農業(yè)氣象學實驗報告

1、實驗一、太陽輻射與光照強度的觀測實驗目的：1. 了解輻射表、多探頭照度計的構造原理；掌握太陽總輻射、凈輻射和光照強度的觀測方法。2. 掌握太陽輻射傳感器、多探頭照度計測定太陽總輻射、凈輻射和光照強度的原理和方法。儀器、設備：tbq-2天空輻射表、tbb-1凈輻射表、太陽輻射電流表、zds-10f系列多探頭自動換檔數字式照度計、導線設備參數：tbq-2天空輻射表靈敏度：10.549um/wm2tbb-1凈輻射表靈敏度：9.124um/wm2（白天）、9.11um/wm2（夜晚）太陽輻射電流表：輻射瞬時值（瓦/平方米）=顯示值1000/靈敏度系數實驗原理與步驟：1、 太陽總輻射、凈輻射的觀測（1）

2、 tbq-2天空輻射表原理與安裝 1.tbq-2天空輻射表構造原理： 該表用來測量光譜范圍為0.3-3m的太陽總輻射，也可用來測量入射到斜面上的太陽輻射，如感應面向下可測量反射輻射，如加遮光環(huán)可測量散射輻射。因此，它可廣泛應用于太陽能利用、氣象、農業(yè)、建筑材料老化及大氣污染等部門做太陽輻射能量的測量。tbb-1凈輻射表用來測量太陽輻射及地面輻射的凈差值。它的測量范圍為0.33m的短波輻射和350m的地球輻射。tbq-2天空輻射表的工作原理：該表為熱電效應原理，感應元件采用繞線電鍍式多接點熱電堆，其表面涂有高吸收率的黑色涂層。熱接點在感應面上，而冷結點則位于機體內，冷熱接點產生溫差電勢。在線性范

3、圍內，輸出信號與太陽輻照度成正比。為減小溫度的影響則配有溫度補償線路，為了防止環(huán)境對其性能的影響，則用雙層石英玻璃罩，罩是經過精密的光學冷加工磨制而成的。2.tbq-2天空輻射表的安裝與使用： 該表應安裝在四周空曠，感應面以上沒有任何障礙物的地方。然后將輻射表電纜插頭正對北方，調整好水平位置，將其牢牢固定，再將總輻射表輸出電纜與記錄器相連接，即可觀測。最好將電纜牢固地固定在安裝架上，以減少斷裂或在有風天發(fā)生間歇中斷現象。 （二）tbb-1凈輻射表原理與安裝 1.tbb-1凈輻射表構造原理：tbb-1凈輻射表用來測量太陽輻射及地面輻射的凈差值。它的測量范圍為0.33m的短波輻射和350m的地球輻

4、射。 tbb-1凈輻射表的工作原理：該表的工作原理為熱電效應原理，感應部分是由康銅及鍍銅組成的熱電堆，熱電堆的上下兩個面緊貼著涂有無光黑漆的感應面，由于上下感應面吸收輻照度不同，因此熱電堆兩端產生溫差，其輸出電動勢與感應面黑體所接收的輻照度差值成正比，當太陽輻射大于地面輻射時輸出為正，反之為負。為了防止惡劣環(huán)境的影響及保護感應面，該表裝有即能透過長波輻射、又能透過短波輻射的聚乙烯薄膜罩。2. tbb-1凈輻射表的安裝與使用： 該表可安裝在專用臺柱上，也可臨時裝在三角架上，如果安裝在臺柱上，要用兩個夾子將表面固定，使感應面離地高度為1.5米，調節(jié)水平泡使其處于水平位置，擰緊夾子。表的輸出電纜線連

5、接到記錄儀的輸入端即可測量。 （三） 觀察與記錄（1）在太陽直射輻射不被遮蔽的開闊處，安裝好tbq-2天空輻射表、tbb-1凈輻射表，調整使儀器感應面成水平位置。輻射電流表安裝在輻射表的北面，其距離應使觀測者讀數時不遮擋天空輻射表。（2）分別將tbq-2天空輻射表、tbb-1凈輻射表的2根導線與輻射電流表的（+）、（-）端連接好，待儀器穩(wěn)定后即可開始測量。（3）測量總輻射照度時，把tbq-2天空輻射表頭部的金屬罩取下，經3-5s后即可從電流表上讀取數值；測量凈輻射照度時，把tbb-1凈輻射表頭部的兩個金屬罩取下，經3-5s后即可從電流表上讀取數值；分別記錄10:30、11:10、11:50、1

