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[天体百科] 有关晴天钟的一些大气物理量的表述

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发表于 2009-9-9 23:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
今天正好有人问起晴天钟对于大气物理量所牵涉的问题,由于还是具有一定的实用性(无论是对于气象还是天文),这边分几个类别简单介绍一下。由于个人认知程度有限,还请大家多多补充。

首先,大气中时常出现的云会妨碍我们对于其他天体的观测,而云一般是可以反映大气中状态的变化。比如云量的多少、云量的厚度和大气透明度等等都会影响我们的观测。因此这里引入了几个有关大气的物理量。我们先来看一下“致云因子”。

致云因子从字面意义上来说就是导致云形成的因素,也就是说大气中必然吸收了热量导致其不稳定,水汽凝结形成云。因此简单的说,它反映了提供对流云生成的能量大小。一般分为50-100、100-200、200-300、300-500和>500这5个等级。(单位:焦耳/千克)

致云因子.jpg

因此致云因子在一定程度上和抬升指数也有关。

抬升指数是一种表示自由对流高度以上不稳定能量大小的指数。它表示一个气块从抬升凝结高度出发,沿湿绝热线上升到500hPa处所具有的温度被该处实际大气温度所减得到的差值。当差值为负数时,表明气块比周围环境温度更暖,因此密度小,将会继续上升冷却。该差值的绝对值越大,出现对流天气的可能性也越大。差值为正数时,表示周围温度比这个气块温度高,对流弱,大气层结稳定。

抬升指数与大气稳定度的关系如下表:

抬升指数.jpg

而有时天空中布满的云也会让喜欢观测天体的朋友很烦恼,因此天空中被云量遮挡的比例这边用八分法表示,这点和地面气象观测统计采取的方式一样,取了个名字叫“云遮比”,相信大家都知道,这边具体不展开了(见下图)

云遮比.jpg

请注意,颜色和平时地面观测统计是相反的,也就是平时地面统计晴天是白色或透明,阴天是灰黑色。

而有时在没云的状态下,能见度也不是很好,因此大气透明度也是一个影响观测的因素,一般来说,透明度反映了地球大气对地球外天体光线的消减程度,主要由大气中的水汽所造成,当然工业污染物、气溶胶粒子等同样也是消减星光的重要因子。

致云因子.jpg

星等即为“视星等”,表示天体亮度的一个指标,详见:http://www.21cma.net/thread-279-1-1.html第3楼

那么我们有时会看到夜晚星星的闪烁,这个又是什么原因导致的呢?

一般来说,大气时刻在运动的,尤其是大气边界层内的湍流和乱流很多,因此受其影响由于大气密度不均,光的传播速度发生了变化,有了相位差。因此我们会看到远处的星星一闪一闪。为了表示这个现象的程度,我们引进一个物理量——视宁度。它是用于描述天文观测的目标受大气湍流(尤其是大气边界层)对它的影响而看起来变得模糊和闪烁程度的物理量,是反映大气对地球外天体光线扰动程度的一个特征量。比如太阳下山时候的变形、飞机起飞时候看到的飘忽现象等也是这个原因所致。

视宁度.jpg

单位:角/秒

视宁度.jpg

注意,由于近地面大气的扰动和乱流,实际的视宁度会比数值预测稍差一些。

还有其余一些关于晴天钟的物理量比如温度、降水、湿度等,这些和我们平时气象所接触的无异,因此这边就不做介绍啦。

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 楼主| 发表于 2009-9-10 06:50 | 显示全部楼层
晴天钟具体内容请参考:新版本晴天钟研发近况

下面举几个视宁度实例的图片,以便大家更好从感性上理解。
更多图片 小图 大图
组图打开中,请稍候......
 楼主| 发表于 2009-9-10 21:52 | 显示全部楼层
说到这边,大家一定会问,晴天钟到底是何许物也?

晴天钟是一个新的名词,它诞生于2005年6月,灵感来自A. Danko的Clear Sky Chart。据说作者本人爱好天文颇有时日,但是时常为天气所困扰,故研发晴天钟,主要以提供天文用途的数值天气预测为目标(注意和天气预报的区别,面向的对象不同)

晴天钟是一个判定120小时内是否有适合天文观测天气的工具,使用来自美国国家海洋大气局 (NOAA)的数值天气产品进行计算。这一数值模型每日运行四次,提供长达7天的精细预测及16天的趋势预测。预测精度为1度(约为111公里),时间精度为180分钟,可以为处于全球任意地点的天文观测者提供下五个夜晚的气象参考。预测数据由计算机自动输出,不经人手修改。

晴天钟目前提供7个气象量的预测:云遮率,透明度,风速,温度,湿度,雪深,雾霾度。在2008年中旬以前,晴天钟一直在使用其高精度数值产品,用于生成其唯一的气象预测产品“Panel”(如下图)。

晴天钟.png

根据研究,晴天钟的预测准确率为66.70%(2/3)。接下来工作组将对模型的参数进行细致更改,提高准确率,确保其可以发挥最佳性能。

从中我们可以了解到,晴天钟是一个新兴的天气预报工具,主要服务于天文观测。目前虽然采用的数值比较先进,但是由于发展时间短,所以还是存在一定的局限性。因此这个我们期待这个产品的发展和进一步完善给人类带来的便利,也希望以后不仅仅应用于天文,而是应该拓展其使用范围,提高其使用价值,为人类更好地服务。
发表于 2009-10-18 21:17 | 显示全部楼层
晴天钟用了几次了~~~都是比较准的~~~谢谢LZ仔细的讲解~~~:lol
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