气象法学习

『壹』 微气象学法简介

地表源释放的气体，最初是通过分子扩散和其他作用力通过土壤孔隙进入地表大气，到达湍流层由湍流输送过程送入自由大气，湍流输送的机制则是单个涡旋的位移。 通过测量近地层的湍流状况和微量气体的浓度变化，推导地表气体排放通量的方法通称为微气象学方法。 这种方法要求被测表面，大尺度宏观均匀，测点上风向相当大的区域内气体排放通量均匀，在测量周期内大气状态基本不变。 在风速不大，地势平坦，下垫面均匀的条件下，可认为测点附近的物质垂直输送通量不随高度变化，因而在一定高度上测量的气体输送通量能够代表地表气体排放通量。 对所有的微气象法而言，测定时都需要一块面积足够大，并且十分平坦的下垫面。 由于测量过程基本对被测对象无影响，因此微气象法比起箱法有许多优点，但这种方法不适用于测量甲烷等痕量气体排放，因为在覆盖有植物的地表面难以准确直接测定气象要素和垂直方向的痕量气体浓度变化。 虽然直接测量法响应快，但灵敏度低，而且仪器设备十分昂贵。

经验表明，常通量层的高度是测点上风方向水平均匀尺度的0.5％，即这种方法要求在大面积均匀地表状况下进行，这样，在某一高度上测量得到的气体输送通量就认为是测点附近地表的该气体交换通量。按照测量参数的不同，微气象学法可有很多种，如涡度相关法、空气动力学方法、能量平衡法、质量平衡法、涡度积累法、条件采样法以及对流边界层收支法等。

『贰』 怎样学好气象学

我借用一个学姐的日志来回答你这个问题吧，我觉得她说得很好！

如何打好基础研究（气象学）的基础 在大气所学习四年多，虽谈不上有很大的收获，但也不算浑浑噩噩。虽然离一位合格的科研工作者还有很大的距离，但是也要谈谈自己的心得――如何打好科研的基础――为将来的事业铺好坚实的道路。 如果立志于气象学的科研事业，爱好必须放在第一位，在这浮躁的年代，没有爱好是不可能几十年如一日地坐下来去研究自己所喜爱的，几位成功的研究者也为我们提供了极好的榜样，在那动荡的年代仍然此志不渝，有些飘题，呵呵。 如何称为一名合格，或者优秀的科研工作者呢？借用导师的话就是一名优秀的科研工作者需要三个基本素质：1，必须具有卓越的物理直觉，当然对一个人的天赋需要极高的要求，但是也和知识的积累密切相关，不懂的领域很难去爱，也谈不上有什么看法，灵感了；2，要擅长用来处理一些问题的方法，只有这样你才能很快的将你的想法实现，并且从中看到合理与否，并进行改正；3，要擅于表达自己的观点，已有的工作尽快成文，要让别人尽快的知道你的工作并提出宝贵的意见。很显然，我还不足以发表对第一点的看法，因为自己还远远达不到那个境界，革命之路漫长，还需努力，第三点将借用一大牛文章，提供一些参考，主要谈谈第二点。 为了使自己的科研之路走得更坚实，更顺畅，一些基本的工具（这里称为工具，是因为这些是必须了然于胸）是要必须掌握的。 对于微分方程的处理。一名不会处理微分方程的科研工作者是比较可悲的（可能有些偏，呵呵，不过不会用数学来描述物理，自然很难体会其中的美感，对这领域的爱有多少呢？个人认为这是培养爱的一个极好的途径）。其实掌握一些基本方程的处理方法并不复杂，可参考Richard Haberman的实用偏微分方程（第四版），个人认为这是迄今为止写的最通俗易懂，初步掌握不用2个月。 气象学专业知识的了解。刚进入博士学习阶段，基础参差不齐，但是对于气象学专业知识有个系统全面的了解还是很有必要的，最方便的莫过于看一部名著，可选择的比较多，注重推导的PEDLOSKY的流体力学，GILL的大气－海洋动力学，HOLTON的动力气象学之介绍。个人比较推荐GILL的大气－海洋动力学，讲的比较通俗，结合的实际现象较多，能够让在了解专业术语的同时却悄悄感受到用数学来描述物理现象的艳丽。PEDLOSKY的推导非常严密，但建议在对专业知识有个全面的了解后再去学会更有体会。HOLTON的不太了解。乘着在玉泉路学习的黄金时间，少约会点，好好读读这几本书，会大有收获。等进入工作后再想静下来读这几本书可就不太那么容易（后悔中。。。。。。。）。 软件的利用。这些比较简单，程序的编写，结果的现实，什么fortran啊，c啊，grads啊，matlab啊，会一两种就行，能够计算，能够画图就可以，关键是要快，最好早上的想法到晚上睡觉的时候你就能看到结果的雏形，由简入繁。太美的就不要太过强求，毕竟不是每个人都去写模式。 好了，有了上面的沉淀，对进入气象学这个领域进行 研究就有了最基本的了解，下面就根据各自细致的方向补充不同的知识，例如统计方法的使用，数值计算等，非线性方法的使用，个人觉得DIJKSTRA的nonlinear physical oceanography着实不错，用一些简单的非线性方法来描述大气海洋中的分叉现象，对于突变，跳跃提供不少有意义的提示。这些简单的方法可参考SEYDEL的practical bifurcation and stability analysis: from equilibrium to chaos。 科研之路漫长遥远，怀着一份热爱，奋斗，奋斗，奋斗。

