1. 气压

      气压是单位面积上空气柱的重量。气压的空间分布及时间上的变化，是与气流流场情况及天气变化紧密相联系的。所以它是天气分析的主要依据之一；此外，航空上可以利用气压来测定飞机飞行的高度；军事上也用气压来计算空气的密度，以进行弹道修正……因此，气压是气象中所要测定的重要要素之一。

      气象上常用的测定仪器有液体（如水银）气压表和固体（如金属空盒）气压表两种。气压记录是由安装在温度少变，光线充足的气压室内的气压表或气压计测量的，有定时气压记录和气压连续记录。人工目测的定时气压记录是采用动槽式或定槽式水银气压表测量的,基本站每日观测4次，基准站每日观测24次。气压连续记录和遥测自动观测的定时气压记录采用的是金属弹性膜盒作为感应器而记录的，可获得任意时刻的气压记录。采用这些仪器测量的是本站气压，根据本站拔海高度和本站气压、气柱温度等参数可以计算出海平面气压。 

      气压以百帕为单位，取小数一位；有的也以毫米水银柱高度为单位，取小数两位。毫米与百帕的换算关系是 

      1百帕=0.750069毫米（水银柱高度）≈3/4毫米（水银柱高度） 

      1毫米=1.333224百帕≈4/3百帕 

      我国的气压观测在1953年及以前采用的是以毫米水银柱高度记录的，1954年及以后是以百帕记录的，两种记录合并使用时，须换算为同一种单位。 

2. 气温

       气象学上把表示空气冷热程度的物理量称之为空气温度，简称气温（英文名称air temperature）。公众天气预报中所说的气温，是在植有草皮的观测场中离地面1.5米高的百叶箱中的温度表上测得的，由于温度表保持了良好的通风性并避免了阳光直接照射，因而具有较好的代表性。国际上标准气温度量单位是摄氏度（℃），中国气温记录一般采用摄氏度（℃）为单位。气温的单位除上面提到的用摄氏度（℃）表示，有的以华氏度（F）表示。摄氏与华氏的换算关系是：C=5/9（F-32），F=9/5C+32（式中F-华氏温度，C-摄氏温度）。

       气温是用来衡量地球表面大气温度分布状况和变化态势的重要指标。它根据需要分为定时气温（基本站每日观测4次，基准站每日观测24次），平均气温，最高气温、最低气温、极端最高气温、极端最低气温。

       （1）定时气温

       气象部门每天02时、08时、14时、20时（北京时）每隔6小时进行一次观测或者02时、05时、08时、11时、14时、17时、20时、23时每隔3小时进行气温观测。为了特殊需要（如航空），甚至进行间隔1小时、半小时的气象观测。

       （2）平均气温

       指某一段时间内，各次观测的气温值的算术平均值。通常通过气温的平均情况来表达气温一段时间内的状况。根据计算时间长短不同，可分日平均气温、月平均气温、年平均气温、累年平均气温等。

       1）日平均气温：由于不同气象站，每天观测次数不等，中国气象部门统一规定，日平均气温是把每天02时、08时、14时、20时四次测量的气温求平均，还可以计算为某一天的最高气温和最低气温的平均值，精确到0.1度。

       2）月平均气温：某一月的多日平均气温的平均值。

       3）年平均气温：某年的多日平均气温（或多月平均气温）的平均值。

       4）累年平均气温：累年某日平均值由历年该日平均值平均求得，但是资料必须具有连续20年以上的数据，且闰年只取前365天；累年某月平均值由历年该月平均值平均求得；累年年平均值由累年月平均值平均求得。

