实验二 气压和风的观测

一、实验目的

了解气压表、空盒气压计的构造原理，掌握气压观测方法和数据订正方法以及风向、风速的观测方法。

二、实验仪器

动槽式水银气压表、空盒气压表、自计气压计；电接风向风速计，轻便风向风速计。

三、实验原理：

（一）气压的观测

通常采用水银气压表和气压计，野外观测时常用空盒气压表。

1、水银气压表—动漕式水银气压表

I 动槽式水银气压表其构造可分为内管、套管和水银槽三部分。

内管：是一根直径为8毫米，长约1米左右的玻璃管，灌满纯净和干燥的水银，装在气压表外部的套管中，用数个软木圈固定，开口的一端插在盛满水银的槽里。

套管：用黄铜制成，上半部前后都开有长方形窗孔，窗孔边上有刻度尺和游尺，用来观测内管中水银柱的高低。套管下部装有一 支附属温度表，用来测定水银及铜管的温度。

水银槽：分为上下两部分，中间有一玻璃圈可以看见槽内水银面。槽的上部为软羊皮制成的皮囊，能通空气而不漏水银。皮囊的一头牢固紧扎在玻璃内管上，管上有一木杯，内管即通此木杯而伸入槽内。用来指示刻度零点的象牙针固定在木杯的平面上，尖端向下。槽的下部有一皮囊，呈圆袋状，袋口扎在硬木制的木杯下部，此木杯分成上下二截，木杯外面有调节水银面的调整螺旋。

II动槽式气压表观测步骤和方法

1、首先观测附属温度表，精确到0.1℃。

2、调整水银槽内的水银面与象牙针尖恰好相接，直到象牙针尖相接完全无空隙为止。

3、调整游尺，使其底边与水银柱顶相切，调整过程中视线和游尺的底边必须始终保持在同一平面上，从上往下调，在水银柱顶与游尺底边相切两旁还应露出三角形空隙时为止。

4、读数并记录。先在标尺上读整数，从游尺上读取小数，精确到0.1毫米（毫巴）。读整数时，应以稍低于游尺零线或与游尺零线相齐的标尺刻度为准；读小数时，应以标尺上某一刻度线相齐的标尺刻度为准。

5、降低水银面。读数后旋底部螺旋使水银面离开象牙针尖约2－3毫米，目的是使象牙针尖不致被水银磨秃，使刻度零点位置升高。

III水银气压表读数订正

水银气压表的示度，不仅随气压的变化而改变，而且还随仪器的改变、温度、重力的改变而变化。因此，直接从水银气压表测得的气压数值，并不能代表真正的当时当地的气压值。

（1）器差订正

器差主要是由于内管真空不良，水银不纯，刻度不均等原因所造成的。因此，每支气压表必须和标准气压表比较，得出误差值，编成检定证。器差可从检定证上直接查取。

订正方法：

1、根据测得气压读数，从检定证上查出订正值。

2、把气压读数与订正值相加，取代数和，即为经器差订正后的气压值。

例如：气压读数为761.0毫米，检订证上查得订正值为-0.2，则订正后的气压值为：

761.0＋（-0.2）＝760.8毫米

（2）温度订正

水银气压表在制作过程中，是以附温0℃时的水银柱长度和黄铜标尺的长度作为标准长度。当附温不等于0℃时，由于水银和黄铜刻度标尺膨胀系数不同（水银膨胀系数α＝0.0001818，黄铜膨胀系数β＝0.000184）也就引起了两者相对位置发生改变。这种由于温度影响而引起的气压示度的改变值，称水银气压表的温度差。

当附温在0℃以上时，由于水银的膨胀比黄铜大得多，如果这时依照水银柱高度读数就会偏高，因此应减去一段由于水银柱与黄铜膨胀不同造成的气压差，如图5－6。即温度差应为负值。如果附温在0℃以下时，水银收缩比黄铜多，水银柱示度偏低，因此就加上一段水银柱高度，即温度差为正值。

　　温度差订正值可从《气象常用表》第二号第一表中直接查取。

2、气压计

气压计是自动记录气压连续变化的仪器。其准确度不如水银气压表。

气压计在构造上可分为感应部分，传递放大部分和自记部分。感应部分：由几个空盒串联而成的，最上的一个空盒与机械部分连接，最下一个空盒的轴固定在一块双金属板上，双金属板上用以补偿对空盒变形的影响。传递放大部分：由于感应部分的变形很小，常采用两次放大。空盒上的连接片与杠杆相连，此杠杆的支点为第一水平轴，杠杆借另一连接片与第二水平轴的转臂连接。这一部分的作用是将空盒的变化以放大后传到自记部分去。这样以两次放大能够提高仪器的灵敏度。自记部分与其他自记仪器相同。

