第二节 主要的气象要素
气象要素是指表示大气属性和大气现象的物理量，如气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量、能见度等等。
最早的气象观测
在中国安阳发掘的公元前14世纪殷墟甲骨片中，先人对天空状况的观测记录已十分细致。公元前1217年，中国的甲骨文中有连续10天的气象记录。观测内容有启（晴）、暨（阴转晴）、晦（浓云蔽日的阴天）、晕（环绕日月的光环）等。这些甲骨文字经过中外许多专家、学者长期研究已破译，与近代气象观测一致。甲骨文中还有云、雨、雪、雹、雷、虹、雾、风等天气现象记录且分类十分详细。例如，云又分为各云（接地乌云）、兹云（不动云）、幺云（乌云）等。我们的先人对天气现象如此详尽的观测和记录，在人类对大气的观测史上，当属最早和最详尽的。开创了人类对大自然探测的先河。为后人立下了起始的里程碑。
气象观测是对大气中发生的各种物理现象和物理变化过程，进行系统、连续的观察与测定，并对获得的记录进行初步的整理。
按其观测的方法和范围的不同，气象观测包括地面气象观测、高空气象观测、大气遥感和气象卫星探测等。
对观测场的要求
(1) 观测场一般为25m ×25m 的平整场地；确因条件限制，也可取16m （东西向）×20m （南北向），高山站、海岛站、无人站不受此限；需要安装辐射仪器的台站，可将观测场南边缘向南扩展10m 。
(2) 要测定观测场的经纬度（精确到分）和拔海高度（精确到0.1米），其数据刻在观测场内固定标志上。
(3) 观测场四周一般设置约1.2m 高的稀疏围栏，围栏不宜采用反光太强的材料。观测场围栏的门一般开在北面。场地应平整，保持有均匀草层（不长草的地区例外），草高不能超过20厘米。对草层的养护，不能对观测记录造成影响。场内不准种植作物。
(4) 为保持观测场地自然状态，场内铺设0.3-0.5m 宽的小路（不得用沥青铺面），人员只准在小路上行走。有积雪时，除小路上的积雪可以清除外，应保护场地积雪的自然状态。
观测场内仪器设施的布置
观测场内仪器设施的布置要注意互不影响，便于观测操作。具体要求：
(1) 高的仪器设施安置在北边，低的仪器设施安置在南边；
(2) 各仪器设施东西排列成行，南北布设成列，相互间东西间隔不小于4m ，南北间隔不小于3m ，仪器距观测场边缘护栏不小于3m ；
(3) 仪器安置在紧靠东西向小路南面，观测员应从北面接近仪器；
(4) 辐射观测仪器一般安装在观测场南面，观测仪器感应面不能受任何障碍物影响。
(5) 因条件限制不能安装在观测场内的辐射观测仪器, 总辐射、直接辐射、散射辐射、日照以及风观测仪器可安装在天空条件符合要求的屋顶平台上，反射辐射和净全辐射观测仪器安装在符合条件的有代表性下垫面的地方。
⏹ 最高温度表
⏹ 最低温度表 ⏹ 最高温度表：是专门用来测定一定时间间隔的最高温度的，它的构造是在球部底处置一根玻璃针，直伸到毛细管口，使毛细管口变狭。温度上升时，水银膨胀，压力增大，迫使水银挤过狭管上升。温度下降时，因无足够压力使水银挤过狭管回到球部，水银柱就在狭管处断裂，于是狭管以上这段水银柱的顶端，就保持在过去一段时间内温度表曾感受到的最高温度示度上，因而可测得最高温度。
⏹
最低温度表：是专门用来测定一定时间间隔的最低温度的，它用酒精作测温液，在毛细管内放一枚游标，温度上升时，酒精膨胀可越过游标上升，而游标本身由于顶端对管壁有足够的摩擦力，能维持在原处不动。温度下降时，酒精柱收缩到与游标顶端相接触时，由于酒精液面的表面张力比游标对管壁的摩擦力要大，使游标不致突破酒精柱顶而借液面的表面张力带动游标下滑。也就是说，游标只能降低，不能升高。所以，游标离球部较远一端的示度，就是一定时间间隔内曾经出现过的最低温度。