『叁』 气象学估算法

气象学估算法，是利用气象资料估算陆面蒸发量，比较简便，精度较仪器测量法低，主要用于区域或流域的大尺度陆面蒸发量的估计。

国内外许多学者致力于利用气象资料来估算陆面蒸发量，建立了许多估算公式，可分为饱和陆面蒸发和非饱和陆面蒸发两类。下面介绍几种常用的估算方法。

1.饱和陆面蒸发量估算公式

是H.L.Penman.（1948，转引自张朝新，1995）在英国南部依据热量平衡和湍流扩散原理，利用无水汽平流输送时可能产生的蒸发，提出的估算公式。

生态水文地质学

式中：E为自由水面可能蒸发量（mm/d）；υ为绝对湿度计算公式中的常数，υ=0.486；E_a为湍流扩散项（动力蒸发项）：

生态水文地质学

式中：e_a，e_d分别为气温为T_a的空气饱和水汽压和实际水汽压（mm）；U₂为2.0m高度的平均风速（m/s），根据地面风速廓线，可以近似地取U₂=U₁₀或U₂=2 3U₁₀，U₁₀为10m高度的日平均风速（m/s）。

Δ为平均气温为T_a时饱和水汽压随温度的变化率：

生态水文地质学

生态水文地质学

式中：A为短波辐射平衡；B_L为长波辐射平衡（有效辐射）：

生态水文地质学

生态水文地质学

式中：R_A为天文辐射或最大可能辐射［4.1868J/（cm²·d）］；n/N为日照百分率；σ为斯蒂芬-波尔兹曼常数［8.16×10¹¹×4.1868J/（cm²·min·k⁴）］；a为水的反射率，取0.05。

2.非饱和陆面蒸发量估算公式

非饱和陆面蒸发量也称为陆面实际蒸发量，陆面蒸发能量受平衡、饱和差、风速以及土壤湿度等因子影响。奥里捷科普（1911）和布德柯（1948）依据陆面热量平衡和水量平衡方程拟合出含有实际蒸发、可能蒸发及降水量的关系式（布德柯法）：

生态水文地质学

式中：P为年降水量，E_T为年蒸发力，用下式计算：

生态水文地质学

式中：T为月平均气温；L_a为纬度修正系数。

生态水文地质学

生态水文地质学

3.傅抱璞公式

傅抱璞根据国内资料提出，一定地区和一定蒸发条件下，陆面蒸发量E对降水变率随着（E_m-E）增加而增加，随降水量P增加而减小；在一定降水量条件下，陆面蒸发量对蒸发能力的变率随（P-E）的增加而增加，随日蒸发能力增加而减小，推导出下式：

生态水文地质学

该公式使用时必须用实测资料求出m值，然后用到无资料的相似地区。一般来说，径流条件好的地区m值小，径流状况差的地区m值大。

『肆』 气象色谱内标法原理和操作

转载：《分析测试网络网》
内标法是一种间接或相对的校准方法。在分析测定样品中某组分含量时，加入一种内标物质以校谁和消除出于操作条件的波动而对分析结果产生的影响，以提高分析结果的准确度。

