神秘的校园气象站究竟暗藏什么玄机?今天我们大揭秘!

大学 作者:首都师范大学 2021-12-30 19:09:08



探访首都师大气象站

校园气象观测站





在首都师范大学校本部

新教一楼南侧

一个小小的显示屏

展示当天即时气象数据

在那背后

还有一片神秘的方形区域

你是否

也对这些产生过好奇心

接下来

让我们一起来了解一下

首都师大校园气象站吧













Station




在走进校园气象站前,我们先一起走进资源环境与旅游学院的气象气候实验室,来了解一下那些气象站会使用到的仪器吧~


校本部新教一楼

315气象气候实验室



315教室主要是供资环学院的同学们上课使用的实验室,教室两侧的柜子里放置了很多需要精心呵护的实验仪器,也有很多来自上世纪的“古董”仪器。

实验室一览



在柜子中摆放的看起来很奇怪的金色与银色仪器是传统蒸发仪器,它是由一个金属圆盆和一个向外张成喇叭状的金属丝网圈构成的。

金属圆盆用于盛放水,在晚上8点测量蒸发情况,通过计算可以得出当天的蒸发情况。

喇叭状的金属丝网圈主要是用于防止小动物(如小猫、小狗、小鸟等)来喝水,从而减少实验误差。



早在汉代就已经出现了类似风速计的仪器——“相风铜鸟”,它是铜制作的类似于乌鸦形状的风向仪,安装在汉代天文气象监测的灵台上。

唐代时,李淳风为风定了级。他将风主要分为了8级,是中国最早给风定级的人。在大家熟知的古诗中,“疾风知劲草”指的就是七级风,而“大漠孤烟直”则是无风状态。

风速计的单位是“米每秒”,使用磁感风向风速仪时,需要将风速计举过头顶,减少自身对风的遮挡的影响。

值得注意的是,磁感风向风速仪既可以测风速也可以测风向。

在实验室内,20世纪80年代就有意大利制造的风速仪了。别看这个风速仪年代久远,可它的扇叶也非常灵活,微弱的风也可以测量出来。



通风干湿度表设置了一左一右两个小管,内置相同的温度表,不同的地方是右侧小管内温度表需要缠绕湿球纱布。

使用通风干湿度表测量湿度,主要是依靠温度以及蒸发量进行换算。不同的温度会有不同的蒸发量,温度越高,蒸发量也就越强。

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通风干湿度表的湿球纱布,是专用纱布,是特制的,网格均匀,有别于医用纱布。




气压表主要有水银气压表和空盒气压表两种,在教学中主要使用的也是这两种气压表。

同一地区的气压的变化主要受大气运动、大气湿度、大气温度的影响,同一地区的不同海拔的气压也会有所不同,例如校园中,地面的气压与教学楼顶层的气压也会有小小的不同。

空盒气压表


动槽式水银气压表





毛发湿度表(左)是有一定年代感的“老物件”了,我们学校最早的毛发湿度表还是1960年购入的呢。

毛发湿度表的原理是毛发会随着湿度增加而增长,每100 cm可以伸长2.5 cm 左右。


手摇干湿度表(右)也是年纪不小了的“资深仪器”了。在使用中,主要是利用空气流动,蒸发湿纱布的水分,对比干湿两温度计的温度差,从而换算得出湿度。




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在了解了那些专用的实验仪器后,让我们来一起走进气象站,看看校园气象站里的气象仪器吧~


新教一楼南侧草坪



首都师范大学资源环境与旅游学院于20世纪70年代建立了校园气象观测站。因校园建设需要,于2020年在教一楼南侧重建。目前气象站可以测量温度、降水、湿度、压强、地温、风速风向、最高温度与最低温度、PM10与PM2.5等气象与环境监测。


测量设备主要有气象自动采集器,地温数据采集器、风杆、两个百叶箱(其中一个百叶箱为传统仪表百叶箱,内置最高最低温度表、毛发湿度表、干湿球温度表,方便于学生实习与观测)、翻斗式雨量筒、环境质量监测仪以及气象显示牌等。


校园气象站对师生校园气象的了解很有帮助,可以实时观看天气变化,校园气象站也成为了学校的一个景观及地标性建筑。以后气象站计划申请作为社会服务站并入到北京气象系统中。


气象站仪器的摆放主要的要求即为:“北高南低,东西成排。”于是最高的风杆在最北侧,最贴近地面的地温数据采集器在最南侧。


风杆

位于气象站的东北角

是气象站内最高的设备

高度高达10m

能够将风信号转化为电信号



西侧的百叶箱主要做教学使用,内置仪器都相对传统。

百叶箱内置两个横向摆放的温度表,它们都指向感应球。居上的是最高温度表,内置液体为水银,居下的是最低温度表,内置的液体是凝固点更低的酒精,主要是为了保证在低温情况下温度表依旧可以使用。同时,温度表是不能直晒在阳光的,直晒会导致测得的气温偏高,所以需要放置在百叶箱内。

在正中间位置摆放着一个黑色的毛发湿度表,用于观测湿度变化。

在干湿球温度表的湿球下方放着一小杯蒸馏水,主要用于给湿球提供润湿,当气温低于零下时,需要手动剪断湿球的纱布。如果结冰,则需要在室温下使用常温水进行融冰。



东侧的百叶箱内设置有传感器,可以起到收集数据的作用。这个传感器的高度有严格的限制,需要设置在距离地面1.5m的地方。同时这个百叶箱也负责气象数据传送,它会将各个设备收集到的数据转化为电信号,传送到位于新教一楼气象实验室的气象服务器内,再由电脑控制将数据展示在显示屏上。


翻斗式雨量器

主要负责收集雨水来计算降雨量

需要定期清理以防堵塞



地温数据采集器设置有八个,分别测量草温,地表温度,地下5厘米、10厘米、15厘米、20厘米、40厘米和地下80厘米的温度。

地温数据采集



那这些地面数据是怎么展示在旁边的显示屏上的呢?

这就需要我们再回到新教一楼的三层来一探究竟啦!



在校本部新教一楼的314里,

放着一个小小的“神秘”的电脑——

这个电脑里存储着千百条数据,

它们都是由地面气象站传入的,

按分钟和小时存储记录下来。




以上就是我们本次气象站大揭秘的全部内容啦!

校园气象站的背后还蕴含着许许多多的地理科学知识,期待感兴趣的你继续去探索!



往期回顾

我“蹭”了一节课!

首师人不骗首师人,期末考试加油!

明日考研,愿你们金榜题名!



摄影:袁铭心

编辑:史婉璐

责任编辑:李嫱


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