1. 何謂氣壓?

氣壓乃靜止時大氣之壓力。

在地面上，氣壓即單位面積垂直氣柱之重量，亦即單位面積所受力之大小（P=F/A）。氣壓之量測始於公元1643年，當時義大利人Evangeliste Torricelli氏深信空氣有重量而量測之，因此發明水銀氣壓計。

2. 氣壓觀測儀器的歷史?

有關氣壓觀測儀器之史料如下：

1643年：義大利人Evangeliste Torricelli 氏發明水銀氣壓計。
1648年：法國人Pascal 氏觀測氣壓與高度變化。
1810年：法國人Fortin 氏發明福丁式水銀氣壓計。
法國巴黎Richard公司製成自記式。
1847年：義大利人Vidie 氏發明空盒氣壓計。
1877年：德國人A. Sprung氏發明史普龍式自記水銀氣壓計。
氣壓儀器經多年之研究與改進，而有水銀式氣壓計（Mercurial Barometer）、空盒或彈力式氣壓計（Aneroid or Elastic Barometer）、電阻式氣壓計（Resistance Barometer）、電容式氣壓計Capacitor"s Barometer）及微壓計（Micro Barograph）等。

3. 氣壓觀測儀器的簡介?

氣壓觀測儀器之簡介如下：

(1)        電阻式氣壓儀(Aneroid Resistance Barograph)
使用時間：民國六十至七十年代
用途：遙測大氣壓力用
構造及原理：
遙測電阻式氣壓儀之構造與空盒氣壓計相似，均以空盒受大氣壓力而產生物理量變化，唯將指針或記錄筆尖改為可變電阻器之刷棒，在一可變電阻器之間，隨氣壓變化而滑動，而使通過之電流或電壓發生變化，再以變換器使其輸出信號改變為氣壓數值，以數字顯示或以類比信號記錄。
(2)        電容式氣壓儀(Capacitor Barometer)
使用時間：民國六十年代迄今
用途：遙測大氣壓力用
構造及原理：
其原理與圓筒振動式氣壓儀之類似，係利用大氣壓力擠壓電容器而使其電流或電壓改變的方法，而測得氣壓變化。此儀亦由感應器、變換器及顯示或記錄器構成。
(3)        唧筒式水銀氣壓計(Piston Mercury Barometer)
使用時間：自民國七十年代迄今
用途：校正大氣壓力量測儀器
構造及原理：
其構造及原理與福丁式水銀氣壓計相同，即不同者在水銀槽之構造，唧筒式氣壓計之水銀槽上下端均以不鏽鋼封閉，水銀槽頂端開一管口，連接橡皮管到壓力槽，其壓力隨壓力槽之變化而變化。
(4)        山岳用福丁式水銀氣壓計(Mountain Mercury Barometer)
使用時間：自設站迄今仍使用
用途：測量高山地區大氣壓力
構造及原理：
其構造及原理與一般平地用福丁式氣壓計相同，但其安裝方式可用三腳架支撐。
(5)        虹吸式水銀氣壓計(Siphon Mercury Barometer)
使用時間：民國四十年至五十年代
用途：氣壓儀檢定用
構造及原理：
用一端封閉，管徑同樣大小之玻璃管，由開口部抽取管內空氣至真空後，填入水銀而成。測定時除其開口部打開，大氣壓力由開口部擠壓，使另一端水銀柱上升，其上升高度隨大氣壓力大小而異，讀取上下二端水銀柱頂之高度差，即得氣壓。開口部亦可連接於檢定壓力槽，作為槽內壓力之標準，以檢定其他氣壓測器。
(6)        圓筒振動式氣壓儀(Thin-walled Resonator Barometer)
使用時間：民國七十年代迄今
用途：遙測大氣壓力用
構造及原理：
圓筒振動式氣壓儀係由先端密閉薄膜圓筒之共振頻率數之壓力變化，以測空氣壓之儀器，其構造係由感應器、變換器，計算器及顯示器等構成。感應器之構造為將薄膜圓筒共振器之外側抽成真空，內側則加壓力，因此圓筒之共振頻率即發生變化，測出其共振頻率即可求得氣壓值。圓筒共振器之一端附有四片轉換器，二片為驅動用，另二片則為偵測用，以偵測共振頻率，並以此二組共振頻率控制溫度變化所造成之誤差。
(7)        史普龍式水銀氣壓儀(Sprung "s Mercury Barometer)
使用時間：自設站起至民國六十年代
用途：自動記錄大氣壓力
構造及原理：
此儀由Moreland氏在1670年發明，德國人A. Sprung氏加以改良。此種儀器之測壓原理為氣壓計水銀管下端插入水銀槽之水銀中，但並不固定，水銀管之上端密閉真空，上有一吊環，懸掛在天秤一端之掛鉤上，使之自然垂下，保持垂直。氣壓經水銀槽中之水銀以支持水銀管中水銀柱之高度另方面水銀管頂之平面上也從外面接受氣壓之作用，但沒有從管內而來之作用壓力，因此水銀管頂受氣壓壓下之力以天秤他端之重量使之平衡，所以天秤隨大氣壓力大小而移動，即可測得氣壓之變化。
4. 何謂氣溫?