       （3）最高气温

       指某一段时间内的气温最高值。一般出现在14-15时。

       1）日最高气温：某日各定时观测气温的最高值。

       2）月最高气温：某月各日最高气温的平均值。

       3）年最高气温：某年各月最高气温的平均值。

       （4）最低气温

       指某一段时间内的气温最低值。最低气温一般出现在早晨5-6时。

       1）日最低气温：某日各定时观测气温的最低值。

       2）月最低气温：某月各日最高气温的平均值。

       3）年最低气温：某年各月最高气温的平均值。

       （5）极端最高气温

       也叫绝对最高气温。指给定时段（如某日、月、年）内所出现的最高气温中的最高值。可分为某月和某年极端最高气温以及多年某日、多年某月和多年年极端最高气温。

       1）某月极端最高气温是从全月各日最高气温中挑出的极植。

       2）某年极端最高气温是从全年各日最高气温中挑出的极值。

如果考虑多年状况，也有多年某日、多年某月及多年年极端最高气温：

       1）多年某日极端最高气温是从历年某日最高气温中挑出的极值。

       2）多年某月极端最高气温是从历年某月最高气温中挑出的极值。

       3）多年年极端最高气温是从历年最高气温中挑出的极值。

       （6）极端最低气温

       也叫绝对最低气温。指给定时段（如某日、月、年）内所出现的最低气温中的最低值。根据给定时段不同，可有某月和某年极端最低气温。

       1）某月极端最低气温是从全月各日最低气温中挑出的极植。

       2）某年极端最低气温是从全年各日最低气温中挑出的极值。

如果考虑多年状况，也有多年某日、多年某月及多年年极端最低气温：

       1）多年某日极端最低气温是从历年某日最低气温中挑出的极值。

       2）多年某月极端最低气温是从历年某月最低气温中挑出的极值。

       3）多年年极端最低气温是从历年最低气温中挑出的极值。

3. 湿度

　　（1）定义 

　　空气湿度是表示空气中水汽多少亦即干湿程度的物理量，在一定的温度下，在一定体积的空气里含有的水汽越少，空气越干燥；反之，亦然。空气湿度的大小常用绝对湿度、相对湿度、比较湿度、饱和差、混合比和露点温度等表示。公众天气预报中最常用的是相对湿度。 

相对湿度是空气中实际水汽含量(绝对湿度)与同温度下的饱和湿度(最大可能水汽含量)的百分比值。它只是一个相对数字，并不表示空气中湿度的绝对大小。

　　（2）来源 

　　空气中的水汽一部分来自其下垫面上江河湖泊和潮湿土壤的蒸发，另一部分(在许多情况下是主要的一部分)则来自热带地区特别是热带洋面。 

　　（3）影响因素 

　　一般而言，相对湿度的日变化与气温的日变化相反，最大值出现在日出前后，最小值出现在下午2时左右；相对湿度的年变化比较复杂，通常是多雨的季节湿度高，晴朗的天气湿度低，但各地的地理条件、气温条件和雨季情况差异很大，难以概括出一个具有普遍性的规律。 

　　（4）人体感受 

　　世界卫生组织发布：人生活在相对湿度45%--65%的环境中最感舒适。空气中相对湿度过高，人体分泌的汗水难以蒸发，机体蒸发散热的功能受阻，机体感到闷热难以忍受，这也是高热的夏季会觉得闷热，而高温的秋季则不会感觉到闷；空气中相对湿度过低，鼻部、肺部粘膜及表皮的水分大量蒸发，机体通常会感觉皮肤和呼吸道干燥，但主要还是人体适应性问题。 

　　（5）对人体健康影响 

　　在医学上，湿度过大时，人体中一种叫松果腺体分泌出的松果激素量也较大，使得体内甲状腺素及肾上腺素的浓度就相对降低，细胞就会“偷懒”，人就会无精打采，萎靡不振。长时间在湿度较大的地方工作、生活，还容易患湿痹症；湿度过小时，蒸发加快，干燥的空气容易夺走人体的水分，使皮肤干燥、鼻腔粘膜受到刺激，所以在秋冬季干冷空气侵入时，极易诱发呼吸系统病症。总的来说，人在高温但低湿度的情况下（比如沙漠）比在温度不太高但湿度很高的情况下（比如雨林）的感觉要好。在通过呼吸进行麻醉时，麻醉气体的湿度是非常关键的。医学上使用的麻醉气体一般是在无水的情况下存放的，假如在使用时不添加湿度的话，会在人的肺中导致蒸发和失水。 

　　此外，空气湿度过大或过小时，都有利于一些细菌和病毒的繁殖和传播。科学测定，当空气湿度高于65％或低于38％时，病菌繁殖滋生最快；当相对湿度在45％～55％时，病菌死亡较快。夏季，湿度增大、水汽趋于饱和时，会抑制人体散热功能的发挥，使人感到十分闷热和烦躁。冬天，湿度增大时，则会使热传导加快约20 倍，使人觉得更加阴冷、抑郁。关节炎患者由于患病部位关节滑膜及周围组织损伤，抵抗外部刺激的能力减弱，无法适应激烈的降温，使病情加重或酸痛加剧。如果湿度过小时，因上呼吸道粘膜的水分大量丧失，人感觉口干舌燥，甚至出现咽喉肿痛、声音嘶哑和鼻出血，并诱发感冒。（本信息由深圳市疾病预防控制中心提供）