一、气温
空气冷热的程度，实质上是空气分子平均动能的表现。当空气获得热量时，其分子运动的平均速度增大，平均动能增加，气温也就升高。反之当空气失去热量时，其分子运动平均速度减小，平均动能随之减少，气温也就降低。
气温的单位：气温时表示大气冷暖程度的物理量，目前我国规定用摄
氏度（℃）温标，以气压为1013.3 hPa时纯水的冰点为零度（0℃），沸点为100度（100℃），其间等分100等份中的1份即为1℃。在理论研究上常用绝对温标，以K 表示，这种温标中一度的间隔和摄氏度相同，但其零度称为“绝对零度”，规定为等于摄氏-273.15℃。因此水的冰点为273.15K ，沸点为373.15K 。两种温标之间的换算关系如下 T=t+273.15≈t+273
常用的还有华氏温标F ，它和摄氏度（℃）温标之间的换算关系为：
t=5/9(F-32)
F=9/5t+32
大气中的温度一般以百叶箱中干球温度为代表。
⏹ 华氏温标（Fahrenheit 点为32℉，水的沸点为212℉，中间有180等分，每等分为华氏1度。
⏹ 1714年，德国物理学家丹尼尔¡¤家百列¡¤华伦海特（Daniel Gabriel Fahrenheit，1686 - 1736）基于虎克的研究，将冰与盐混和后，所能达到的最低温度订为0℉，而概略的将人体温度定为100℉，两者间等分成100个刻度。至今只有美国，英国仍在使用。
二、气压
气压指大气的压强。它是空气的分子运动与地球重力场综合作用的结果。
静止大气中任意高度上的气压值等于其单位面积上所承受的大气柱的重量。
一般情况下气压值是用水银气压表测量的。所以气压单位曾经用毫米水银柱高度（mmHg ）表示，现在通用百帕（hPa ）来表示。1hPa 等于1cm 2面积上受到10-2牛顿（N ）的压力时的压强值，即
1hPa=10-2N/cm2
当选定温度为0℃，纬度为45°的海平面作为标准时，海平面气压为1013.25hPa ，相当于760mm 的水银柱高度，称此压强为1个大气压。
三、湿度
表示大气中水汽量多少的物理量称大气湿度。大气湿度状况与云、雾、降水等关系密切。大气湿度常用下述物理量表示：
1.水汽压和饱和水汽压
大气压力是大气中各种气体压力的总和。水汽和其它气体一样，
也有压力。大气中的水汽所产生的那部分压力称水汽压（e ）。它的单位和气压一样，也用hPa 表示。
在温度一定情况下，单位体积空气中的水汽量有一定限度，如果水汽含量达到此限度，空气就呈饱和状态，这时的空气，称饱和空气。饱和空气的水汽压（E ）称饱和水汽压，也叫最大水汽压，因为超过这个限度，水汽就要开始凝结。实验和理论都可证明，饱和水汽压随温度的升高而增大。在不同的温度条件下，饱和水汽压的数值是不同的。
2. 相对湿度
相对湿度（f ）就是空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的比值（用百分数表示），即
f = (e/E)* 100%
相对湿度直接反映空气距离饱和的程度。当其接近100％时，表明当时空气接近于饱和。当水汽压不变时，气温升高，饱和水汽压增大，相对湿度会减小
3. 饱和差
在一定温度下，饱和水汽压与实际空气中水汽压之差称饱和差（d ）。即d=E-e，d 表示实际空气距离饱和的程度。在研究水面蒸发时常用到d ，它能反映水分子的蒸发能力。
4. 比湿
在一团湿空气中，水汽的质量与该团空气总质量（水汽质量加上干空气质量）的比值，称比湿（q ）。其单位是g/g，即表示每一克湿空气中含有多少克的水汽。也有用每千克质量湿空气中所含水汽质量的克数表示的即g/kg。