氣溫係以溫度計量測之，指在距地面1.25 - 2.00公尺間流動，而不受太陽直達輻射影響之大氣溫度而言。

5. 氣溫觀測儀器的歷史?

有關氣溫觀測儀器之史料如下：

1592年：荷蘭人C. Drebbel von Alkmar與義大利人Galileo Galilei同時發明空氣溫度計。
1620年：荷蘭人C. Drebbel von Alkmar 發明酒精溫度計。
1643年：德國人Kircher 發明水銀溫度計。
1665年：荷蘭人Huygens 作溫度計溫標，訂水之冰點及沸點。
1714年：德國人G.D. Fahrenheit 製作水銀溫度計，訂華氏溫標。
1730年：法國人Reaumur 製訂列氏溫標。
1742年：瑞典人Anders Celsius 製訂攝氏溫標。
1794年：英國人Daniel Rutherford 發明最高最低溫度計。
1887年：德國人R. Assmann 發明通風乾濕計。
第二次世界大戰以後，氣象儀器發展神速，法國巴黎Richard公司依照 Bourdon氏發明之巴塘管原理而製作自記溫度計，近年因儀器自動化而使用白金電阻溫度計，在特殊用途上，尚有光學溫度計之發明。

6. 氣溫觀測儀器的簡介?

氣溫觀測儀器之簡介如下：

(1)        雙管溫度計(Sheathed Thermometer)
使用時間：自設站迄今
用途：測量氣溫
構造及原理：
原理與單管溫度計相同，構造則略有差異，即利用毛細管連接於圓型感應部，毛細管再固定於刻度板上。感應部連接外套管，外套管內填入乾燥空氣，使不致因冷熱而使水汽凝結於管壁，影響讀數，外套管上端再與以封閉。雙管溫度計之好處在於刻度板因不與外界潮濕空氣接觸，所以刻度不致模糊，而內部之乾燥空氣亦可隔絕輻射熱之影響。
(2)        黑(白)球溫度計(Globe Thermometer)
使用時間：自設站至民國四十年代
用途：
構造及原理：
用玻璃製溫度計，將感溫球部塗成黑 (白)色封入玻璃製之套管內，玻璃套管球部作成球形，直徑約 5.8 公分，刻度部分作成圓筒形，內徑較溫度計約大一倍，溫度計插入後，用銅片在靠近球部及頂端各作一處支撐，然後除外管內側抽成真空後封閉，測量輻射時與白球溫度計同時使用，利用二者之差求得輻射量。
(3)        海水溫度計(Marine Thermometer)
使用時間：自設站至民國三十年代
用途：測量海水溫度用
構造及原理：
溫度計以水銀作為感溫液，最小刻度為0.2 ℃，測定範圍 -15℃ ～ +45℃。溫度計刻度部分以不鏽鋼套固定，感應部則插入以皮革製成之蓄水桶內，不鏽鋼套上端有一鉤環，可以繫上鐵鏈或繩索。使用時，將鐵鏈及溫度計放入所需測量深度之海水中，俟皮革內之海水與其環境之海水溫度均勻時，拉起溫度表，即可讀出該層海水之溫度。
7. 何謂濕度?

溼度係表示大氣中水汽含量或飽和程度。

依照世界氣象組織技術規範有六種表示方法，即水汽混合比、比濕、水汽壓、絕對濕度、相對濕度及露點等。

8. 濕度觀測儀器的歷史?