6、2:30、13:10、13:50（每隔四十分鐘）時的太陽總輻射、凈輻射。（4）把上述輻射電流表上的數值按儀器使用說明書中的公式換算成輻射照度。2、 光照強度的觀測（1） zds-10f系列多探頭自動換檔數字式照度計原理 1.zds-10f系列多探頭自動換檔數字式照度計工作原理：光電池是把光能直接轉換成電能的光電元件。當光線射到硒光電池表面時，入射光透過金屬薄膜4到達半導體硒層2和金屬薄膜4的分界面上，在界面上產生光電效應。產生電位差的大小與光電池受光表面上的照度有一定的比例關系。這時如果接上外電路，就會有電流通過，電流值從以勒克斯（lx）為刻度的微安表上指示出來。光電流的大小取決于入射光的強弱

7、和回路中的電阻。照度計設有自動變檔裝置，如讀數大于1999時，則倍率指示箭頭自動上跳一檔，如讀數小于100時，則下跳一檔。 2.zds-10f系列多探頭自動換檔數字式照度計使用方法：1) 把標有a、b字樣的傳感器探頭，分別插入儀器面板上的input（輸入）a、b插孔；2) 將照度計面板左上側的power開關由off位置撥到on位置，此時儀器電源接通，顯示器上出現3個0；3) 照度計面板右上側有一個傳感器select開關，開關置于a時，則對傳感器a的照度進行測量，以此類推；4) 打開傳感器探頭的遮光罩；5) 讀取照度計顯示的數值，并乘以顯示器右側箭頭指示的倍率，即得實際照度值。 （二） 觀察與記

8、錄在太陽直射輻射不被遮蔽的開闊處，安裝好zds-10f系列多探頭自動換檔數字式照度計，調整使光電池表面向上水平放置。按上述使用方法操作，打開電源-打開蓋子-讀數-關電源-蓋蓋子，分別記錄10:30、11:10、11:50、12:30、13:10、13:50（每隔四十分鐘）時的光照強度。 實驗結果 10:3011:1011:5012:3013:1013:50太陽總輻射（w/m2）176.3337.5317.6202.9193.4420.9凈輻射（w/m2）120.6206.0203.9129.3121.7252.1光照強度(lx)191003450032800216002050042000 實驗

9、分析圖1圖21.太陽總輻射、凈輻射的日變化 太陽總輻射、凈輻射從10點半到14點大體上呈升高、降低、升高的趨勢，且在13點50左右達到最大值。這是由于觀測當天的天氣原因（云）以及觀測時間較短所導致的現象，正確的變化趨勢應該是呈先升高后降低的趨勢，且在正午達到最大值。由于清晨太陽未完全升起、大氣透明度低等因素，輻射比較弱；隨著太陽的升起、大氣透明度增加，輻射逐漸增強直至太陽高度角最大時，輻射最強；再隨時間推移，輻射減弱?？傒椛?、凈輻射與太陽高度角呈正相關。2.光照強度日變化由實驗結果可知，光照強度隨時間的變化，先升高后降低又升高，同樣是由于觀測當天的天氣原因（云）以及觀測時間較短所導致的，正確的

10、變化趨勢應該是呈先升高后降低的趨勢，因為光照強度也和太陽高度角呈正相關，而太陽高度角在10點到15點是先增加后降低。實驗二、空氣溫度與濕度的觀測實驗目的：1 了解溫度表與溫度計的構造原理；掌握氣溫與地溫的觀測方法。2 掌握百葉箱通風干濕表、機械式通風干濕表測定空氣濕度的原理及方法；3 掌握空氣濕度的查算方法。儀器、設備：1. 小百葉箱，干濕球溫度表，最高溫度表，最低溫度表。蒸餾水、紗布；2. 地面溫度表，地面最高溫度表，地面最低溫度表，曲管地溫表；3. 通風干濕表。實驗原理與步驟：一、 空氣溫度與濕度的觀測（一） 百葉箱的構造原理與箱內儀器的安裝1 百葉箱的構造原理：百葉箱是安置測定溫、濕儀器