5. 露点
在空气中水汽含量不变，气压一定下，使空气冷却达到饱和时的温度，称露点温度，简称露点（T d ）。其单位与气温相同。在气压一
定时，露点的高低只与空气中的水汽含量有关，水汽含量愈多，露点愈高，所以露点也是反映空气中水汽含量的物理量。在实际大气中，空气经常处于未饱和状态，露点温度常比气温低（T d ＜T ）。因此，根
据T 和T d 的差值，可以大致判断空气距离饱和的程度。
上述各种表示湿度的物理量：水汽压、比湿、露点基本上表示空气中水汽含量的多寡。而相对湿度、饱和差、温度露点差则表示空气距离饱和的程度。
四、降水
降水是指从天空降落到地面的液态或固态水，包括雨、毛毛雨、雪、雨夹雪、霰、冰粒和冰雹等。
降水量指降水落至地面后（固态降水则需经融化后），未经蒸发、渗透、流失而在水平面上积聚的深度，降水量以毫米（mm ）为单位。
在高纬度地区冬季降雪多，还需测量雪深和雪压。雪深是从积雪表面到地面的垂直深度，以厘米（cm ）为单位。当雪深超过5cm 时，则需观测雪压。雪压是单位面积上的积雪重量，以g/cm2为单位。 降水量是表征某地气候干湿状态的重要要素，雪深和雪压还反映当地的寒冷程度。
⏹ 国家气象局降雨强度划分标准降雨强度
雨量值
小 雨 0 ～ 9.9 毫米
⏹ 中 雨 10 ～ 24.9毫米 大
雨 25 ～ 50 毫米
暴 雨 50 ～ 100 毫米
⏹ 大暴雨 100 ～ 250 毫米
⏹ 特大暴雨 250毫米以上
五、风
空气的水平运动称为风。风是一个表示气流运动的物理量。它不仅有数值的大小（风速），还具有方向（风向）。因此风是向量。 风向是指风的来向。地面风向用16方位表示，高空风向常用方位度数表示，即以0°（或360°）表示正北，90°表示正东，180°表示正南，270°表示正西。在16方位中，每相邻方位间的角差为22.5°。北(N),北北东(NNE),东北(NE),东北东(ENE),东(E),东南东 ……
风速单位常用m/s、knot （海里/小时，又称“节”，）和 km/h表示，其换算关系如下
1m/s=3.6km/h 1knot=1.852km/h
1km/h=0.28m/s 1knot=1/2m/s
风速的表示有时采用压力，称为风压。如果以V 表示风速（m/s），P 为垂直于风的来向，1m 2面积上所受风的压力kg/m2，其关系式 P=0.125V2
⏹ ⏹
天气图上由风向杆与风羽组成的、能完整表征某测站风向和风速的符号。风向杆表明风的来向。在北半球背风而立，风羽位于风矢的左边(南半球在右) 。风羽的每条长线代表4米/秒，每条短线代表2米/秒，每个三角形代表20米/秒。
六、云量
云是悬浮在大气中的小水滴、冰晶微粒或二者混合物的可见聚合群体，底部不接触地面（如接触地面则为雾），且具有一定的厚度。云量是指云遮蔽天空视野的成数。将地平以上全部天空划分为10份，为云所遮蔽的份数即为云量。例如，碧空无云，云量为0，天空一半为云所覆盖，则云量为5。
七、能见度
能见度指视力正常的人在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨出目标物的最大水平距离。单位用米（m ）或千米（km ）表示。 ⏹ 在空气特别干净的北极或是山区，能见度能够达到70～100km 。 ⏹ 国际上对烟雾的能见度定义为不足1km ，薄雾的能见度为1km ～2km ，霾的能见度为2km ～5km 。
⏹ 能见度不足100米通常被认为为零，在这种情况下道路会被封锁，自动警示灯和牌子会被激活以提醒司机朋友，这些警示牌通常放在经常性出现低能见度的区域，尤其是发生了重大的交通事故比如汽车连环撞击事件的地方。