有關濕度觀測儀器之史料如下：

公元15世紀：德國人Nicolaus de Cusa 發明濕度計。
1650年：Tuscana國大侯Ferdinand II 發明凝結濕度計。
1769年：德國人Lambert 製作濕度計。
1783年：瑞士人H.B. Saussure 發明毛髮濕度計。
1799年：法國人Leslie首先用乾濕球之示差溫度計（DifferentialThermometer）量測濕度。
1815年：法國人Gay-Lussac求得乾濕計量測濕度之公式。
1819年：法國人Henri Victor Regnault 製造凝結濕度計。
1854年：法國人H.V. Regnault 製成露點計。
1887年：德國人R. Assmann 發明通風乾濕計。
1938年：美國人 Dumore 開始研究電動濕度計。
濕度觀測儀器發展至今，約可歸納為乾濕計測定法、毛髮測定法、電阻測定法及露點或霜點測定法等儀器。

9. 濕度觀測儀器的簡介?

濕度觀測儀器之簡介如下：

(1)        毛髮濕度計
使用時間：自設站迄今
用途：測量大氣中濕度用
構造及原理：
以一束脫脂處理後之毛髮，上端固定在金屬架上，下端連接槓桿和指針，桿上有可伸縮之小銅錘，使毛髮伸直，頂端有一小螺絲，為調整指針之位置用，為使指針軸減少擺動，可裝置游絲一個予以控制。毛髮有很多細孔，當大氣中濕度增加時，細孔吸濕而伸長，濕度減小時，細孔放出水汽而收縮，其變量帶動指針，即可知濕度。
有些毛髮濕度計刻度板有三排，上排為濕數，下排為相對濕度，將氣溫減去濕數即為露點溫度。溫度計亦有二種刻度，右方刻度為左面溫度相當之最大水汽張力，最大水汽張力乘以相對濕度即得絕對濕度。
(2)        氯化鋰露點儀
此儀係用鎳照做成的測溫電阻體，封入不銹鋼製之保護管內，保護管外側包上鐵弗龍絕緣片，表面再用玻璃纖維膠帶纏繞起來。其中以 2 條傳導線成螺旋型捲繞，使用時以3.8％之氯化鋰液塗於導線上，導線上通以25VAC電壓，氯化鋰液與外界環境濕度平衡時，白金電阻測溫體測鎳之溫度是為露點溫度。在濕度實驗室中時，通風速控制在 1 ± 0.4m/s，比實際正常作業略小，溫度控制在 25℃範圍，原理與單管溫度計相同，構造則略有差異，即利用毛細管連接於圓型感應部，毛細管再固定於刻度板上。感應部連接外套管，外套管內填入乾燥空氣，使不致因冷熱而使水汽凝結於管壁，影響讀數，外套管上端再與以封閉。雙管溫度計之好處在於刻度板因不與外界潮濕空氣接觸，所以刻度不致模糊，而內部之乾燥空氣亦可隔絕輻射熱之影響。
10. 何謂風向風速?

風係一種三次元（3-Dimensional）向量。氣象上觀測風僅以水平風向及風速二次元，而不考慮垂直向量。

11. 風向風速觀測儀器的歷史?

有關風向風速觀測儀器之史料如下：

公元前六世紀：希臘開始觀測風向，當時係以風雞觀測。
1797年：美國氣象學家George E. Curtis作成二羽風向器，增加擺動，是為風標之前身。
1846年：英國人Robinson 作成杯型風速計。
1887年：法國巴黎Richard公司製作Anemo-Cinemograph，為螺旋槳風向風速儀之前身。
1892年：英國人W.H. Dines發明達因式風速儀。
近年利用發電機原理製成發電式風速儀，並利用斬波器之原理製成頻率式之風向風速儀，對於自動化之發展很有助益。

12. 何謂降水量?

降水量係指在一定時間內之降水，儲積在一平面上，在無蒸發、流失或滲透等損耗情況下，其儲積量之深度謂之。

13. 降水量觀測儀器的歷史?

有關降水量觀測儀器之史料如下：

公元一世紀：於現今以色列之Palestina 開始進行，降水量觀測儀器較為簡單，最早期為雨量器，而後德國氣象學家 G. Hellmann氏利用虹吸原理，製作成虹吸式自記雨量儀，故虹吸式雨量儀亦稱Hellmann式雨量儀。
1889年：德國人 A. Sprung和機械師 Fuess氏設計最方便之傾斗式雨量儀，沿用至今，雖有修改，仍成為氣象觀測自動化必備之降水量觀測儀器。
1905年：德國人W. Gallenkamp設計降水強度儀，供觀測降水強度之用。
14. 何謂土壤溫度?