11、用的防護設備 。它的作用是防止太陽對儀器的直接輻射和地面對儀器的反射輻射，保護儀器免受強風、雨、雪等的影響，并使儀器感應部分有適當的通風，能真實地感應外界空氣溫度和濕度的變化。2 百葉箱的安裝：百葉箱應水平地固定在一個特制的支架上。支架應牢固地埋入地下，頂端約高出地面125厘米；埋入地下的部分，要涂防腐油。架子可用木材或角鐵制成。百葉箱裝在架子上，用角鐵和螺絲寄固定。多強風的地方，還須在四個箱角上鐵絲纖繩。箱門朝正北。3 百葉箱內儀器的安裝：干濕球溫度表是由兩支型號完全一樣的溫度表組成。溫度表是根據水銀（酒精）熱脹冷縮的特性制成的。分感應球部、毛細管、刻度磁板、外套管四個部分。在小百葉箱的底板

12、中心，安裝一個溫度表支架，干濕球溫度表垂直懸掛在支架兩側的環(huán)內，球部向下，干球在東，濕球在西，球部中心距地面1.5米高。濕球溫度表球部包扎一條紗布，紗布的下部浸到一個帶蓋的水杯內。杯口距濕球球部約3厘米，杯中盛蒸餾水，供濕潤濕球紗布用。濕球包扎紗布時，要把濕球溫度表從百葉箱內拿出，先把手洗干凈后，再用清潔的水將溫度表的感應部分洗凈，然后將長約10厘米的新紗布在蒸餾水中浸濕，使上端服貼無縐折地包卷在水銀球上（包卷紗布的重疊部分不要超過球部圓周的1/4）；包好后，用紗線把高出球部上面的紗布扎緊，再把球部下面的紗布緊靠著球部扎好（不要扎得過緊），并剪掉多作的紗線 。 （二） 觀測與記錄：1 觀測程序

13、：分別記錄10:30、11:10、11:50、12:30、13:10、13:50（每隔四十分鐘）時的觀測數據，觀測順序是：干球、濕球溫度表，最低溫度表酒精柱 ，最高溫度表，最低溫度表游標，調整最高、最低溫度表，溫度計和濕度計讀數并作時間記號。2 各種溫度表讀數要準確到0.1。溫度在0以下時，應加負號“-”，讀數記入觀測薄相應欄內。3 溫度表讀數時應注意：1) 避免視差 觀測時必須保持視線和水銀柱頂端齊平。2) 動作要迅速 讀數力求敏捷，盡量縮短停留時間，并且勿使頭、手和燈接近球部，不要對著溫度呼吸。3) 注意復讀 避免發(fā)生誤讀或顛倒零上、零下的差錯。 二、 通風干濕表的觀測通風干濕表攜帶方便，

14、精確度高，是一種常用于野外考察或小氣候觀測時測定空氣溫度和濕度的良好儀器。1 構造原理其作用和原理與百葉箱干濕球溫度表一樣，主要不同之處，也是它的優(yōu)點，即它利用機械（或電動）通風裝置，使流經溫度表球部的風速恒定為23m/s。儀器表面磨光和全部鍍鎳或鉻，是很好的反射體。溫度表的球部有雙層輻射防護管保護，能很好地減輕熱傳導的影響。因此，通風干濕表可以露天裝置，也可以在陽光下進行觀測。通風干濕表的構造如圖所示，干濕球溫度表被默寫在金屬框架上，溫度表的球部在雙層輻射防護外套管和內套管的里面，內外套管借三通管和中心管與風扇相通。用插入圓頂上特制的鑰匙上發(fā)條，以開支風扇?？諝庥蓛忍坠苓M入，經過中心管、再從

15、風扇圓頂下邊沿的縫隙排出。儀器的附件有：濕潤紗布用的玻璃滴管和銅夾，保護風扇不受外面風影響的防風罩，懸掛儀器用的掛鉤。2 安裝 觀測前先把儀器懸掛好，儀器感應部分離地面的高度根據需要而定。觀測高度在0.5m以上時，儀器應垂直懸掛；觀測高度在0.5m以下時，應與地面平行放置，溫度瑤球部向著迎風面。3 觀測和記錄 通風干濕表在正式觀測前4分鐘必須按下列步驟完成準備工作：1) 濕潤濕球紗布 用滴管吸滿蒸餾水，然后倒置，管口向上，一手放開銅夾，一手輕壓橡皮囊，使管中水面恰達玻璃管上端的標志處，用銅夾夾緊橡皮管，再將滴管插入濕球的防護內管，使之濕潤濕球紗布，約5秒，即放松銅夾，使玻璃管中的水全部流回橡皮

