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上册1

第1章 综合气象观测总论1

1.1 气象观测与现代气象业务1

1.2 气象观测业务发展3

1.2.1 气象观测的发展概况3

1.2.2 我国气象观测的发展概况5

1.3 综合气象观测系统14

1.3.1 气象观测的分类14

1.3.2 地基气象观测系统15

1.3.3 空基气象观测系统18

1.3.4 天基气象观测系统19

1.3.5 现代综合气象观测系统22

1.4 气象观测的基本要求26

1.4.1 预报预测业务和气象服务对气象观测的要求26

1.4.2 气象观测的代表性28

1.4.3 气象观测的准确性30

1.4.4 气象观测的比较性31

1.4.5 对气象观测站的总体要求33

1.4.6 对气象观测仪器的总体要求34

1.4.7 对气象观测资料的总体要求36

1.4.8 对观测业务人员的要求38

1.5 气象观测的内容和技术要求39

1.5.1 地面气象观测40

1.5.2 高空气象观测49

1.5.3 天基气象观测52

1.5.4 气候系统观测55

参考文献64

第2章 地面气象观测65

2.1 地面气象观测业务概述65

2.1.1 地面气象观测的分类66

2.1.2 地面气象观测的组织实施66

2.1.3 地面气象观测环境及场地68

2.1.4 地面气象观测场内观测仪器的安装布设68

2.1.5 地面气象观测时制和日界70

2.1.6 编发气象报告和传送观测数据文件71

2.1.7 编制气象报表73

2.2 空气温度观测73

2.2.1 概述73

2.2.2 人工器测空气温度75

2.2.3 自动观测空气温度80

2.3 气压观测85

2.3.1 概述85

2.3.2 人工器测气压90

2.3.3 自动观测气压96

2.3.4 气压测量使用的静压装置102

2.4 空气湿度观测105

2.4.1 概述105

2.4.2 人工器测空气湿度106

2.4.3 自动观测空气湿度111

2.5 地面风观测118

2.5.1 概述118

2.5.2 人工观测地面风参量128

2.5.3 自动观测地面风132

2.5.4 自动观测地面风的实际采样和算法137

2.6 降水观测138

2.6.1 概述138

2.6.2 雨量器138

2.6.3 虹吸式雨量计140

2.6.4 双翻斗雨量传感器141

2.6.5 单翻斗雨量传感器144

2.6.6 称重式降水传感器144

2.7 蒸发量观测147

2.7.1 概述147

2.7.2 蒸发器147

2.7.3 自动观测蒸发的采样和算法151

2.7.4 自动观测蒸发量的计算方法151

2.7.5 蒸发观测主要误差来源151

2.7.6 蒸散率观测152

2.7.7 自然表面蒸发量的估计153

2.8 辐射观测154

2.8.1 概述154

2.8.2 辐射基准157

2.8.3 总辐射的观测158

2.8.4 净全辐射的观测162

2.8.5 太阳直接辐射的观测164

2.8.6 散射辐射与反射辐射的观测168

2.8.7 长波辐射的观测170

2.8.8 紫外辐射的观测172

2.8.9 辐射自动观测仪174

2.8.10 光合有效辐射观测175

2.8.11 太阳能观测178

2.9 日照时数观测182

2.9.1 概述182

2.9.2 人工测量日照183

2.9.3 自动测量日照184

2.10 气象能见度观测185

2.10.1 概述185

2.10.2 测量方法187

2.10.3 自动测量MOR的方法189

2.10.4 能见度测量的误差分析192

2.10.5 能见度仪在地面气象观测中的实际使用194

2.11 云观测198

2.11.1 概述198

2.11.2 云的分类及特征198

2.11.3 观测内容和观测方法204

2.11.4 误差分析和业务要求209

2.11.5 云的自动观测方法介绍210

2.12 天气现象观测214

2.12.1 概述214

2.12.2 天气现象的特征和符号214

2.12.3 观测方法和观测记录219

2.12.4 业务要求221

2.12.5 自动测量方法介绍222

2.13 土壤温度（地温）观测230

2.13.1 概述230

2.13.2 地表温度的观测230

2.13.3 地中温度的观测232

2.13.4 地温自动观测234

2.13.5 实现地表温度自动观测的红外测温仪236

2.14 土壤湿度（水分）观测238

2.14.1 概述238

2.14.2 观测方法239

2.14.3 土壤采样烘干称重法测土壤湿度239

2.14.4 中子仪测土壤湿度239

2.14.5 时域反射仪（TDR）测土壤湿度241

2.14.6 频域反射仪（FDR）测土壤湿度242

2.14.7 几种土壤水分测量方法的比较和使用244

2.15 雪深和雪压观测245

2.15.1 概述245

2.15.2 观测方法245

2.15.3 自动雪深观测仪247

2.15.4 业务要求249

2.16 冻土观测250

2.16.1 概述250

2.16.2 人工观测250

2.16.3 自动观测252

2.17 电线积冰观测252

2.17.1 概述252

