气象仪器仪表
气象仪器仪表用于地面气象观测
提到“地面气象观测”，人们一般会想到四四方方的气象观测场，洁白的百叶箱、温度计、风向标等，并把这些理解为地面的观测。不过这样理解并不全面，因为天上的云、大气中的声、光、电等天气现象，也都属于地面气象观测的范围。所以地面气象观测的定义应为：利用气象仪器和目力，对靠近地面的大气层的气象要素值，以及对自由大气中的一些现象进行观测。
地面气象观测的内容很多，包括气温、气压、空气湿度、风向风速、云、能见度、天气现象、降水、蒸发、日照、雪深、地温、冻土、电线结冻等。
地面气象观测的许多项目都是通过固定在观测场内的各种仪器进行的，所以气象站的站址和观测场地的选择以及维护，仪器的安装是否正确，都对资料的代表性、准确性和比较性有极大的影响。
一般说来，气象台站的地址应选在能代表其周围大部分地区天气、气候特点的地方，并且尽量避免小范围和局部环境的影响，同时应当选在当地最多风向的上风方，不要选在山谷、洼地、陡坡、绝壁上。观测场要求四周平坦空旷并能代表周围的地形，观测场附近不应有任何物体。孤立、不高的个别障碍物离观测场的距离，至少要在障碍物高度的三倍以上；宽大、密集、成片的障碍物，距离要在障碍物高度的十倍以上。观测场周围十米范围内不能种植高杆作物，以保证气流畅通。气象台站的房屋一般应建在观测场的北面。另外，一个气象台站建成之后，要长期稳定，不要轻易搬家，因为轻易搬家不仅会影响观测资料的连续性，影响使用，还会造成很大浪费。
建立地面气象观测是一项非常重要的工作，它是整个气象工作的基础，是气象台站掌握当地天气实况，索取气象资料的主要手段。在我国，从平原到山区，从沙漠到海岛，已经建立起了数千个气象台站，把全国这些气象台站的气象资料收集在一起，就可以了解中国范围内的天气、气候状况。
气温的测量 气温是衡量空气冷热程度的物理量，表示空气分子运动的平均动能的大小。我们通常用摄
氏温标（t）来表示，也有用华氏温标（F）表示的，理论研究工作中常用绝对温度（T）表示，其换算关系为：
t = 5*( F─32 ) /9t = T ─ 273.15
地面气温一般指距地面1.25—2.0米处的大气温度。测量时，为了防止太阳辐射对观测值的影响，测温仪器必须放在百叶箱或防辐射罩内，并且还要满足测量元件有良好的通风条件。
测量气温的仪器常用的有LV温度传感器、LV智能温度传感器。
气压的测量 气压是大气压强的简称，其数值等于单位面积上从地面直至大气顶的垂直气柱的重量。国际单位制中，压强的单位是帕斯卡，简称帕，气象部门采用百帕作为气压单位。历史上也曾用毫巴（即千分之一巴）和毫米水银柱作为气压单位，其换算关系如下：
1百帕=1毫巴=3/4毫米水银柱
气象站气压表高度处测到的大气压强，称为本站气压，属于地方气候资料之一。由于各测站海拔高度不同，本站气压不便于比较，为了绘制地面天气图，需要将本站气压换算到相当于海平面高度上的气压值，我们称之为海平面气压。
目前气象台站普遍使用的测量气压的仪器有水银气压表和数字气压表、气压传感器LV。
湿度的测量 湿度表示空气中水汽的含量或干湿程度，在气象观测中常用水汽压、相对湿度和露点温度三种物理量表示。
1） 水汽压（e）：是水汽在大气总压力中的分压力。它表示了空气中水汽的绝对含量的大小，以毫巴为单位。空气吸收水汽有一定限量，达到了限量就不再吸收，这个限量叫“饱和点”。空气中水汽达到饱和点时的水汽压，称为饱和水汽压（或称最大水汽张力）。饱和水汽压是温度的函数，随温度升高而增大。在同一温度下，纯冰面上的饱和水汽压要小于纯水面上的饱和水汽压。
2） 相对湿度（rh）：湿空气中实际水汽压e与同温度下饱和水汽压E的百分比，即