16、囊內，再小心地抽出滴管。2) 上發(fā)條通風 上發(fā)條時要小心，不要上滿，要留一兩轉余地，以免折斷發(fā)條。3) 懸掛儀器 將儀器仔細地掛在預先旋入木樁的金屬桿上。4) 觀測 儀器安裝好后，經過4分鐘就可以觀測（正點觀測），觀測的順序和注意事項與百葉箱干溫度表相同，此外，還應注意以下幾點：a) 觀測時，觀測員不要與儀器找茬靠得太近，不要用手接觸儀器；b) 風速4m/s時，應將防風罩套在風扇口風向一側，其開口方向與風扇的旋轉方向一致，不影響風扇的正常旋轉。三、 地溫的觀測（一） 觀測地段與儀器安裝1 地面和淺層地溫的觀測地段，設在觀測場內南面平整出的裸地上，地段面積為2x4平方米，地表疏松、平整、無草，并

17、與觀測場整個地面相平。2 地面三支溫度表須水平地安放在地段中央偏東的地面，按0厘米、最低、最高的順序自北向南平行排列，感應部分向東，并使其位于南北向的一條直線上，表間相隔約5厘米；感應部分及表身，一半埋入土中，一半露出地面。埋入土中部分的感應部分與土壤必須密貼，不可留有空隙；露出地面部分的感應部分和表身，要保持干凈。3 曲管地溫表安置在地面最低溫度表的西邊約20厘米處，按5，10，15，20厘米度順序由東向西排列，感應部分向北，表間相隔約10厘米；表身與地面成45度夾角，各表表身應沿東西向排齊 。安裝時，須按上述要求，先在地面劃出安裝位置，然后挖溝。表身露出地面的溝壁（稱南壁）呈東西向，長約4

18、0厘米，溝壁往下向北傾斜，與溝沿成45度坡；溝的北壁呈垂直面，北沿距南沿寬20多厘米；溝底為階梯形，由東至西逐漸加深，每階距地面垂直深度分別為5，10，15，20厘米，長約10厘米。溝坡與溝底的土層要壓緊。然后安放地溫表，使表身背部和感應部分的底部與土層緊貼，各表的深度、角度和距離均符合安裝要求，再用土將溝填平。填土時，土層也須適度培緊，使表身與土壤間不留空隙。整個安裝過程，動作應輕巧和緩，以免損壞儀器。（二） 觀測和記錄1 分別觀測記錄10:30、11:10、11:50、12:30、13:10、13:50（每隔四十分鐘）時5，10，15，20厘米地溫表和地面溫度表的觀測數據；地面最高、最低溫

19、度表于13:50時觀測一次 。各種地溫表觀測讀數要準確要0.1，溫度在0以下時，記錄前須加負號“-”。2 觀測時，按0厘米、最低、最高和5，10，15，20厘米地溫的順序讀數。觀測地面溫度時，應俯視讀數，不準把地溫表取離地面。讀數記入觀測簿相應欄 。實驗結果空氣溫度和濕度觀測表百葉箱時間10:3011:1011:5012:3013:1013:50合計平均計數計數計數計數計數計數百葉箱干球（）27.929.228.227.227.327.5167.327.9百葉箱濕球（）23.224.023.723.123.623.5141.123.5 最高溫度（）-30.0-最低溫度（）-25.1-水汽壓24

20、.625.625.624.826.225.8152.625.4 相對濕度65636769727067.7露點溫度20.821.521.521.021.821.6通風干濕表時間10:3011:1011:5012:3013:1013:50合計平均計數計數計數計數計數計數通風干濕表干球（） 28.227.627.427.027.2 27.0164.427.4通風干濕表濕球（） 25.022.722.423.623.823.8141.323.6水汽壓29.524.524.026.927.227.3159.426.6相對濕度77666675757772.7露點溫度23.820.820.422.322.5

21、22.6地溫觀測表時間10:3011:1011:5012:3013:1013:50合計平均讀數讀數讀數讀數讀數讀數-地面溫度0厘米25.226.627.026.026.527.6158.926.5最高-27.0-最低-25.4-淺層地溫5厘米24.524.925.225.024.724.5148.824.810厘米24.024.424.424.524.524.3146.124.415厘米23.523.423.623.723.923.6141.723.6 20厘米23.023.023.023.023.223.0138.223.0 實驗分析圖3 圖4圖51.由實驗結果和圖1可知，百葉箱干濕表和通風

