[科普中国]-天气观察

简介

天气的观察，跟踪天气实况有时像观察风向一样简单，但有时又像发射价值上亿元的卫星那样复杂。气象监测仍依赖一些基础测量的方法——气温、湿度、风和气压的观测。这些在几个世纪以来一直是气象学家工作的一部分，估测这些天气特征还十分复杂，但其变量是一致的。近几十年来这些现场收集的标准观测资料，可以通过大范围的遥感仪器完成。雷达、巨星和其他设备如今可对十几里、几百里乃至千里以外的气象情况作出报告。1

天气观察的项目以及方式气压气象学家用气压表测量大气压力，大气压是地球引力将仪器上方的大气团向下拉动，在每单位面积所形成的力。典型的无液气压表测量直接作用于有一定真空的空管上的压力。现在更先进的气压表叫压电电阻表，它测量由大气作用在矽薄膜上的反作用力的变化。位于海拔1英里(1.6千米)的气象站可承受约85%的海平面大气压。这是由于它上空空气稀薄的原因。1

湿度空气中的湿度用湿度计测定，它是一种利用头发、干羊肠筋或细金属丝根据相对湿度的变化而拉长或收缩的测湿仪，

另一种测湿法是用干湿球温度表，来测量露点温度。风向是主要的气象变量、利用它作为即将到来的天气征兆并将它记录下来。风向的一些记录可追溯到2000多年前，水平方向的风向可用罗盘刻度记录，360°代表北方，90°代表东方，180°代表南方，270°代表西方，用近似十进位制的方法记录或描述风吹来的方向。如东风转东南风或转西北风。

气温以往，气温用水银温度表或酒精温度表测量，在17世纪初，最先使用的温度表则是利用空气和酒精。大气变热，液体膨胀，温度表内的液面上升。现在，数字温度计依靠在电路或电阻的电严属性内部变化。大多数气象站每24小时主要根据温度实况的变化，发布最高或最低温度的记录，美国采用华氏，其他地区则采用摄氏温标。

风速风速常用风速表测定。用一个螺旋桨或类似张开双臂一样的东西，迎着风，安上可计数的旋转球。一只压力风速表精确记录山风的作用，在开口端产生的动力压力，音波风速表利用测量风在吹过两个感应器之间的缝隙所产生的声音来测风。风速以时速英里来记录，也可用"节”，即时速自然"英里”的别称，相当于1.15英里/时。木制采用千米/时，或米秒。

其他要素把其他用来预测气象变化的因素结合起来，天气现象包括能见度(几英里或几千米内)、云状和云高度以及在天空聚集的比例，以前的风力，一定时间内降雨量，最后还包括降雪厚度和雪中所含的水量。1

现代天气观察的手段雷达是最佳追踪器，在雷雨天里，可以跟踪风；也可以将雨和雪的区域绘成地图。第一部雷达在二战期间研制并改进，随后变成民用雷达。雷达发送电磁信号，通常是微波，遇到雨滴、冰雹和雪花时就会返折回来。通过测算信号返回到雷达所需的时间及有多少信号返回来，科学家们可以算出降水区有多远，降水量有多大。

多普勒雷达在20世纪90年代被广泛使用，它利用返回信号的频率估测降水目标移动的速度——估测风吹动它们的速度。

微波数据有许多特殊功能，由于微波可以穿透云层而丢失的能量少，例如，贯穿行星的冰和雪的出现是可以被跟踪的，因为结冻的水与陆地和液态的水所散发的微波频率不一样。

基本有两种气象卫星：地面静止卫星即地球静止业务环境卫星，简称GDES；极地轨道卫星即极地控制环境卫星，简称POES。在地面静止轨道上，静止卫星距地面约22,000英里(35,000千米）的赤道上空，其运行速度与地球自转速度同步，几乎昼夜悬在一个地点上。地球余下区域由极地轨道卫星监测，它沿着从北到南一圈一圈地重复运行，每两小时在极地附近经过一次。1