rh =（e/E）* 100%
相对湿度的大小能直接表示空气距离饱和的相对程度。空气完全干燥时，相对湿度为零。相对湿度越小，表示当时空气越干燥。当相对湿度接近于100%时，表示空气很潮湿，越接近于饱和。
3） 露点（或霜点）温度：指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。形象地说，就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。露点温度本是个温度值，可为什么用它来表示湿度呢？这是因为，当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点温度相同；当水汽未达到饱和时，气温一定高于露点温度。所以露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。
地面风的测量 风是空气流动时产生的一种自然现象。空气流动有上下流动和左右流动，上下流动为垂直运动，也叫对流；左右流动为水平运动，也就是风。风是一个矢量，用风向和风速表示。地面风指离地平面10─12米高的风。风向指风吹来的方向，一般用16个方位或360°表示。以360°表示时，由北起按顺时针方向度量。风速指单位时间内空气的水平位移，常以米/秒、公里/小时、海里/小时表示。1805年英国人F·蒲福根据风对地面（或海面）物体的影响，提出风力等级表，几经修改后得下表。目测风时，根据风力等级表中各级风的特征，即可估计出相应的风速。
蒲福风力等级表
风力等级
名称
相当于开阔平坦地面10米高处风速
浪高
陆上物理征象
米/秒
公里/时
海里/时
（米）
0
静风
0－0.2
<1
<1
－
静，烟直上。
1
软风
0.3－1.5
1－5
1－3
0.1
烟能表示风向，但风向标尚不能指示风向。
2
轻风
1.6－3.3
6－11
4－6
0.2
人面感觉有风，树叶有微响，风向标能随风转动。
3
微风
3.4－5.4
12－19
7－10
0.6
树叶与微枝摇动不息，旌旗展开。
4
和风
5.5－7.9
20－28
11－16
1.0
灰尘和碎纸扬起，小树枝摇动。
5
清劲风
8.0－10.7
29－38
17－21
2.0
有叶的小树枝摇动，内陆水面有小波浪。
6
强风
10.8－13.8
39－49
22－27
3.0
大树枝摇动，电线呼呼有声，打伞困难。
7
疾风
13.9－17.1
50－61
28－33
4.0
全树摇动，逆风步行感到困难。
8
大风
17.2－20.7
62－74
34－40
5.5
树枝折断，逆风行进阻力甚大。
9
烈风
20.8－24.4
75－88
41－47
7.0
发生轻微的建筑破坏。
10
狂风
24.5－28.4
89－102
48－55
9.0
内陆少见，有些树木拔起，建筑物破坏较重。
11
暴风
28.5－32.6
103－117
56－63
11.5
极少遇到，伴随着广泛的破坏。
12
飓风
?32.7
?118
?64
14.0
（1）风向测量仪器：风向标是一种应用最广泛的测量风向仪器的主要部件，由水平指向杆、尾翼和旋转轴组成。在风的作用下，尾翼产生旋转力矩使风向标转动，并不断调整指向杆指示风向。
（2） 风速测量仪器：a）