第二节 主要的气象要素
气象要素是指表示大气属性和大气现象的物理量，如气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量、能见度等等。
最早的气象观测
在中国安阳发掘的公元前14世纪殷墟甲骨片中，先人对天空状况的观测记录已十分细致。公元前1217年，中国的甲骨文中有连续10天的气象记录。观测内容有启（晴）、暨（阴转晴）、晦（浓云蔽日的阴天）、晕（环绕日月的光环）等。这些甲骨文字经过中外许多专家、学者长期研究已破译，与近代气象观测一致。甲骨文中还有云、雨、雪、雹、雷、虹、雾、风等天气现象记录且分类十分详细。例如，云又分为各云（接地乌云）、兹云（不动云）、幺云（乌云）等。我们的先人对天气现象如此详尽的观测和记录，在人类对大气的观测史上，当属最早和最详尽的。开创了人类对大自然探测的先河。为后人立下了起始的里程碑。
气象观测是对大气中发生的各种物理现象和物理变化过程，进行系统、连续的观察与测定，并对获得的记录进行初步的整理。
按其观测的方法和范围的不同，气象观测包括地面气象观测、高空气象观测、大气遥感和气象卫星探测等。
对观测场的要求
(1) 观测场一般为25m ×25m 的平整场地；确因条件限制，也可取16m （东西向）×20m （南北向），高山站、海岛站、无人站不受此限；需要安装辐射仪器的台站，可将观测场南边缘向南扩展10m 。
(2) 要测定观测场的经纬度（精确到分）和拔海高度（精确到0.1米），其数据刻在观测场内固定标志上。
(3) 观测场四周一般设置约1.2m 高的稀疏围栏，围栏不宜采用反光太强的材料。观测场围栏的门一般开在北面。场地应平整，保持有均匀草层（不长草的地区例外），草高不能超过20厘米。对草层的养护，不能对观测记录造成影响。场内不准种植作物。
(4) 为保持观测场地自然状态，场内铺设0.3-0.5m 宽的小路（不得用沥青铺面），人员只准在小路上行走。有积雪时，除小路上的积雪可以清除外，应保护场地积雪的自然状态。
观测场内仪器设施的布置
观测场内仪器设施的布置要注意互不影响，便于观测操作。具体要求：
(1) 高的仪器设施安置在北边，低的仪器设施安置在南边；
(2) 各仪器设施东西排列成行，南北布设成列，相互间东西间隔不小于4m ，南北间隔不小于3m ，仪器距观测场边缘护栏不小于3m ；
(3) 仪器安置在紧靠东西向小路南面，观测员应从北面接近仪器；
(4) 辐射观测仪器一般安装在观测场南面，观测仪器感应面不能受任何障碍物影响。
(5) 因条件限制不能安装在观测场内的辐射观测仪器, 总辐射、直接辐射、散射辐射、日照以及风观测仪器可安装在天空条件符合要求的屋顶平台上，反射辐射和净全辐射观测仪器安装在符合条件的有代表性下垫面的地方。
⏹ 最高温度表
⏹ 最低温度表 ⏹ 最高温度表：是专门用来测定一定时间间隔的最高温度的，它的构造是在球部底处置一根玻璃针，直伸到毛细管口，使毛细管口变狭。温度上升时，水银膨胀，压力增大，迫使水银挤过狭管上升。温度下降时，因无足够压力使水银挤过狭管回到球部，水银柱就在狭管处断裂，于是狭管以上这段水银柱的顶端，就保持在过去一段时间内温度表曾感受到的最高温度示度上，因而可测得最高温度。
⏹
最低温度表：是专门用来测定一定时间间隔的最低温度的，它用酒精作测温液，在毛细管内放一枚游标，温度上升时，酒精膨胀可越过游标上升，而游标本身由于顶端对管壁有足够的摩擦力，能维持在原处不动。温度下降时，酒精柱收缩到与游标顶端相接触时，由于酒精液面的表面张力比游标对管壁的摩擦力要大，使游标不致突破酒精柱顶而借液面的表面张力带动游标下滑。也就是说，游标只能降低，不能升高。所以，游标离球部较远一端的示度，就是一定时间间隔内曾经出现过的最低温度。