土壤溫度係指地表土壤各深度之溫度，主要係供農業氣象使用。一般分為地表、5、10、20、30、50、100、200、300、500公分等各層深度。在30公分以上之深度，大致都用曲管地溫計，50公分以下深度者，則用鐵管地溫計量測。

15. 何謂日照、日射?

日照係指某地實際所受日光照射之時間，是為該地之日照時數。日射係則指太陽輻射波譜中，近紫外線至近紅外線（ 300 - 4000 nm）間所有直射、散射及反射等所有輻射之總和。

16. 日照、日射觀測儀器的歷史?

有關日照、日射觀測儀器之史料如下：

1837年：法國人Pouillet設計日射計並定義「太陽常數」。
1838年：英國人Jordan 設計約旦日照計。
1854年：德國人J.F. Campbell 發明康培日照計。
1897年：英國人 G.G. Stokes 改良康培日照計之缺失而成現今使用之康培司托克日照計。
1903年：美國人Abbot發明絕對日射計。
1909年：美國人Abbot發明銀盤日射計。
日照計尚有馬文及彿斯德日照計，但使用較不普遍。近年來為求資料更準確，日本英弘公司新開發頻率式日照計，甚為準確。唯部分國家之氣象單位在最近將來將以直達日射計來觀測日數照時，以符合世界氣象組織之定義。

17. 自記溫濕度儀?

使用時間：民國六十年代迄今
用途：連續量測氣溫及濕度
構造及原理：
以雙金片為氣溫量測之感應部，以脫脂毛髮為濕度量測之感應部。氣溫升降時，雙金片隨之變形，其變量以傳動部機械放大，記錄於自記時鐘之上層記錄紙上。濕度變化時，毛髮亦隨之伸縮，其伸縮量亦以傳動部機械放大，同樣記錄在下層記錄紙上。雖然很早就在市面販售，但因單機之記錄紙放大倍率較大，容易讀數，所以至本局自動氣象測報系統啟用後，才被作為備品使用。

18. 百葉箱?

使用時間：自設站迄今
用途：安置乾濕球溫度計、最高最低溫度計、通風乾濕計、自記溫濕度儀、草溫計等。
說明：
百葉箱依其製作大小，可分為大型、中型、小型三種。大型者內部寬度為縱78.6公分，橫93.6公分，高106公分。中型者縱橫各65公分，高75公分。小型者為單重木板，亦稱史蒂文生（Stevenson）式百葉箱，縱48公分，橫62公分，高48公分，頂部平坦，略向南邊傾斜。百葉箱應能滿足下列條件：
（1）內部之溫度分布均勻。（2）內部之溫度與箱外氣溫相同。
（3）能容納放置之儀器。    （4）使用輻射熱影響最小之材質。
為達上述要求，通常在百葉箱頂端裝置抽風馬達，以增強室內空氣對流。並將百葉箱漆成白色，地面種植淺草，以減少輻射熱之影響。

19. 蒸發皿

使用時間：自設站迄今
用途：量測蒸發量
說明：
自土壤表面或自由水面因蒸發而失去之水量，稱為蒸發量，之以水深亳米（mm）為單位。蒸發量之觀測設備很多，所得結果不盡相同，120公分口徑之蒸發皿，但本局為配合雨量杯之規格量測，仍繼續使誤差亦難評估。因此世界氣象組織乃規定使用用20公分者，目前二者均使用，以作比較。20公分口徑蒸發皿多為銅或不鏽鋼材料作成，直徑20公分，深約10公分，開口處尖銳如刃，形同雨量器。器外套一向外彎曲同材質之柵網，以防鳥類竊飲器內之水。觀測時先以雨量量杯量入定量軟水，至一定時間（通常為一天），將水倒入量杯量之，二者差額即為蒸發量。

20. 乾濕計?

使用時間：自設站迄今
用途：量測大氣中之濕度
構造及原理：
使用 2 支溫度計，其中一支感溫球部包上白色脫脂之紗布，繫一棉線至水盂中，水盂盛入蒸餾水，使水盂之蒸餾水經棉線至紗布處，浸濕感溫球部，是為濕球。大氣中濕度大時，球部之濕氣與大氣之濕氣平衡，溫度保持恒定，若大氣濕度降低時，濕球之水氣蒸散而吸熱，使溫度下降。另一支溫度計則未浸濕，是為乾球。因此以二者之溫度差，可用 Ferrel 氏之研究公式求得當時之濕度。

21. 銀盤日射計?