风速风向仪是应用最广泛的一种，由三个半球形或抛物形空杯，都顺一面均匀分布在一水平支架上，支架与转轴相连。在风力作用下，风杯绕转轴旋转，其转速正比于风速。转速可以用电触点、测速发电机、齿轮或光电计数器等记录。b）桨叶式风速表是由若干片桨叶按一定角度等间隔地装置在一铅直面内，能逆风绕水平轴转动，其转速正比于风速。桨叶有平板叶片的风车式和螺旋桨式两种。最常见的是由三叶式螺旋桨，装在形似飞机机身的流线形风向标前部，风向标使叶片旋转平面始络对准风的来向。c）热力式风速表是被电流加热的细金属丝或微型球体电阻，放置在气流中，其散热率与风速的平方根成线性关系。通常在使加热电流不变时，测出被加热物体的温度，就能推算出风速。热力式风速表感应速度快，时间常数只有百分之几秒，在小风速时灵敏度较高，宜应用于室内和野外的大气湍流实验，也是农业气象测量的重要工具。
降水量的测量 在一定时段内，从云中降落到水平地面上的液态或固态（经融化后）降水，在无渗透、蒸发、流失情况下积聚的水层深度，称为该地该时段内的降水量，单位为毫米。在气象上通常用某一段时间内降水量的多少来划分降水强度。最常用的对降雨的分类方法是按降水量的多少来划分降雨的等级。根据国家气象部门规定的降水量标准，降雨可分为小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨六种（见表2）。
表2. 各类雨的降水量标准
种类 24小是降水量 12小是降水量 小雨 小于10.0 小于5.0 中雨 10.0-24.9 5.0-14.9 大雨 25.0-49.9 15.0-29.9 暴雨 50.0-99.9 30.0-69.9 大暴雨 100.0-249.0 70.0-1
39.9 特大暴雨 250.0以上 140.0以上
同样雪的大小也按降水量分类. 雪可分为小雪，中雪和大雪三类， 具体见表3.
表3. 各类雪的降水量标准
种类
小雪
中雪
大雪
24小时降水量
2.5以下
2.6-5.0
大于5.0
12小时降水量
1.0以下
1.1-3.0
大于3.0
测量水量的降雨量传感器：1、降雨量传感器也是用来自动测量降水量的仪器，主要由承水器、过滤漏斗、翻斗、干簧管、底座和专用量杯等组成。降水通过承水器，再通过一个过滤斗流入翻斗里，当翻斗流入一定量的雨水后，翻斗翻转，倒空斗里的水，翻斗的另一个斗又开始接水，翻斗的每次翻转动作通过干簧管转成脉冲信号传输到采集系统。
2、自动雨量站：
LV自动雨量站是用于收集地面降雨信息的自动观测仪器。主要应用于气象，防汛，农业，水文水利，环保，高速公路，机场和港口等领域。自动雨量站是无人全自动雨量记录仪器，它即可作为无人职守的可移动式自记站使用，也可选配系统配套的有线通讯模块或无线通讯模块组成雨量站网络系统。
自动雨量站由翻斗式雨量传感器，雨量微电脑采集器和传输模块构成，雨量自动采集器具有雨量实时显示，自动记录，实时时间，历史数据纪录，超限报警和数据通讯等功能。翻斗式雨量传感器得到的雨量电信号传输到自动采集器，自动采集器将采集到的雨量值通过有线（RS232或RS485）传输或无线（GPRS）传输，传送给数据中心计算机。
蒸发量的测定蒸发量
水由液态或固态转变成汽态，逸入大气中的过程称为蒸发。观测一定面积的水面在一段时间间隔内因蒸发减少的水层深度来确定蒸发量大小，单位为毫米。
测量蒸发的仪器常用的有小型蒸发器和大型蒸发桶两种。
小型蒸发器是口径为20厘米，高约10厘米的金属圆盆，盆口成刀刃状，为防止鸟兽饮水，
器口上部套一个向外张成喇叭状的金属丝网圈。测量时，将仪器放在架子上，器口离地70厘米，每日放入定量清水，隔24小时后，用量杯测量剩余水量，所减少的水量即为蒸发量
大型蒸发桶是一个器口面积为0.3平方米的圆柱形桶，桶底中心装一直管，直管上端装有测针座和水面指示针，桶体埋入地中，桶口略高于地面。每天20时观测，将测针插入测针座，读取水面高度，根据每天水位变化与降水量计算蒸发量