内标法在气相色谱定量分析中是一种重要的技术。使用内标法时，在样品中加入一定量的标准物质，它可被色谱拄所分离，又不受试样中其它组分峰的干扰，只要测定内标物和待测组分的峰面积与相对响应值，即可求出待测组分在样品中的百分含量。采用内标法定量时，内标物的选择是一项十分重要的工作。理想地说，内标物应当是一个能得到纯样的己知化合物，这样它能以准确、已知的量加到样品中去，它应当和被分析的样品组分有基本相同或尽可能一致的物理化学性质(如化学结构、极性、挥发度及在溶剂中的溶解度等)、色谱行为和响应特征，最好是被分析物质的一个同系物。当然，在色谱分析条什下，内标物必须能与样品中各组分充分分离。需要指出的是，在少数情况下，分析人员可能比较关心化台物在一个复杂过程中所得到的回收率，此时，他可以使用一种在这种过程中很容易被完全回收的化台物作内标，来测定感兴趣化合物的百分回收率，而不必遵循以上所说的选择原则。

影响内标和被测组分峰高或峰面积比值的因素主要有化学方面的、色谱方面的和仪器方面的三类。
由化学方面的原因产生的面积比的变化常常在分析重复样品时出现。
化学方面的因素包括：
1、内标物在样品里混合不好；
2、内标物和样品组分之间发生反应，
3、内标物纯度可变等。
对于一个比较成熟的方法来说，色谱方面的问题发生的可能性更大一些，色谱上常见的一些问题(如渗漏)对绝对面积的影响比较大，对面积比的影响则要小一些，但如果绝对面积的变化已大到足以使面积比发生显著变化的程度，那么一定有某个重要的色谱问题存在，比如进样量改变太大，样品组分浓度和内标浓度之间有很大的差别，检测器非线性等。进样量应足够小并保持不变，这样才不致于造成检测器和积分装置饱和。如果认为方法比较可靠，而色谱固看来也是正常的话，应着重检查积分装置和设置、斜率和峰宽定位。对积分装置发生怀疑的最有力的证据是：面积比可变，而峰高比保持相对恒定，

在用内标法做色话定量分析时，先配制一定重量比的被测组分和内标样品的混合物做色谱分析，测量峰面积，做重量比和面积比的关系曲线，此曲线即为标准曲线。在实际样品分析时所采用的色谱条件应尽可能与制作标准曲线时所用的条件一致，因此，在制作标准曲线时，不仅要注明色谱条件(如固定相、柱温、载气流速等)，还应注明进样体积和内标物浓度。在制作内标标准曲线时，各点并不完全落在直线上，此时应求出面积比和重量比的比值与其平均位的标准偏差，在使用过程中应定期进行单点校正，若所得值与平均值的偏差小于2，曲线仍可使用，若大于2，则应重作曲线，如果曲线在铰短时期内即产生变动，则不宜使用内标法定量。

用待测组分的纯品作对照物质，以对照物质和样品中待测组分的响应信号相比较进行定量的方法称为外标法。此法可分为工作曲线法及外标一点法等。工作曲线法是用对照物质配制一系列浓度的对照品溶液确定工作曲线，求出斜率、截距。在完全相同的条件下，准确进样与对照品溶液相同体积的样品溶液，根据待测组分的信号，从标准曲线上查出其浓度，或用回归方程计算，工作曲线法也可以用外标二点法代替。通常截距应为零，若不等于零说明存在系统误差。工作曲线的截距为零时，可用外标一点法(直接比较法)定量。

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『伍』 农业气象学的研究方法

研究农业生产对象及其生产过程与气象条件相互关系的方法。对农业生产对象的生长发育、产量形成和相应的农业气象要素进行平行观测和分析，是进行农业气象试验研究的基本途径。在实际运用时常借助气象学、生物学、数学、物理学和地理学等学科的理论和技术。一般要经历资料的获取、整理和分析 3个过程。每个过程所选用的技术方法的科学性、代表性及比较性都将直接影响研究的效果。 农业气象资料分析技术主要有：①统计分析方法。包括数理统计学方法、模糊数学分析法等。②数理统计学方法。即将生物的生长、发育和产量变化和气象条件之间的关系，看作是随机变量，利用相关和回归等分析方法建立统计模式。一元或多元回归方程式、积分回归方程式，两个或多个函数的阶乘函数式是常见的统计模式。③模糊数学方法。即应用近代数学的模糊集概念，用综合隶属函数拟合、模糊类型识别、相似分析、聚类分析、综合评判等方法来研究农业气象中诸如农业气候区划、资源评价、作物气候适应区、产量年景展望等模糊性问题。④数学物理方法。即以生物学过程的物质输送和能量转化与平衡为基础，根据实测（或计算）数据用数学物理方程式来模拟生物的生长、发育、产量形成过程。这类模拟理论或动力学模式通常比统计学模式更能揭示生物和气象条件间的内在机制。⑤对比分析方法。即对较为简单的农业气象问题，直接根据获得的平行观测数据或相应图表，分析气象条件对生物有机体生长发育、产量变化以及某些农业技术措施的利弊关系，从而得出有关的定量指标。方法简单，结果也较直观可靠。

