shí)）（1）掌握天氣現(xiàn)象的定義和符號(hào)； 重點(diǎn)：降水現(xiàn)象、視程障礙現(xiàn)象和地面凝結(jié)現(xiàn)象；難點(diǎn)：不同視程障礙現(xiàn)象的區(qū)別4.2天氣現(xiàn)象的儀測(cè)（0.5學(xué)時(shí)）（1）理解降水類型自動(dòng)識(shí)別技術(shù)；（2）理解現(xiàn)在天氣現(xiàn)象儀的工作原理； 重點(diǎn)：現(xiàn)在天氣現(xiàn)象儀工作原理難點(diǎn)：降水類型自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 4.3閃電的測(cè)量（0.5學(xué)時(shí)）（1）掌握閃電定位的基本原理；（2）掌握大氣電場(chǎng)測(cè)量的基本方法重點(diǎn)：定向法和時(shí)差法的基本原理，旋轉(zhuǎn)式靜電場(chǎng)儀的工作原理；難點(diǎn)：定向法和時(shí)差法的基本原理第5章 溫度的測(cè)量（4學(xué)

6、時(shí)）5.1溫標(biāo)及測(cè)溫要求（0.5學(xué)時(shí)）（1）掌握溫標(biāo)的換算； （2）掌握氣象臺(tái)站測(cè)溫要求；重點(diǎn)：溫度測(cè)量的高度、時(shí)間、精度和誤差；難點(diǎn)：溫標(biāo)的換算5.2溫度的儀器測(cè)量（2學(xué)時(shí)）（1）掌握玻璃液體溫度表的測(cè)溫原理及結(jié)構(gòu)；（2）掌握金屬電阻溫度表的測(cè)溫原理及結(jié)構(gòu)； （3）掌握半導(dǎo)體熱敏電阻的測(cè)溫原理及結(jié)構(gòu)；（4）掌握熱電偶溫度表測(cè)溫原理及結(jié)構(gòu)；重點(diǎn)：各種測(cè)溫元件的工作原理及結(jié)構(gòu)難點(diǎn)：各種測(cè)溫元件的誤差分析5.3熱滯效應(yīng)（1學(xué)時(shí)）（1）理解熱滯效應(yīng)的原因及熱滯系數(shù)的含義； （2）掌握熱滯誤差的計(jì)算；重點(diǎn)：熱滯系數(shù)和熱滯誤差難點(diǎn)：熱滯誤差計(jì)算5.4 氣溫測(cè)量的防輻射方法（0.5學(xué)時(shí)）（1）理解氣溫測(cè)量

7、中防輻射的重要性（2）掌握氣溫測(cè)量中防輻射方法和設(shè)備重點(diǎn)：防輻射方法和設(shè)備難點(diǎn)：防輻射設(shè)備對(duì)氣溫測(cè)量的影響第6章 濕度的測(cè)量（4學(xué)時(shí)）6.1濕度參數(shù)和測(cè)濕方法（0.5學(xué)時(shí)）（1）掌握各種濕度參量的定義及相互換算； （2）理解五種主要測(cè)濕方法的基本原理；重點(diǎn)：混合比、比濕、絕對(duì)濕度、水汽壓、相對(duì)濕度、露（霜）點(diǎn)溫度定義；難點(diǎn)：各種濕度參數(shù)之間的相互換算6.2熱力學(xué)測(cè)濕法（1學(xué)時(shí)）（1）掌握干濕表測(cè)濕原理及結(jié)構(gòu)；（2）理解干濕表系數(shù)和測(cè)濕誤差； 重點(diǎn)：干濕表測(cè)濕原理和干濕表系數(shù)的影響難點(diǎn)：干濕表測(cè)濕誤差6.3吸濕測(cè)濕法（1學(xué)時(shí)）（1）掌握毛發(fā)濕度表測(cè)濕原理； （2）掌握三類電學(xué)測(cè)濕元件測(cè)工作原理；

