古今“测天”仪器 

        一、古代仪器

        汉朝

        伣、相风铜乌测风器

        我国风向器的发明很早。西汉已经盛行一种叫“伣”的风向器。《淮南子》指出这种风向器很灵敏，在风的作用下，没有一刻是平静的。汉代风向器，除伣以外，还有相风铜乌。

        相风铜乌是一种铜制的、形状像乌鸦那样的风向器。“相风”,就是观测风的意思。相风铜乌装在汉代观测天文气象的灵台上,是一种在专职观测天象单位内所设置的仪器。《古今图书集成》上有载:“东汉张衡制相风铜乌,置之于长安宫南灵台之上,遇风乃动。”1920年,在河北省安平县逮家庄东汉墓的考古发掘工作中,考古学家发现,在一块画像砖上绘着一座大型建筑物,上面有群鸟鸟瞰之图;在主要建筑物后面,有一座钟鼓楼,其上绘有相风铜乌和测风旗。这是迄今为止我国所发现的最早的相风铜乌图形,绘于东汉灵帝时期,距今1800多年。这表明,早在东汉时代,我国先民确已使用相风铜乌和测风旗了。

        南宋时期

        南宋秦九韶雨量器

        公元1247年，南宋数学家秦九韶在《数书九章》中阐明天池侧雨、圆罂侧雨、峻积验雪、竹器验雪的容量计算，所用工具以及计算方法的科学性符合现代的雨量概念，是世界上最早的雨量观测科学理论。而欧洲直到公元1639年始由卡特里首先使用雨量器，比秦九韶晚四百多年。

        清朝时期

        黄履庄温度表和湿度表

        我国清代发明家黄履庄，在他28岁之前，即1684年之前发明了验冷热器、验燥湿器，显然就是温度表和湿度表。

        在黄履庄发明验燥湿器前，比利时传教士南怀仁于1674年制造了一批科学仪器，其中就有湿度计，但不论是朝廷的南怀仁，还是民间的发明家黄履庄，虽创造了仪器，但都被束之高阁，未能用于实际气象观测。

        二、现代仪器

        1.风向风速观测仪

        风速风向仪用于测量瞬时风速风向和平均风速风向，具有显示、自动、实时时钟、超限报警和数据通讯等功能。

        风速风向仪由支杆，风标，风杯，风速传感器和风向传感器、气象数据采集仪、计算机气象软件组成。 风标的指向即为来风方向，根据风杯的转速来计算出风速。

        2.雨量计

       雨量计是一种气象学家和水文学家用来测量一段时间内某地区的降水量仪器（降雪量的测量则需要使用雪量计）。雨量计由承水器（漏斗）、储水筒（外筒）、储水瓶组成，并配有与其口径成比例的专用量杯。常见的有虹吸式雨量计、翻斗式雨量计等。

        3.云高仪

        激光云高仪是从地面向上空发射激光脉冲，通过接收大气对此光脉冲的后向散射达到探测分析大气在不同高度的组成成分，水汽成分对光的后向散射的贡献很大，从而可以分析出云高信息。因其工作方式和产品的精密设计制造，使其在几乎所有天气条件下具有卓越的性能和可靠性。激光云高仪，其探测高度一般15公里。激光云高仪采用先进的单镜头设计，对低空大气也表现出优良的性能。它不仅可以探测和分析得到三层云的数据，而且对降水期间的垂直能见度和云检测也表现出良好的性能。激光的接收单元采用了目前先进的探测技术，达到了很高的探测精度，使其可以快速测量和检测固态云底下的薄云层，具有一定的穿透性能。

        4.能见度观测仪

        能见度即目标物的能见距离， 是指观测目标物时， 能从背景上分辨出目标物轮廓的最大距离。 能见度是气象观测项目之一。 低能见度对轮渡、民航、高速公路等交通运输和电力供应以至于市民的日常生活都会产生许多不利的影响。 在经济高度发展的今天， 带来的影响更为明显。 近10 年来， 因能见度过低而造成的重大交通事故屡有发生。 能见度的观测及其仪器的研制已为世界许多国家所关注。

        5.闪电定位仪

        是探测闪电发生的强度、方向、频率及其变化的仪器。

        闪电定位仪是一种监测雷电发生的气象探测仪器，是指利用闪电辐射的声、光、电磁场特性来遥测闪电放电参数的一种自动化探测设备，并把经过预处理的闪电数据实时地通过通讯系统送到中心数据处理站实时进行交汇处理，可全天候、长期、连续运行并记录雷电发生的时间、位置、强度和极性等指标。闪电定位仪是开展雷暴预报的基础条件，对森林防火、防雷减灾、灾害调查和人工增雨等工作都有很大的促进作用，为经济社会又好又快发展提供有力的保障。

        6.全自动气象站

        全自动气象站是一种无人操作，能自动定时观测、发报或记录的地面气象观测站。实时监测温度、湿度、风速、风向、雨量、气压、太阳辐射、环境气体、土壤温度、土壤湿度、能见度等多种气象参数，气象观测要素的配置方式可以根据项目的实际情况进行灵和配置，根据配置不同可以组合成移动式气象站、固定式气象站、梯度观测站、墒情气象站、森林防火气象站、农林小气候观测站、高速公路气象站等多种不同使用用途的气象观测站。

        7.新一代C波段多普勒天气雷达

        CINRAD/CC型天气雷达是中国气象局用于国内气象业务组网探测的新一代C波段全相参多普勒天气雷达。该雷达能够监测400公里范围内的热带气旋、暴雨等大范围强降水目标，有效监测和识别距离大于200公里的龙卷、雹云、冰雹等中小尺度强天气现象，径向风速测量的范围达到±36米/秒。

        8.气象卫星

        气象卫星是从太空对地球及其大气层进行气象观测的人造地球卫星。卫星气象观测系统的空间部分。卫星所载各种气象遥感器，接收和测量地球及其大气层的可见光、红外和微波辐射，并将其转换成电信号传送给地面站。地面站将卫星传来的电信号复原，绘制成各种云层、地表和海面图片，再经进一步处理和计算，得出各种气象资料。气象卫星按轨道的不同分为太阳轨道（极轨道）气象卫星和地球静止轨道气象卫星。气象卫星观测范围广，观测次数多，观测时效快，观测数据质量高，不受自然条件和地域条件限制，它所提供的气象信息已广泛应用于日常气象业务、环境监测、防灾减灾、大气科学、海洋学和水文学的研究。气象卫星也是世界上应用最广的卫星之一，美国、前苏联/俄罗斯、法国和中国等众多国家都发射了气象卫星。

        气象卫星主要观测内容包括：卫星云图；云顶温度、云顶状况、云量和云内凝结物相位的观测；陆地表面状况的观测，如冰雪和风沙，以及海洋表面状况的观测，如海洋表面温度、海冰和洋流等；大气中水汽总量、湿度分布、降水区和降水量的分布；大气中臭氧的含量及其分布；太阳的入射辐射、地气体系对太阳辐射的总反射率以及地气体系向太空的红外辐射；空间环境状况的监测，如太阳发射的质子、α粒子和电子的通量密度。这些观测内容有助于我们监测天气系统的移动和演变；为研究气候变迁提供了大量的基础资料；为空间飞行提供了大量的环境监测结果。

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