2.17.2 观测方法253

2.17.3 影响积冰重量的因子257

2.17.4 自动测量方法介绍257

2.18 地面状态观测257

2.18.1 概述257

2.18.2 地面状态观测方法258

2.19 自动气象站259

2.19.1 概述259

2.19.2 传感器261

2.19.3 采集器（中央处理系统）262

2.19.4 外部设备263

2.19.5 微机业务应用终端264

2.19.6 自动气象站采集软件264

2.19.7 自动气象站业务应用软件结构和功能267

2.19.8 自动气象站的数据质量控制267

2.19.9 自动气象站的运行状态监控270

2.19.10 气象业务用新一代自动气象站简介270

2.19.11 《美国自动地面观测系统》（ASOS）简介273

参考文献276

第3章 空基气象观测277

3.1 空基气象观测业务概述277

3.1.1 空基气象观测业务现状278

3.1.2 空基气象观测业务发展279

3.1.3 高空气象观测业务的组织与要求281

3.2 气球和氢气284

3.2.1 气球及其规格型号284

3.2.2 气球上升速度及其误差285

3.2.3 氢气及安全防护290

3.3 高空风观测295

3.3.1 概述295

3.3.2 高空风观测设备296

3.3.3 高空风观测数据处理307

3.3.4 高空风的平均、平滑和内插处理318

3.3.5 高空风观测数据的误差322

3.4 高空温压湿观测323

3.4.1 概述323

3.4.2 无线电探空仪324

3.4.3 高空温压湿观测的误差335

3.4.4 探空仪的比对试验336

3.5 L波段雷达高空气象观测系统业务流程和要求340

3.5.1 观测设备准备340

3.5.2 探空仪准备340

3.5.3 探空气球准备341

3.5.4 地面瞬时值的观测341

3.5.5 施放探空仪341

3.5.6 高空气象观测数据处理342

3.6 高空气象观测业务软件350

3.6.1 放球软件350

3.6.2 数据处理软件351

3.6.3 数据软件操作的一般步骤351

3.6.4 探空和测风数据处理352

3.6.5 探空软件的其他功能353

3.7 高空气象观测业务评估353

3.7.1 评估流程354

3.7.2 评估方法355

3.7.3 评估结论357

3.7.4 评估示例357

3.8 飞机气象观测359

3.8.1 概述359

3.8.2 无人驾驶飞机气象观测360

3.8.3 有人驾驶飞机气象观测364

3.8.4 商用飞机气象观测（AMDAR）365

3.9 其他观测手段376

3.9.1 概述376

3.9.2 高层气象观测火箭376

3.9.3 下投探空系统379

3.9.4 系留气艇380

3.9.5 浮空器381

3.9.6 平飘气球382

参考文献382

第4章 地基气象遥感探测384

4.1 气象遥感探测概述384

4.1.1 概述384

4.1.2 大气遥感的物理基础385

4.1.3 电磁波在大气中的传播391

4.1.4 可见光和近红外大气遥感401

4.1.5 红外和微波大气遥感403

4.1.6 大气声遥感408

4.1.7 气象遥感探测业务发展410

4.2 天气雷达414

4.2.1 概述414

4.2.2 基本概念和探测原理415

4.2.3 天气雷达的结构和组成424

4.2.4 天气雷达技术发展427

4.2.5 新一代天气雷达428

4.2.6 天气雷达探测产品和应用436

4.2.7 多部雷达组网探测440

4.2.8 移动雷达444

4.2.9 双线偏振雷达446

4.2.10 相控阵天气雷达454

4.3 风廓线雷达460

4.3.1 概述460

4.3.2 探测原理462

4.3.3 基本结构及主要技术指标465

4.3.4 基本产品及应用472

4.3.5 业务应用个例474

4.4 雷电探测477

4.4.1 概述477

4.4.2 云闪和云地闪探测480

4.4.3 大气电场探测484

4.4.4 国家雷电监测网业务运行和管理485

4.4.5 雷电监测系统业务产品和应用489

4.4.6 业务规划497

4.5 地基导航卫星气象遥感探测497

4.5.1 概述497

4.5.2 地基导航卫星气象探测的原理方法501

4.5.3 导航卫星遥感水汽系统观测业务507

4.5.4 产品应用512

4.5.5 业务规划522

4.6 微波辐射计523

4.6.1 概述523

4.6.2 探测原理524

4.6.3 基本结构526

4.6.4 技术指标528

4.6.5 基本产品及探测能力分析531

4.6.6 业务应用533

4.7 激光雷达535

4.7.1 概述535

4.7.2 探测原理542

4.7.3 基本结构546

4.7.4 技术指标547

4.7.5 基本产品及探测能力分析551

4.7.6 业务应用556

4.8 声雷达558

4.8.1 概述558

4.8.2 探测原理559

4.8.3 大气温度层结的测量560

4.8.4 风向风速测量561

4.8.5 声雷达基本结构和技术指标562

4.8.6 声雷达探测产品563

4.8.7 业务应用分析564

参考文献564