浅谈地面气象观测

来源：职称驿站所属分类：气象学论文发布时间：2012-10-08 09:01:21浏览：次

　　摘要：气象灾害是严重威胁国家安全和人民生命生产的自然灾害。一次灾害所造成的损失往往达到几十亿甚至上百亿元，对灾区的社会经济产生致命性的打击。气象业务工作水平的提高，是减灾、防灾的有效手段。地面气象观测作为气象工作中的一个重要组成部分，其所扮演的角色需要我们更深入的探讨和学习。
　　关键词：地面气象观测；自动站仪器；误区
　　一、地面气象观测的概述
　　（一）地面气象观测的内涵
　　地面观测是指，在各种地面观测平台上，用仪器及目力对气象要素和天气现象进行测量和观察的方法和技术。地面气象观测用目力和借助仪器对云和近地面的大气状况及其变化进行连续的、系统的观察和测定。观测项目有大气压力、空气温度、湿度、地表温度、地中温度、风、降水、云量、云状、能见度、辐射、日照、蒸发、积雪、电线积冰等天气现象。除气压外，地而气象观测都在观测场内进行。国家基本站每天进行2时、8时、14时、20时四次观测，昼夜守班。除此还要根据需要增加观测项目和次数。高空气象观测借助仪器对自由大气中各高度的气象状况进行观察和测定。观测项目有空气温度、湿度、气压和风等。主要的探测工具有无线电探空仪和测风气球，以及气象飞机、气象火箭和气象卫星等。
　　（二）地面气象观测的发展进程
　　地面气象观测是气象观测中开始最早、发展最普遍的一类。在没有气象仪器之前,全凭目力(风、云和各种可见现象)和感觉（冷、热、干、湿）判定。在气象仪器发展的基础上，17～18世纪欧洲陆续组建了气象观测网（见大气科学发展简史）。至19世纪末，随着通信网络的发展，基本建成了系统的气象台站网。此后，由于各种气象仪器的创制和新技术的应用，常规观测逐渐向自动化遥测过渡。
　　（三）地面气象的分类
　　地面气象观测按其不同的内容和用途，可分为天气观测、气候观测、专业观测和专项观测等。
　　1、天气预测
　　天气预测主要是为天气分析和天气预报提供气象情报进行的观测。按其作用不同，它又分为基本天气观测、辅助天气观测和补充天气观测三种。基本天气观测按世界气象组织统一规定的观测时次和项目进行，为日常天气预报绘制地面天气图提供气象资料。观测时间为世界时00、06、12、18时（相当北京时间08、14、20、02时）。观测项目为：气压(包括测站高度订正至海平面的气压值、3小时气压倾向和特性)、气温（包括测时气温和日最高和最低气温）、湿度、现在和过去一小时的天气、云况（云量、云状、云高、云向）、风向、风速、水平能见度、降水量、地面状况和特殊大气现象等。海上船舶天气观测还要测定船的航向、航速、海水温度，波浪的方向、周期和浪高，海冰和海上特殊现象等。观测结果经记录和计算，编成电码，在规定时次的正点后十分钟内发出情报。辅助天气观测是为绘制辅助天气图提供气象情报进行的观测。观测时次为世界时03、09、15、21时（相当北京时间11、17、23、05时）；其观测项目和基本天气观测大体相同。补充天气观测是在以上两类观测的时次之间，为更及时地观测天气的变化，或满足某些特殊需要而进行的观测。其具体观测时次及观测项目按需要而定。
　　2、气候观测
　　主要是为气候分析研究积累资料而进行的观测。其观测时次和项目由各国自定，中国气象部门规定：时次和基本天气观测一致，项目和天气观测类似，另增加日照时数、各层土壤温度、蒸发量和积雪等。
　　3、专业观测
　　指适应各专业需要而进行的观测，如农业气象观测、林业气象观测、水文气象观测、航空气象观测等。它们的观测时间、次数、项目都按各专业服务的要求而定。如农业气象站，通常都加测各层土壤湿度、作物发育期和物候现象；航空气象观测要求着重对能见度、低云高、低层风向风速、以及雾、雷暴等危险天气现象的观测；水文气象站则着重对降水、蒸发等的观测。
　　4、专项观测