『陆』 如何学天气学

天气学是研究天气现象和天气过程的物理本质及规律，并用以制作天气预报的学科，是大气科学的一个重要分支。所以天气学的研究对象是整个地球大气，研究内容是大气中发生的各种天气现象及其演变规律。然而，在实际工作中天气学并不是来研究所有的大气物理过程，而只是研究对天气演变起重要作用的那些天气现象和天气过程。
天气学的研究已有一百多年的历史，它的发展同手段和技术的革新，以及同的发展相联系，经历了4个阶段:在20世纪20年代以前，主要用地面等，分析各种气压系统及其天气分布，这属第一阶段。20年代以后，由于探空仪的研制成功而获得了高空气象资料，从而对的研究由地面扩展到了三维空间，这是第二阶段。在这个阶段中，挪威气象学家提出了极锋学说，瑞典气象学家提出了学说。极锋学说概括了典型的极锋模型(包括气旋从初生、发展到消亡的生命史)，指出在温带的移动性
天气学架构
天气学架构
气旋内，有来自极地的冷空气和来自热带的暖空气形成的分界面，这种分界面称作极锋(见)。气团学说认为:中纬度的天气变化,是由于来自不同源地的相互作用的结果。当某地为某种气团控制时，往往出现某种典型的天气。而在两种气团交绥的地方，则天气变化往往非常激烈。20世纪30年代以后，天气学进入第三阶段。其标志是理论的提出和应用。1939年，瑞典气象学家通过对大量高空天气图的分析，提出了长波(行星波)理论，并发现极锋气旋是在长波的特定位置上发展起来的，气旋的运动和发展，都和长波有密切的联系。在此阶段里，天气学开始和动力气象学结合，除了广泛应用罗斯比的长波公式外，英国气象学家R.C.萨特克利夫和挪威气象学家S.佩特森在简化涡度方程(见)的基础上，分别提出了判断地面天气系统发生、发展的条件。此外，芬兰气象学家对西风带大尺度天气系统的特性，美国气象学家C.W.牛顿对强对流风暴等做了大量的研究。美国气象学家H.里尔在热带天气分析、热带大气环流和的研究方面，都作出了贡献(见)。60年代以后，天气学进入第四阶段。由于高速电子计算机的使用，天气学和动力气象学的结合更加紧密。具体表现在对天气系统的数值模拟试验(见)和诊断分析(见)两方面，由此，对天气系统发生发展的物理机制，有了进一步的了解。同时由于气象卫星提供了人烟稀少地区(如海洋、两极、高原和沙漠地区)的大量气象资料，热带气象学和得到了迅速的发展，许多新的大气运动现象也不断发现。再由于等探测手段的不断改进，对、强对流天气的研究也更加深入了。

中国气象学家于1925年首先对中国天气类型进行了分类;沈孝凰于1931年对中国江淮流域的气旋作了研究;李宪之于1934~1936年期间对南半球和西北太平洋之间的关系进行了研究，并初步提出了两个半球之间大气环流的相互作用;卢于1943年写出了中国第一本《天气预告学》，并对30~40年代的中国寒潮和台风进行了研究;以后，对中国历史上的特大暴雨、寒潮、高原气象学和的研究，对高空切断低压(见)、中国降水天气系统和中、低纬度环流的相互作用的研究，对和热带环流的研究，以及朱炳海对气团、锋等的研究，都对天气学的发展作出了贡献。