一、气温
空气冷热的程度，实质上是空气分子平均动能的表现。当空气获得热量时，其分子运动的平均速度增大，平均动能增加，气温也就升高。反之当空气失去热量时，其分子运动平均速度减小，平均动能随之减少，气温也就降低。
气温的单位：气温时表示大气冷暖程度的物理量，目前我国规定用摄
氏度（℃）温标，以气压为1013.3 hPa时纯水的冰点为零度（0℃），沸点为100度（100℃），其间等分100等份中的1份即为1℃。在理论研究上常用绝对温标，以K 表示，这种温标中一度的间隔和摄氏度相同，但其零度称为“绝对零度”，规定为等于摄氏-273.15℃。因此水的冰点为273.15K ，沸点为373.15K 。两种温标之间的换算关系如下 T=t+273.15≈t+273
常用的还有华氏温标F ，它和摄氏度（℃）温标之间的换算关系为：
t=5/9(F-32)
F=9/5t+32
大气中的温度一般以百叶箱中干球温度为代表。
⏹ 华氏温标（Fahrenheit 点为32℉，水的沸点为212℉，中间有180等分，每等分为华氏1度。
⏹ 1714年，德国物理学家丹尼尔¡¤家百列¡¤华伦海特（Daniel Gabriel Fahrenheit，1686 - 1736）基于虎克的研究，将冰与盐混和后，所能达到的最低温度订为0℉，而概略的将人体温度定为100℉，两者间等分成100个刻度。至今只有美国，英国仍在使用。
二、气压
气压指大气的压强。它是空气的分子运动与地球重力场综合作用的结果。
静止大气中任意高度上的气压值等于其单位面积上所承受的大气柱的重量。
一般情况下气压值是用水银气压表测量的。所以气压单位曾经用毫米水银柱高度（mmHg ）表示，现在通用百帕（hPa ）来表示。1hPa 等于1cm 2面积上受到10-2牛顿（N ）的压力时的压强值，即
1hPa=10-2N/cm2
当选定温度为0℃，纬度为45°的海平面作为标准时，海平面气压为1013.25hPa ，相当于760mm 的水银柱高度，称此压强为1个大气压。
三、湿度
表示大气中水汽量多少的物理量称大气湿度。大气湿度状况与云、雾、降水等关系密切。大气湿度常用下述物理量表示：
1.水汽压和饱和水汽压
大气压力是大气中各种气体压力的总和。水汽和其它气体一样，
也有压力。大气中的水汽所产生的那部分压力称水汽压（e ）。它的单位和气压一样，也用hPa 表示。
在温度一定情况下，单位体积空气中的水汽量有一定限度，如果水汽含量达到此限度，空气就呈饱和状态，这时的空气，称饱和空气。饱和空气的水汽压（E ）称饱和水汽压，也叫最大水汽压，因为超过这个限度，水汽就要开始凝结。实验和理论都可证明，饱和水汽压随温度的升高而增大。在不同的温度条件下，饱和水汽压的数值是不同的。
2. 相对湿度
相对湿度（f ）就是空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的比值（用百分数表示），即
f = (e/E)* 100%
相对湿度直接反映空气距离饱和的程度。当其接近100％时，表明当时空气接近于饱和。当水汽压不变时，气温升高，饱和水汽压增大，相对湿度会减小
3. 饱和差
在一定温度下，饱和水汽压与实际空气中水汽压之差称饱和差（d ）。即d=E-e，d 表示实际空气距离饱和的程度。在研究水面蒸发时常用到d ，它能反映水分子的蒸发能力。
4. 比湿
在一团湿空气中，水汽的质量与该团空气总质量（水汽质量加上干空气质量）的比值，称比湿（q ）。其单位是g/g，即表示每一克湿空气中含有多少克的水汽。也有用每千克质量湿空气中所含水汽质量的克数表示的即g/kg。