22、干濕表測得的空氣溫度和濕度數據近似相等 。2.日出后，地面開始吸收輻射熱量，地面溫度整體呈上升趨勢 。3.隨著深度增加，淺層地溫逐漸降低，且淺層地溫隨時間變化溫度變化幅度??；淺層20cm地溫隨時間變化溫度基本不發(fā)生變化。實驗三 降水量與蒸發(fā)量的觀測實驗目的：掌握降水量與蒸發(fā)量的觀測方法。實驗儀器與設備：雨量器、小型蒸發(fā)器、量杯。實驗內容與步驟：一、 雨量器 雨量器由承水器（漏斗）、儲水筒（外筒）、儲水瓶組成，并配有與其口徑成比例的專用量杯。（一） 安裝 安置在觀測場內固定架子上。器口保持水平，距地面高度70厘米。 （二） 觀測和記錄安裝后觀測最后一次即13:50時的降水量。在觀測時要換取儲水瓶

23、，把換下的儲水瓶取回室內（降水很小或已停止時，也可在觀測場內），將水倒入量杯（注意倒凈）。然后，用食指和姆指夾住量杯上端，使其自由下垂（或將量杯放在水平的桌面上），視線與水面平齊，以水凹面最低入為準，讀得的刻度數即為降水量，記入觀測簿中該時降水量定時欄。 二、小型蒸發(fā)器（一） 構造與安置 小型蒸發(fā)器為一口徑20厘米、高約10厘米的金屬圓盆。 在觀測場內的安置地點豎一圓柱，柱頂安一圈架，將蒸發(fā)器安放其中。蒸發(fā)器口緣保持水平，距地面高度為70厘米。（二） 觀測和記錄1 測量當天10:30注入的20毫米清水（即今日原量）經200分鐘蒸發(fā)剩余的水量記入觀測簿余量欄。 蒸發(fā)量=原量+降水量-余量2 蒸發(fā)

24、器內的水量全部蒸發(fā)完時，記為20.0（如原量為30.0毫米，記為30.0）。此種情況應避免發(fā)生，平時要注意蒸發(fā)狀況，增加原量。3 因降水或其它原因，致使蒸發(fā)量測定值成負值時，記為0.0。 實驗結果 降水量 13:50合計（mm）00蒸發(fā)量（小型）原量（mm）余量（mm）降水量（mm）蒸發(fā)量（mm）2019.200.8實驗分析實驗當天無降雨，天氣多云，顧蒸發(fā)量較小實驗四、氣壓和風的觀測實驗目的1 學會用空盒氣壓表觀測氣壓的方法；2 學會輕便風向風速表的觀測方法。儀器、設備 空盒氣壓表、dj-8輕便風向風速表。實驗內容與步驟一、氣壓的測定1 空盒氣壓表的構造原理 空盒氣壓表由感應部分、傳動放大部分

25、和指示部分組成。1) 感應部分：是一組有彈性的密閉圓形金屬空盒，盒內近似真空，盒的兩面都有波紋，用以增大空盒的彈性?？蘸薪M的一端與傳動放大部分聯接，另一端則固定在金屬板上。大氣壓力作用于空盒上時，空盒壓縮。當空盒彈力與大氣壓力相平衡時，空盒就保持一定的形狀，指針指出相應的氣壓值。當大氣壓力發(fā)生變化時，空盒就發(fā)生形變，指針位置也相應發(fā)生移動。2) 傳動放大部分：由傳動桿、水平軸，短杠桿、長杠桿和指針軸組成。感應部分的微小變化，經過這一裝置可以放大一百倍以上，以帶動指針指示出氣壓值。3) 指示部分：由指針、刻度盤和附屬溫度麥組成。刻度盤示度一般為600800mm，最小分度為o5mm。氣壓增大時，空盒被壓縮，經過傳動部分帶動指針，向右偏轉，氣壓示度升高，氣壓減小時，空盒向外擴張，帶動指針向左偏轉，氣壓示度降低。為讀取儀器溫度，有的空盒氣壓表還付裝了溫度表。2 觀測與記錄 儀器放置水平后打開盒蓋，先讀附屬溫度，準確到0.1，然后輕敲盒面(克服機械摩擦)，待指針靜止后再讀數。讀數時視線必須與刻度盤平面垂直，精確到小數一位，復讀后關好盒蓋。二、風的測定風的觀測包括風向與風速。由于風向和風速隨時間的變化很大，瞬時值缺乏代表性，所以