8、重點(diǎn)：毛發(fā)濕度表、高分子濕敏電容、碳膜濕度片和氯化鋰濕度片測(cè)濕原理和結(jié)構(gòu)難點(diǎn)： 電學(xué)測(cè)濕元件工作原理6.4 露點(diǎn)和光學(xué)測(cè)濕法（1學(xué)時(shí)）（1）掌握露點(diǎn)儀的測(cè)濕原理和結(jié)構(gòu)（2）理解紅外濕度計(jì)的測(cè)量原理重點(diǎn)：露點(diǎn)儀和紅外濕度計(jì)測(cè)濕原理難點(diǎn)：露點(diǎn)儀測(cè)濕原理6.5 測(cè)濕儀器的檢定（0.5學(xué)時(shí)）（1）理解四種濕度檢定方法的原理重點(diǎn)：四種濕度檢定方法的原理難點(diǎn)：四種濕度檢定方法的原理第7章 氣壓的測(cè)量（3學(xué)時(shí)）7.1力平衡式測(cè)壓（1學(xué)時(shí)）（1）掌握水銀氣壓表測(cè)壓原理和結(jié)構(gòu)； （2）掌握空盒氣壓表測(cè)壓原理和結(jié)構(gòu)；（3）理解水銀氣壓表的讀數(shù)訂正；重點(diǎn)：水銀氣壓表和空盒氣壓表測(cè)壓原理；難點(diǎn)：動(dòng)槽和定槽水銀氣壓表的

9、操作和誤差7.2氣壓傳感器（1學(xué)時(shí)）（1）掌握振筒氣壓計(jì)的測(cè)壓原理及結(jié)構(gòu)；（2）理解硅壓阻式氣壓傳感器的測(cè)壓原理及結(jié)構(gòu)； （3）理解沸點(diǎn)氣壓計(jì)的測(cè)壓原理及結(jié)構(gòu)；重點(diǎn)：振筒氣壓計(jì)的工作原理及結(jié)構(gòu)難點(diǎn)：振筒氣壓計(jì)的測(cè)壓計(jì)算方法7.3海平面氣壓計(jì)算和氣壓表基準(zhǔn)（1學(xué)時(shí)）（1）掌握海平面氣壓計(jì)算方法； （2）了解氣壓表的基準(zhǔn)；重點(diǎn)：海平面氣壓計(jì)算方法難點(diǎn)：海平面氣壓計(jì)算方法第8章 地面風(fēng)的測(cè)量（4學(xué)時(shí)）8.1風(fēng)的表示法及其測(cè)量方法（1學(xué)時(shí)）（1）掌握風(fēng)向風(fēng)速的表示法； （2）理解風(fēng)的各種測(cè)量方法的基本原理；重點(diǎn)：風(fēng)速（風(fēng)級(jí)）、風(fēng)向的定義及記錄方法；難點(diǎn)：平均分風(fēng)的計(jì)算8.2風(fēng)向的測(cè)量（1學(xué)時(shí)）（1）掌

10、握風(fēng)向標(biāo)的測(cè)風(fēng)原理及結(jié)構(gòu)；（2）掌握風(fēng)向的轉(zhuǎn)換方法及測(cè)量誤差； 重點(diǎn)：風(fēng)向標(biāo)的測(cè)風(fēng)原理及結(jié)構(gòu)難點(diǎn)：風(fēng)向的轉(zhuǎn)換方法8.3風(fēng)速的測(cè)量（2學(xué)時(shí)）（1）掌握旋轉(zhuǎn)式、壓力式、散熱式、聲學(xué)和光學(xué)等風(fēng)速測(cè)量?jī)x器的工作原理； （2）了解各類風(fēng)速測(cè)量?jī)x器的適用條件及誤差；重點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)式、散熱式、聲學(xué)風(fēng)速測(cè)量?jī)x器的工作原理難點(diǎn)：散熱式、聲學(xué)風(fēng)速測(cè)量?jī)x器的風(fēng)速計(jì)算第9章 降水、積雪和蒸發(fā)的測(cè)量（3學(xué)時(shí)）9.1降水量的測(cè)量（2學(xué)時(shí)）（1）掌握降水量、降水強(qiáng)度的定義；（2）掌握雨量筒、翻斗式、虹吸式、稱重式雨量計(jì)的工作原理； （3）理解電學(xué)和光學(xué)雨量計(jì)的工作原理；（4）理解降水測(cè)量中的誤差；重點(diǎn)：雨量筒、翻斗式、虹吸式、

11、稱重式雨量計(jì)的工作原理難點(diǎn)：電學(xué)和光學(xué)雨量計(jì)的工作原理9.2積雪深度的測(cè)量（0.5學(xué)時(shí)）（1）掌握雪深的人工測(cè)量方法；（2）掌握超聲雪深傳感器的工作原理； 重點(diǎn)：超聲雪深傳感器的工作原理難點(diǎn)：超聲雪深傳感器的工作原理9.3蒸發(fā)量的測(cè)量（0.5學(xué)時(shí)）（1）了解蒸發(fā)量的測(cè)量誤差； （2）掌握蒸發(fā)量的定義；（3）掌握小型蒸發(fā)器的測(cè)量方法及結(jié)構(gòu)；（4）掌握E601B型蒸發(fā)器的自動(dòng)測(cè)量原理及結(jié)構(gòu)；重點(diǎn)：小型蒸發(fā)器和E601B型蒸發(fā)器的測(cè)量原理難點(diǎn)： E601B型蒸發(fā)器的測(cè)量原理第10章 輻射能和日照時(shí)數(shù)的測(cè)量（4學(xué)時(shí)）10.1輻射能的測(cè)量（3學(xué)時(shí)）（1）理解輻射基本物理量的定義；（2）掌握氣象輻射觀測(cè)項(xiàng)