4. 能见度

4.1 什么是能见度

　　能见度是指视力正常的人，在当时的天气条件下所能看清楚目标轮廓的最大水平距离，一般用公里或米表示。 

　　目标物的能见度，与大气透明度和目标物同背景的亮度对比有关。当天气晴朗、大气透明度良好时，能见度就好；反之，当空气混浊，特别是有雾、霾、烟、风沙及降水时，能见度就差。在大气透明度不变的条件下，如果目标物同背景的亮度对比较大，则能见距离较远；相反，则能见距离较近。军队中广泛采用的迷彩色装备和服装，就是应用了目标物同背景的亮度对比越小能见度越这一原理，以便自己尽可能不被敌人发现。白天，一般利用固定目标测定能见度，夜间则可用灯光测定能见度。 

　　一般情况下人们并不太注意能见度这一气象要素，但对航空、航海和公路、铁路运输而言，能见度就显得相当重要了，恶劣的能见度常是坠机、翻船和撞车的元凶，旅客因此而延误了行期、生产活动因此而受到影响则更为常见。在二次世界大战中，日本舰队就是利用了恶劣天气和能见度极差的气象条件而在太平洋上长途跋涉，成功地偷袭了珍珠港。

4.2 雾的形成与能见度

　　大气中因悬浮的水汽凝结使能见度低于1千米的天气现象，气象学称为雾。雾的形成主要有增湿和冷却两个条件，增湿是增加水汽含量，而冷却是使水汽凝结。空气所能容纳的水汽随着温度的增加而增加，当空气容纳的水汽达到最大限度时，就达到了饱和。如果空气中所含的水汽多于饱和水汽量，多余的水汽就会凝结。当空气相当潮湿时，冷却使温度下降，气温下降到一定程度时，空气中一部分的水汽就会凝结出来，变成很多小水滴，悬浮在近地面的空气层里，而形成雾。 

　　在气象学中，能见度用气象光学视程表示。白天能见度是指视力正常（对比感阈为0.05）的人，在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨认的目标物（黑色、大小适度）的最大水平距离。实际上也是气象光学视程。

　　夜间能见度是指：假定总体照明增加到正常白天水平，适当大小的黑色目标物能被看到和辨认出的最大水平距离；中等强度的发光体能被看到和识别的最大水平距离。

　　所谓“能见”，在白天是指能看到和辨认出目标物的轮廓和形体；在夜间是指能清楚看到目标灯的发光点。凡是看不清目标物的轮廓，认不清其形体，或者所见目标灯的发光点模糊，灯光散乱，都不能算“能见”。能见度是反映大气透明度的一个指标。当出现降雨、雾、霾、沙尘暴等天气过程时，大气透明度较低，因此能见度较差。测量大气能见度一般可用目测的方法，也可以使用大气透射仪、激光能见度自动测量仪等仪器测量。

　　雾常以两种形式出现。一种叫晨雾，也叫辐射雾。晴朗的夜晚，地面热量辐射得多，地表温度下降，清晨水蒸气凝聚在地面上形成雾。太阳出来后，地面温度升高，晨雾就会慢慢散去。另外一种是平流雾，在秋冬季节，陆地降温快，水面降温慢，温暖的潮湿空气被风吹向陆地，受冷后形成雾。这种雾多出现在沿江及沿海城市，北方多在初冬发生，南方则更多发生于仲冬或冬末，有时连续几天不散。

　　大雾的生、消以及强度预报，是预报中的难点，目前我国业务应用的定量预报产品和方法比较少，做好这方面的预报预警需要值班预报员通过逐小时的自动站和卫星云图等探测资料，密切监视近地层大气中的温湿以及风速等要素的变化，对于易出现在早晨6-7时的辐射雾，凌晨4-5时的温度露点差是否接近饱和 （T-Td≤2）或达到饱和 （TTd≤1）可作为大雾短时预报预警的重要指标。

5. 风

　　天气学中，风专指空气的大规模水平运动速度，即空间范围内移动距离可达成百上千千米的空气运动速度。移动范围很小，只有数十或数百米的小尺度湍流运动速度不包括在内。

　　以图1给出的北京5个小时的 一段风速记录可见，在20:50风速显著加大以后，瞬时风速（黑色）围绕平均风速线（蓝色）摆动非常明显，说明瞬时风速存在脉动，有时大于平均风，有时小于平均风。极大瞬时风速（红色）则明显大于平均风速，有时甚至比平均风大一倍（图中绿色虚线所 指），说明地面风的湍流脉动非常强。地面天气观测记录的风采用两分钟平均的办法就是为了将湍流脉动的速度平滑掉。