『柒』 微气象学法

和箱法相比，微气象学法是一种开放式的测量方法，无论那种微气象法，它们的共同特点可归纳为以下几点：其一，所测气体通量值是较大范围内（一般为100～1000m）的平均值，减少了密闭系统采样带来的误差，同时大大改善了观测结果的代表性。 其二，测量装置一般位于被测区域的下风方向处，因此，实验装置及观测活动基本不会干扰被测区域的自然环境状况。 其三，微气象学方法的观测一般持续较长时间，因此能得到被测区域微气象要素的时间变化，进而获得被测气体交换特征的时间变化。 基于微气象学方法的上述基本特征，该方法主要适用于较大尺度宏观均匀的区域。 在测量期间大气状况基本不变的情况下，在常通量层中某一高度上测得的气体通量可以认为能够代表地表的气体排放（吸收）通量。长期观测结果表明，常通量层的高度一般是测点上风方向水平均匀尺度的0.5％～1％（Dy-er，1963）。

应当特别指出，严格来讲，常通量层条件是微气象学方法（除质量平衡法外）测量气体通量的最基本条件。 在实际情况下，这一条件往往由于下述原因而得不到满足或不能得到完全满足。 这些原因是：其一，在测量高度和地表之间的气柱内发生与被测气体有关的化学反应；其二，在测量高度和地表之间的气柱内发生被测气体储量变化；其三，在测量高度和地表之间的气柱内存在被测气体浓度的水平梯度，并导致该气体的平流。 在气体通量测量中，微气象学法有效应用的一个关键问题是能否解决该方法本身所要求的高精度测量。 微气象学法一般要求测量常通量层中有关气象要素和被测气体浓度的垂直梯度。 对于温室气体通量观测来讲，这是一项很高的要求。 一方面这是因为温室气体的常通量层高度一般较低，按水平均匀下垫面的0.5％计算，尺度为500m的水平均匀区域的常通量层也仅为25m，在25m高的范围内选取两个高度进行测量，这就要求观测仪器能够感应较小高度差范围内的被测气体浓度变化。 另一方面，在近地表中，绝大多数温室气体浓度的垂直梯度是很小的，这要求测量仪器有较快的时间响应和较高的灵敏度。 由此可见，为保证微气象学法的有效性，观测场地的水平均匀尺度最好在500m以上。

综上所述，当前在温室气体排放（吸收）现场测量中主要使用的方法是箱法和各类微气象学方法。 箱法适用于小区域和过程研究，但与陆地的大面积、低强度面源的基本特征不相适应、因此在实际应用中只能要求进行多点、重复和长时间周期观测，并对观测资料进行合理的统计处理。 微气象学法避免了箱法工作原理上的局限性，可适用于较大尺度范围的测量，但它对地表均匀度，大气状态以及传感器的技术条件提出了更高的要求。 不仅如此，理论上讲，所有微气象学方法中只有涡度相关法是直接测量通量的方法，而其他方法或是利用相似性假设，或是利用经验关系，使得测量结果的真实性受到影响。 可见，无论哪种方法都有其本身的局限性或技术难点，从这个意义上讲，陆地温室气体排放（吸收）的准确测定仍然是一个未解决的问题。

当前，在温室气体排放（吸收）的研究中，有两个基本事实值得注意。 其一，根据大气中主要温室气体浓度变化的实际观测结果，科学家们提出了甲烷已知源的排放通量估计方面也有很大的不确定性（第1章表1.1）。 其二，到目前为止，对全球温室气体排放量的估计几乎全部来自数量有限的箱法观测结果。 而这些箱法测量结果的准确度有多大，这是一个很难回答的问题，原因是由于温室气体排放的时空变异性以及箱子设计和操作的差异，很难对不同观测结果进行定量评价。一些观测结果表明，和微气象学法相比，箱法给出的观测结果似乎偏低。 但这一结论有很大的不确定性，并不能说明微气象学法的测量精度比箱法高。这一方面是由于不同微气象学法本身所给出的结果离散性较大，并且已有通量梯度法测量结果偏低的报告。 另一方面，由于箱法和微气象学法的工作原理不同，对二者的观测结果的比较应充分考虑到箱子的大小、箱法与微气象学法观测点位的相对位置、传感器所处的高度、地表的粗糙度、上风方向均匀地表的水平尺度、风速以及大气稳定度等一系列因素。 应当指出，随着技术的发展，微气象学法有希望在温室气体排放（吸收）测量中获得更广泛的应用。 但是，箱法在过程研究和多个小区域实验中所显示的优越性是无法用微气象学法代替的。

『捌』 气象学的研究方法

研究的方法主要有四种，分别为观测研究、理论研究、数值模式研究及实验研究： 实验研究同样是较少人所认识的，实验研究因数值模式研究的出现而比往日式微，但亦有其存在价值，例如要验证某些理论，数值模式研究是做不到的。