12、目的定義和符號(hào)； （3）掌握熱電式輻射傳感器的測(cè)量原理；（4）掌握各類氣象輻射觀測(cè)項(xiàng)目的測(cè)量?jī)x器結(jié)構(gòu)及其工作原理；（5）了解各種輻射觀測(cè)儀器的安裝要求；重點(diǎn)：直接輻射、總輻射、散射輻射、全輻射、凈輻射和長(zhǎng)波輻射的測(cè)量原理難點(diǎn)：熱電式輻射傳感器的測(cè)量原理10.2日照時(shí)數(shù)的測(cè)量（1學(xué)時(shí)）（1）掌握日照時(shí)數(shù)的定義；（2）理解可照時(shí)數(shù)的定義（3）掌握暗筒式、聚焦式和雙金屬片日照計(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理；（4）了解光電式日照傳感器的工作原理；重點(diǎn)：日照時(shí)數(shù)的定義，暗筒式、聚焦式和雙金屬片日照計(jì)的工作原理難點(diǎn)：暗筒式、聚焦式和雙金屬片日照計(jì)的工作原理第11章 自動(dòng)氣象站（3學(xué)時(shí)）11.1自動(dòng)氣象站的硬件結(jié)構(gòu)與設(shè)

13、計(jì)（1學(xué)時(shí)）（1）了解自動(dòng)站外部設(shè)備的架構(gòu)；（2）理解數(shù)據(jù)采集器工作原理（3）掌握自動(dòng)站氣象傳感器的工作原理；重點(diǎn)：自動(dòng)站氣象傳感器的工作原理、數(shù)據(jù)采集器工作原理難點(diǎn)：自動(dòng)站氣象傳感器的工作原理11.2自動(dòng)站軟件與數(shù)據(jù)處理（1學(xué)時(shí)）（1）了解自動(dòng)站軟件組成；（2）理解自動(dòng)站數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法；（3）掌握自動(dòng)站數(shù)據(jù)采樣和過濾方法；重點(diǎn)：自動(dòng)站數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法、自動(dòng)站數(shù)據(jù)采樣和過濾方法難點(diǎn)：自動(dòng)站數(shù)據(jù)采樣和過濾方法11.3邊界層探測(cè)（1學(xué)時(shí)）（1）了解邊界層系留探空系統(tǒng)；（2）理解風(fēng)廓線雷達(dá)和微波輻射計(jì)探測(cè)原理；重點(diǎn)：風(fēng)廓線雷達(dá)和微波輻射計(jì)探測(cè)原理難點(diǎn)：風(fēng)廓線雷達(dá)和微波輻射計(jì)探測(cè)原理第12章 高空風(fēng)

14、的探測(cè)（4學(xué)時(shí)）12.1氣象氣球（1學(xué)時(shí)）（1）了解氣象氣球的類型；（2）理解氣象氣球的運(yùn)動(dòng)特征；（3）掌握氣球升速的計(jì)算方法；重點(diǎn)：氣象氣球的運(yùn)動(dòng)和升速難點(diǎn)：氣球升速的計(jì)算方法12.2氣球位置的確定（1學(xué)時(shí)）（1）掌握光學(xué)經(jīng)緯儀的測(cè)量原理；（2）掌握無線電經(jīng)緯儀的測(cè)量原理；（3）掌握測(cè)風(fēng)雷達(dá)的測(cè)量原理；（4）理解GPS的測(cè)風(fēng)原理；重點(diǎn)：經(jīng)緯儀、測(cè)風(fēng)雷達(dá)和GPS的測(cè)風(fēng)原理難點(diǎn)：GPS的測(cè)風(fēng)原理12.3高空風(fēng)的計(jì)算（2學(xué)時(shí)）（1）掌握單點(diǎn)測(cè)風(fēng)法和基線測(cè)風(fēng)法；（2）理解導(dǎo)航測(cè)風(fēng)法；（3）掌握規(guī)定高度風(fēng)和合成風(fēng)的計(jì)算重點(diǎn)：?jiǎn)吸c(diǎn)測(cè)風(fēng)法和基線測(cè)風(fēng)法，規(guī)定高度風(fēng)和合成風(fēng)的計(jì)算難點(diǎn)：規(guī)定高度風(fēng)和合成風(fēng)的計(jì)算