图1 2014年12月11日18-23时（北京时间）北京风速变化曲线（黑色为瞬时风速，蓝色为10min平均风速，红色为1min内的极大风速；横坐标时间间隔为5min。原始数据分辨率为1min）

　　从图中可以看到，20:50以后风向也发生系统性变化，由无持续性风向转为稳定的西北偏北风。地面风向的系统性变化显示了一次空气的大规模运动过程，即有冷锋移过本站。空气大规模运动中垂直运动的分 量非常小（量级为10-2 m/s），只有水平运动分量的千分之一，不是常规测仪器能直接测量的。所以天气学中的风不包括空气的垂直运动。 在压、温、湿、风四大气象要素中，气压和温度是气体状态方程中的两个变量，故称为状态变量，即表征大气热力学状态的变量。湿度是表征大气中某一 成分（即水汽）的物质变量。只有风，是表征大气运 动的变量。温度和湿度分布都因大气的运动而改变， 因此风在四大要素中具有特殊的地位。一定意义上可以认为，风决定了温湿的分布，所以风也被称为动力 学变量。由于水汽中所含有的相变潜热是大气运动的主要能量来源之一，所以温度和湿度一起也被称为大气的热力学变量。在数值预报的初值中，风起决定性的作用，它会引起温湿场的迅速改变。

5.1 风速风向

       空气的水平运动称为风，空气作水平运动时，即有速率（风速），也有方向（风向）。

        风速（英文名称wind speed），指单位时间空气移动的水平距离，风速的常用单位是m/s。

       （1） 定时值

       气象部门每天02时、08时、14时、20时（北京时）每隔6小时进行一次观测或者02时、05时、08时、11时、14时、17时、20时、23时每隔3小时进行观测。为了特殊需要（如航空），甚至进行间隔1小时、半小时的气象观测。

       （2） 平均风速

       指某一段时间内，各次观测的风速的算术平均值，有3秒钟、1分钟、2分钟、10分钟平均风速。

       （3） 最大风速（maximum wind speed）

       指某一段时间内的10分钟平均风速的最大值。挑取一天最大风速就是在这一天内任意的10分钟平均值的最大者为日最大风速，最大风速是个平均值。

       （4） 极大风速

       指给定某一段时间内的瞬时风速的最大值，瞬时风速指3秒钟平均风速。一天的极大风速就在这一天内瞬时（一般是指1s）风速的最大值，极大风速是个瞬时值。在指定的同一时段内，绝大部分情况下极大风速大于最大风速。

       风向（英文名称wind direction），是指风的来向，地面人工观测风向用十六方位表示；自动观测风向用度表示。风向十六个方位：正北、北东北、东北、东东北、东、东东南、东南、南东南、南、南西南、西南、西西南、西、西西北、西北、北西北。最多风向是指在规定时间段内出现频数最多的风向。

       风速没有等级，风力才有等级，风速是风力等级划分的依据。一般来讲，风速越大，风力等级越高，风的破坏性越大。在气象上，一般按风力大小划分为十七个等级。

       在天气预报中，常听到如“北风4到5级”之类的用语，此时所指的风力是平均风力；如听到“阵风7级”之类的用语，其阵风是指风速忽大忽小的风，此时的风力是指风速较大时的风力。

5.2 风力等级

　　风力是指风吹到物体上所表现出的力量的大小。一般根据风吹到地面或水面的物体上所产生的各种现象，把风力大小分为13个等级，最小是0级，最大为12级。根据我国2012年6月发布的《风力等级》国家标准，依据标准气象观测场10米高度处的风速大小，将风力等级依次划分为18个等级，表达风速的常用单位有三个，分别为海里/小时、米/秒、公里/小时，我国台风预报时常用单位为米/秒。

　　中国气象局于2001年下发《台风业务和服务规定》，以蒲福风力等级将12级以上台风补充到17级。12级台风定为 32.4-36.9米／秒；13级为37.0-41.4米／秒；14级为41.5-46.1米／秒，15级为46.2-50.9米／秒，16级为51.0-56.0米／秒，17级为56.1-61.2米／秒。琼海30年前那场台风，中心附近最大风力为73米／秒，已超过17级的最高标准。称之为18级，也是国际航海界关于特大台风的普遍说法。