气象要素

基本气象要素主要分为温、压、湿、风四类，是地面和高空观测的必要组成部分。

气象观测系统可分为地基、空基、天基三类，地基指地面观测站组成，观测地球表面气象要素；空基由高空观测站组成，观测地表以上、大气层以下的气象要素，探测方式主要有探空气球探测、飞机探测等；天基主要气象探测卫星以及相应的地面信号接收系统组成。

除辐射外其他观测项目全部采用北京时，并以北京时20时为日界。

基本属性

温度

干/湿球温度：干球温度和试求温度分别由干球温度计和湿球温度计测量得到。两个温度计的区别在于：湿球温度计的头部用沾湿的纱布或棉花包住以保持湿润，而干球温度计没有。干湿球温度之间的差值可以一定程度上表征大气湿度。大气湿度越高，干湿球温度差值越小，反之则越大。
日最高/最低温度：指的是测量地点当日所达到的最高/最低温度，通常为地方时的当日20时至次日20时的最高/最低温度。地面最高气温一般出现于下午2-3时，最低气温一般出现于日出之前。
误差及订正：由于迅速的温度脉动对一定区域没有代表性，因此测量实际记录的是一段时间内的平均值，规定这个时间取1min。并且在实际温度测量中，需要将测温仪器放置于阴凉地区，以减少辐射误差，有时需要根据测温元件的特点，采取通风措施。

气压

气压指的是单位面积向上延伸到大气上界的垂直空气柱的重量，单位一般为hPa, 1Pa = 1牛顿/立方米，1hPa = 100Pa，mb(毫巴)也是比较常用的单位，1mb = 1hPa。
误差及订正：气压订正包括仪器差订正、温度差订正、重力差订正三步，经过三次订正之后的气压为本站气压，本站气压还需要经过海平面气压订正。我国以黄海海平面平均高度作为海平面气压的基准点。一般通过压高公式可得：

其中P0为订正后的海平面气压，Ph为经过未经过海平面气压订正的本站气压，h为测量站海拔高度，Tm为气柱的平均温度。

湿度

湿度是表示空气中水汽含量或干湿程度的物理量。
水气混合比：湿空气中水汽质量为Mv，干空气质量为Ma，则水汽混合比公式为：
比湿q：湿空气中水汽质量与湿空气总质量之比，比湿公式为：
绝对湿度：单位体积的湿空气中所含水汽的质量，计算公式为：
水汽压e：空气中水汽所产生的分压强，单位为hPa。
相对湿度：气压、温度一定时，湿空气水汽压和饱和水汽压的比值，为相对湿度，单位一般为%。
露点温度Td：在空气中水汽含量不变，保持气压一定的情况下，使空气冷却使得空气中水汽达到饱和时的温度称露点温度，简称露点。
实际温度(T)与露点温度(Td)的差值表示空气距离水汽饱和的程度
- T > Td，表示空气未饱和；
- T = Td，表示空气饱和；
- T < Td，表示空气过饱和。

风

空气的运动是三位空间中的矢量，由于空气的水平运动通常比垂直运动大一个数量级，空气的水平和垂直方向的运动通常分开测量。气象学中规定空气的水平运动称作风。地面风场通常指气象台站距地面10m高度上的风速和风向风场，一般要求测量地点四周开阔。一般测量的要素为风速和风向。
风速：指单位时间内空气所经过的水平距离，单位为m/s，海面风速有时也用海里/小时（knot/h）为单位表示，1m/s = 1.94knot/h。
- 平均风速：风随时间的分布具有明显的快速脉动特征，因此为了取得具有代表性的观测结果，通常需要测量一段时间内的平均风速。一般情况下平均风速指的是测量前10min内的平均风速。
- 最大风速：指的是给定时间段内10分钟平均风速的最大值。
- 极大风速：给定时间段内瞬时风速的最大值，瞬时风速一般是指3s平均风速。
风向：指的是风的来向，用十六方位或度（o）表示。
- 平均风向：平均风速指的是测量前10min内的平均风向。
- 最多风向：指一定时段内,风向频率最大的风向。

降水

在一段时间内的降水总量，用降水所覆盖得的水平地表面垂直深度表示（固态降水用水的相当量）。
降水量：降水量是指从天空降落到地面上的液态或固态（融化后）降水，未经蒸发、渗透、汇聚和流失而在水平面上聚集的深度。单位为mm或m。
降水强度：单位时间内的降水量，通常取6小时、12小时或24小时为一个时段，有时也以10分钟或1小时为一个时段。
误差及订正
- 溅水误差：指由于盛水器向外溅水造成的测量误差，一般在大暴雨时产生。
- 蒸发误差：微量降水时蒸发误差相对较大
- 风误差：风较大时，部分雨水被刮走造成的误差，是降水测量误差产生的主要原因。

测量仪器

一般的气象站都需要测量天气的六要素，即温度、相对湿度、大气压、风速和风向以及降水量。对应的气象仪器为温度计、相对湿度计、气压计、风速风向计和雨量筒。

温度：用安放在白色百叶箱的水银或酒精玻璃温度表测量，计量单位是摄氏度。
湿度：一般是百叶箱中的干湿温度表或毛发湿度计来测量，常换算为相对湿度，水汽压或露点温度来表示。
大气压：用水银气压表来测定，计量单位用百帕来表示。
风速和风向：用安装在10米高风向杆上的电接风向、风速仪测量。风的单位是米／秒。风向用8个或16个方位来表示。
降雨量：用雨量筒来进行测量，常用的有虹吸式和翻斗式两种。

表现形式

色板图

很多气象要素都可以使用色斑图来展示，通常有格点数据（如降水、气温等），雷达数据（如反射率、回波顶高、液态水含量等），还有卫星云图、数值预报等。使用色斑图进行展示时，通常会在某个角落显示色标图例。

等值线

在气象图中，常见的用等值线的方式来表示的要素有：等高面上的气压、等压面上的位势高度、温度等。

填值

站点填值

站点填值是基于各固定位置的气象站点，在精确的坐标上显示出某种或多种气象要素的数值。数值可以根据不同的要素用不同的颜色或方位来进行区分。如多要素填值中，一般会有一个图例标明各要素在站点上显示时的相对位置和颜色。
格点填值

格点填值是在站点数据的基础上进行了格点插值得到的数据，以确保在精度范围内的任意格点都有数据。格点数据可以是实况数据，也可以是数值预报数据。

风向标

当风的来向与风向标成某一交角时，风对风向标产生压力，这个力可以分解成平行和垂直于风向标的两个风力。由于风向标头部受风面积比较小，尾翼受风面积比较大，因而感受的风压不相等，垂直于尾翼的风压产生风压力矩，使风向标绕垂直轴旋转，直至风向标头部正好对风的来向时，由于翼板两边受力平衡，风向标就稳定在某一方位。风向标的箭头永远指向风的来源，其原理其实非常简单：箭尾受风面积比箭头大，若箭头及箭尾均受风，箭尾必会被风推后，使箭头移往风的来源。风向标装置于高杆上，为使风向记录更准确，须于杆底用指南针测定10秒的风向（当时风向须稳定）。

思维导图：

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