5. 露点
在空气中水汽含量不变，气压一定下，使空气冷却达到饱和时的温度，称露点温度，简称露点（T d ）。其单位与气温相同。在气压一
定时，露点的高低只与空气中的水汽含量有关，水汽含量愈多，露点愈高，所以露点也是反映空气中水汽含量的物理量。在实际大气中，空气经常处于未饱和状态，露点温度常比气温低（T d ＜T ）。因此，根
据T 和T d 的差值，可以大致判断空气距离饱和的程度。
上述各种表示湿度的物理量：水汽压、比湿、露点基本上表示空气中水汽含量的多寡。而相对湿度、饱和差、温度露点差则表示空气距离饱和的程度。
四、降水
降水是指从天空降落到地面的液态或固态水，包括雨、毛毛雨、雪、雨夹雪、霰、冰粒和冰雹等。
降水量指降水落至地面后（固态降水则需经融化后），未经蒸发、渗透、流失而在水平面上积聚的深度，降水量以毫米（mm ）为单位。
在高纬度地区冬季降雪多，还需测量雪深和雪压。雪深是从积雪表面到地面的垂直深度，以厘米（cm ）为单位。当雪深超过5cm 时，则需观测雪压。雪压是单位面积上的积雪重量，以g/cm2为单位。 降水量是表征某地气候干湿状态的重要要素，雪深和雪压还反映当地的寒冷程度。
⏹ 国家气象局降雨强度划分标准降雨强度
雨量值
小 雨 0 ～ 9.9 毫米
⏹ 中 雨 10 ～ 24.9毫米 大
雨 25 ～ 50 毫米
暴 雨 50 ～ 100 毫米
⏹ 大暴雨 100 ～ 250 毫米
⏹ 特大暴雨 250毫米以上
五、风
空气的水平运动称为风。风是一个表示气流运动的物理量。它不仅有数值的大小（风速），还具有方向（风向）。因此风是向量。 风向是指风的来向。地面风向用16方位表示，高空风向常用方位度数表示，即以0°（或360°）表示正北，90°表示正东，180°表示正南，270°表示正西。在16方位中，每相邻方位间的角差为22.5°。北(N),北北东(NNE),东北(NE),东北东(ENE),东(E),东南东 ……
风速单位常用m/s、knot （海里/小时，又称“节”，）和 km/h表示，其换算关系如下
1m/s=3.6km/h 1knot=1.852km/h
1km/h=0.28m/s 1knot=1/2m/s
风速的表示有时采用压力，称为风压。如果以V 表示风速（m/s），P 为垂直于风的来向，1m 2面积上所受风的压力kg/m2，其关系式 P=0.125V2
⏹ ⏹
天气图上由风向杆与风羽组成的、能完整表征某测站风向和风速的符号。风向杆表明风的来向。在北半球背风而立，风羽位于风矢的左边(南半球在右) 。风羽的每条长线代表4米/秒，每条短线代表2米/秒，每个三角形代表20米/秒。
六、云量
云是悬浮在大气中的小水滴、冰晶微粒或二者混合物的可见聚合群体，底部不接触地面（如接触地面则为雾），且具有一定的厚度。云量是指云遮蔽天空视野的成数。将地平以上全部天空划分为10份，为云所遮蔽的份数即为云量。例如，碧空无云，云量为0，天空一半为云所覆盖，则云量为5。
七、能见度
能见度指视力正常的人在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨出目标物的最大水平距离。单位用米（m ）或千米（km ）表示。 ⏹ 在空气特别干净的北极或是山区，能见度能够达到70～100km 。 ⏹ 国际上对烟雾的能见度定义为不足1km ，薄雾的能见度为1km ～2km ，霾的能见度为2km ～5km 。
⏹ 能见度不足100米通常被认为为零，在这种情况下道路会被封锁，自动警示灯和牌子会被激活以提醒司机朋友，这些警示牌通常放在经常性出现低能见度的区域，尤其是发生了重大的交通事故比如汽车连环撞击事件的地方。