使用時間：民國三十年代至五十年代
用途：量測太陽光線垂直面所受之直達日射量
構造及原理：
木製圓筒底部有一表面漆黑之銀製圓板，是為銀盤。側面有一曲管溫度計，其感應部安置在銀盤下方，圓筒內及銀盤上面有數個光圈板，以約制進入筒內之陽光，同時避免風吹入筒內，並防止筒內產生對流。圓筒上面有白色圓板一枚，黑色圓板二枚活動快門。此圓筒架設在赤道儀式之架上，安裝於四季不受障礙物影響之空曠之水泥台上，赤道儀與子午線面平行，溫度計調在北邊讀數，圓筒開口則對準太陽。觀測時從圓筒蓋及活動快門蓋住時開始，每經一定時間開關活動快門，並分別讀取銀盤之溫度，而日射量即由日射引起之銀盤昇溫及儀器常數求得。

22. 全天日射計?

使用時間：民國六十年代迄今
用途：量測全天日射量用
構造及原理：
日射感應部在半球形玻璃罩下面，外部以圓形鑄鐵槽盛裝，感應器係以錳（ Mangaan）及康銅（ Constantan）作成之多組熱電偶連接而成，上面塗上黑色，半球形玻璃罩邊以白色蓋子罩住，以防輻射熱影響測值。感應部受到太陽照射時，隨溫度差而產生熱起電力，再以電位差計測之，即可求得全天日射量。全天日射計安裝時，應選四週空曠場所為宜。

23. 太陽電池式日照計?

使用時間：民國七十年代迄今（逐步汰換中）
用途：量測日照時數用
構造及原理：
太陽電池式日照計係日本中淺測器公司開發之產品，其感應部以三個太陽電池構成，分別裝置於三角柱之二側及頂端，二側之太陽電池各自對準東西向，以接受太陽直射光，頂端之太陽電池則接受漫射光。為保護太陽電池乾燥及性能，外面套緊硬質玻璃罩，罩內填入惰性氣體，使玻璃內側不致產生霧翳，影響測值，下端裝置於角度調整臂上，可隨各地方之緯度調整其仰角。安裝時，應注意三角柱過頂點垂直底邊之直線，必須與子午線面平行。太陽電池在210W/㎡時，會產生20mV之直流電壓，因此量測20mV以上直流電壓之持續時間，即可求得日照時數。

24. 最低溫度計?

使用時間：自設站迄今
用途：量測最低溫度用
構造及原理：
最低溫度計以酒精為感溫液，形如一般溫度計。唯管頂上有一膨脹室，儲存微量空氣，藉其所生之壓力，以減低酒精之蒸發。管孔切面為圓形，管徑較一般水銀溫度計為大，管內有一指標，可上下滑動，指標用黑色或青色玻璃製成，兩端成球狀，中間之軸甚小，以減少摩擦。酒精柱之頂端因酒精之表面張力及附著力之作用，成一新月形凹面。溫度上升時，酒精膨脹繞指標而上升，指標停留不動；溫度下降時，酒精柱冷縮，其凹面接觸指標右端後，將其向左拖曳而行，故酒精柱頂端所示者為當時之氣溫，指標右端所示者為此一段時間內出現之最低氣溫。最低溫度計球部有些作成叉形，其用意在於增大對空氣之接觸面積。

25. 探空儀?

使用時間：自設站迄今
用途：探測大氣中各高度之重力位（壓力）、溫度、濕度、風向、風速等要素。
構造及原理：
探空儀分為發射機及接收機二大部分。發射機內有壓力、溫度、濕度 ( 即P.T.U ）等感應部，亦有探測臭氧層之專用探空儀，內加裝臭氧感應器。發射機攜在填充氦氣之汽球上，以每分鐘 350公尺之速度上升，測得各高度之壓力、溫度、濕度資料，依序發出信號，由接收機接收，而風向及風速之量測則由汽球之移動水平角及仰角，加以計算，移動方向即為風向，移動速度即為風速。接收機接受之信號，儲存在 PC 電腦中，並加以整理，可自動繪製斜溫圖，印出特性層及日報表，自動編製氣象電碼，直接傳送到氣象預報中心使用。本局現有板橋、花蓮、永康、東沙島及南沙島等探空站，（永康不定期觀測，東沙及南沙委託海軍觀測），除南沙島外，各站均使用同型之接收系統，第一套系統在民國七十三年啟用，為當時最新之全自動探空系統。