15、第13章 高空溫壓濕的探測(cè)（3學(xué)時(shí)）13.1無線電探空儀（1學(xué)時(shí)）（1）掌握機(jī)械式探空儀的組成和測(cè)量原理；（2）掌握數(shù)字式探空儀的組成和測(cè)量原理；（3）理解GPS探空儀的測(cè)量原理；重點(diǎn)：機(jī)械式和數(shù)字式探空儀的組成和測(cè)量原理難點(diǎn)：數(shù)字式探空儀的測(cè)量原理13.2高空溫壓濕的測(cè)量（1學(xué)時(shí)）（1）了解探測(cè)的準(zhǔn)備過程；（2）掌握探測(cè)的實(shí)施過程；（3）理解探測(cè)記錄的處理原理；重點(diǎn)：高空溫壓濕探測(cè)的全過程難點(diǎn)：探測(cè)記錄的處理13.3探空儀測(cè)量的誤差和比對(duì)（1學(xué)時(shí)）（1）了解探空儀的誤差水平和來源；（2）了解探空儀比對(duì)的實(shí)施方法及數(shù)據(jù)分析方法；重點(diǎn)：探空儀的誤差和比對(duì)實(shí)施方法難點(diǎn)：探空儀比對(duì)數(shù)據(jù)分析方法 第1

16、4章 被動(dòng)式大氣遙感（3學(xué)時(shí)）14.1電磁波傳輸基礎(chǔ)知識(shí)（1學(xué)時(shí)）（1）了解電磁波波譜；（2）理解電磁波在大氣中的折射、散射、吸收和衰減；（3）理解電磁波的多普勒效應(yīng)；重點(diǎn)：電磁波在大氣中的折射、散射、吸收和衰減難點(diǎn)：電磁波在大氣中的折射和散射原理14.2天氣雷達(dá)遙感（1學(xué)時(shí)）（1）掌握天氣雷達(dá)構(gòu)成和基本工作原理；（2）理解天氣雷達(dá)參數(shù)和雷達(dá)氣象方程；（3）了解雷達(dá)探測(cè)氣象目標(biāo)特性及多普勒速度譜分析方法；重點(diǎn)：天氣雷達(dá)構(gòu)成、基本原理、雷達(dá)參數(shù)和雷達(dá)氣象方程難點(diǎn)：雷達(dá)參數(shù)和雷達(dá)氣象方程14.3激光雷達(dá)、RASS系統(tǒng)和GNSS系統(tǒng)（1學(xué)時(shí)）（1）了解激光雷達(dá)種類、遙感原理及其氣象應(yīng)用；（2）了解聲

17、雷達(dá)和RASS系統(tǒng)遙感原理及其氣象應(yīng)用；（3）了解GNSS遙感原理及其氣象應(yīng)用；重點(diǎn)：激光雷達(dá)、RASS和GNSS的遙感原理及應(yīng)用難點(diǎn)：激光雷達(dá)、RASS和GNSS的遙感原理第15章 主動(dòng)式大氣遙感（3學(xué)時(shí)）15.1氣象衛(wèi)星基礎(chǔ)知識(shí)（1學(xué)時(shí)）（1）了解基本輻射量及輻射定律；（2）了解氣象衛(wèi)星發(fā)展歷史及主要遙感儀器；（3）掌握氣象衛(wèi)星軌道及其相關(guān)參數(shù)；重點(diǎn)：氣象衛(wèi)星軌道及其相關(guān)參數(shù)難點(diǎn)：氣象衛(wèi)星軌道參數(shù)和輻射定律15.2可見光、紅外和微波遙感原理（1學(xué)時(shí)）（1）了解可見光遙感方程及氣象應(yīng)用；（2）了解紅外遙感方程及氣象應(yīng)用；（3）了解微波遙感方程及氣象應(yīng)用；重點(diǎn)：遙感方程及氣象應(yīng)用難點(diǎn)：遙感方程的理解15.3氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)的接收和處理（1學(xué)時(shí)）（1）了解極軌和靜止衛(wèi)星資料接收系統(tǒng)；（2）理解氣象衛(wèi)星資料預(yù)處理流程；（3）了解氣象衛(wèi)星產(chǎn)品的應(yīng)用；重點(diǎn)：衛(wèi)星資料接收系統(tǒng)、資料預(yù)處理流程和產(chǎn)品應(yīng)用難點(diǎn)：氣象衛(wèi)星資料預(yù)處理流程 四、課程考核（1）作業(yè)等：作