气压计应水平安放在水银气压表附近，离地高度以便于观测为宜。气压计读数要精确到0.1毫巴，其换纸时间和方法与其他自记仪器相同。

（二）风的观测

1、El型电接风向风速仪

I 结构

EL型电接风向风速仪是电感应器、指示器和记录器三部分组成。

感应器：感应器安装在室外10－12米高的杆子上。感应器的上部为风速部分，由风杯、交流发电机、蜗轮等组成；感应器的下部为风向部分，是由风标、风向方位块、导电环、接触簧片等组成。

指示器：指示器放在室内桌上用来观测瞬时风向和瞬时风速的。它由电源瞬时风向指标盘、瞬时风速指示盘等组成。

记录器：记录器也置于室内，用来记录风向风速连续变化。它是由八个风向电磁铁，一个风速电磁铁、自记钟、自记笔、笔档、充放电线路等部分组成。

II观测方法：

①打开指示器的风向风速开关，观测两分钟风速指针摆动的平均位置，读取整数，记在观测簿相应栏中。风速小的时候，把风速开关拨到“20”挡，读0－20米/秒标尺刻度；风速大时，应把风速开关拨到“40”挡，读0－40米/秒标尺刻度。观测风向指示灯，读取2分钟的最多风向，用十六方位的缩写记录。静风时，风速记0，风向记c；平均风速40超过米/秒，则记为＞40。

②自记纸更换方法、步骤与温度计基本相同，只是更换时间为13时。

2、轻便三杯风向风速仪

I 构造

轻便三杯风向风速表由风向仪，风速、手柄三部分组成。风向仪：包括风向指针、方位盘、制动小套管部件。

风速表：由十字护架，感应组件旋杯，和风速表主机体组成。旋杯是风速表的感应元件，它的转速与风速有一个固定的关系。风速表主要就是根据这个基本原理制成的。

手柄：由一段空心管和一个带螺纹的零件组成。以上三部分可以通过螺纹连接在一起。

II 安置和使用：

风向风速表可以手持使用，也可安置在固定地点使用。仪器安在四周开阔无高大障碍物的地方。安装高度以便于观测为限，并保持仪器垂直，机壳侧面向风。观测时将方向下小套管拉下再右转一角度，此时方向盘就可以按地磁子午线的方向稳定下来。风向与方向盘所对的读数就是风向。如果指针摆动，可读摆动的中间值。用手指压下风速按钮，风速指针就回到零位。放开风速按钮后，红色时间小指针就随风速指针开始走动，经一分钟后铜指针停止转动。接着时间指针转到最初位置也停止下来，结束了风速的测量。风速指针所示数值称为指示风速。以这个风速值从风速检定曲线图中查出实际风速值即为所测之平均风速。如欲进行下一次观测时，只要再压一下风速按钮就可以了。当观测完毕时，务必将小套管向左转一角度，使其恢复原来位置，这时方向盘就可以固定不动。小心地将风向仪和手柄退下，放入仪器盒内。

3、目测风力风向

在测风仪器发生故障或没有测风仪器时，也可用目力来测风力，风向作为正式记录。

根据风对地面物体的影响而引起的各种征象，将风力分为13级，最小为0级，最大为12级。如以目力来测风作为正式记录，则应估计风力等级并换算成相当的风速。目测风向一般是旌旗、布条、炊烟的方向以及人体感觉等方法，按八个方位进行估计。

　　目测风向和风力时，观测者尽是站在空旷地方，多选几种物体，仔细观测。观测时， 应连续看两分钟，以平均情况记录。

风力等级	地面上的物体征象	相当风速（米/秒）
		范围	中数
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	静烟直上 烟能表示风向，树叶略有摇动 人面感觉有风，树叶有微响 树叶及小枝摇动不息，旗子展开 能吹起地面灰尘和纸张，树的小枝摇动 有叶的小树摇摆，内陆的水面有小波 大树枝摇动，电线呼呼有声，撑伞困难 大树摇动，大树枝弯下来，迎风步行感觉不便 可折毁树枝，人向前感到阻力甚大 烟囱及平房屋顶受到损坏，小屋遭到破坏 树木可被吹倒，一般建筑物遭破坏 大树可被吹倒，一般建筑物遭到严重破坏 陆上少见，摧毁力极大	0.0－0.2 0.3－1.5 1.6－3.3 2.4－5.4 5.5－7.9 8.0－10.7 10.8－13.8 13.9－17.1 17.2－20.7 20.8－24.4 24.5－28.4 28.5－32.6 ＞32.6	0.1 0.9 2.5 4.1 6.7 9.4 12.3 15.5 19.0 22.6 26.5 30.6 30.6

                 

四、实习内容：

观测日光温室区气压和风速的时空分布规律，即

1、分别观测温室内、大棚内、室外路面、草地上方、树荫下等处距地面1米高处的气压值；每20-30分钟观测一次，每个时间段观测三次，取平均数；

2、分别观测路面、草地、楼间等观测点距地面1.5-2.0米处的风向风速；每20-30分钟观测一次，每个时间段观测三次，取平均值。

五、实习报告

要求写出实验步骤、数据分析以及实习结论