　　指采用一些专门的设备，分别对云雾物理、辐射、天电、大气臭氧、大气污染等进行的观测。其观测项目（单项或多项）、时间、方法和设备，均按不同需要而定。如辐射观测包括连续记录太阳总辐射和天空辐射，定时测量直接太阳辐射，记录日照时数等。
　　二、地面气象观测的场地及仪器安置
　　（一）气象观测场
　　气象观测场安置室外仪器设备和进行观测的场所。要求设在对当地的天气和气候具有一定代表性的地点，如：四周空旷，场地平坦，远避坡谷、水泽和林木等地形地物的影响。场地的标准面积为25×25m²,场内保持不超过20cm高的均匀草层，围栏涂以白漆，防止辐射影响。
　　（二）仪器安置
　　测定空气温度和湿度的仪器安置在百叶箱内。百叶箱的种类很多，常用的百叶箱为木质结构，四壁呈百叶窗式，一面为门，箱顶和箱底由高低不同的几块木板做成，箱内外涂以白漆，以使箱内仪器免受太阳光直接照射和降水、强风的影响，且使箱内外空气自由流通。箱下支架固定在气象观测场上，箱门朝北，箱底离地面有一定高度。箱内干、湿球温度表球部距地面的高度为1.5m，最高、最低温度表则略高于1.5m。测定气压的气压表安装在通气而无空气流动、光线充足又不受太阳直射、气温变化小的室内。测定风向风速的仪器，其感应部分装在观测场内距地面10m高的测风杆上。观测时读取两分钟内的平均风向和风速值，可在杆旁直接观测，也可由电缆通到观测室内记录和读数。测量降水量的仪器是安装在观测场内的雨量器（计），雨量器（计）口离地高度一般为70cm。各种自记仪器分别安装在室内（气压计）、百叶箱内（温度计、湿度计）、观测场内（雨量计、日照计），定时上自记钟发条和更换记录纸便能自动记录。由目测发展到仪器测量，再由仪器测量发展到观测过程、资料传递、计算和储存的自动化，是观测技术发展的方向。
　　三、地面气象观测仪器的更换
　　地面观测仪器在两种情况下需要更换，一是性能不符合要求；二是仪器运行到使用有效期。更换仪器时应保证观测数据序列的连续性和准确性。如今，利用自动站仪器进行观测得到了广泛的应用。
　　自动站仪器不同于人工常规观测仪器，它主要由传感器和采集器通过通讯电缆和主控电脑构成一个统一的整体，对于自动站仪器的更换有其特殊性。一般情况下要求不能带电接插各种接线端口，不要带电撤换或安装传感器。在更换各类传感器时(雨量传感器除外)应先关闭采集器，然后再和传感器的电缆连接。对温湿传感器进行常规的年度检测时，建议先将一支合格的新传感器置于百叶箱中，一旦检测现用传感器超标后，可立刻更换这支预先放置的温湿传感器。对地温类传感器(地面、浅层和深层地温传感器)，建议先将其感应部分置于其工作环境中，以便使其感应部分尽快达到环境温度，然后再迅速布置电缆，电缆布置好后再连接到地温变送器，更换温湿传感器因不需要重新布置电缆，只需预先将其放入百叶箱中一段时间后，再连接电缆。这样做的好处是使测温类传感器一开始的工作记录就尽可能成为可用数据，避免人为的不正常记录，因每一个传感器所记录的数据不仅有定时数据、分钟数据，还有日极值等数据均来自该传感器的记录，如果记录异常，很多数据都要进行人工干预，影响记录的准确性。雨量传感器由于其特有的电路工作原理，在更换时可以不用关闭采集器，但应注意先把信号线拔下再更换，避免出现人为的降水记录。自动站在更换仪器时应避开正点，最好在正点的前半小时内完成检测或更换。
　　四、地面气象观测中存在的几个误区
　　地面气象观测中由于各种原因会出现一些误区，深入学习《地面气象观测规范》有助于我们更好更完善的进行地面气象观测工作，我们要积极强化自身，杜绝因个人主观因素形成的误区。
　　（一）雾的形成或消散与轻雾的关系
　　观测员习惯于在雾的形成前、消失后记有轻雾，使记录看来连续、完整。其实并不是所有的雾形成或消散都要经过轻雾阶段。辐射雾是本地辐射冷却促使近地层水汽凝结，逐渐加浓形成雾，必须经过轻雾阶段；而来去比较突然的平流雾，或St等因高度降低至地面形成雾，或雾因增温抬升成St、Fs等情况下雾的形成、消散可不经过轻雾阶段。
　　（二）垂直能见度差时日照记录的处理
　　垂直能见度差而又无云时，日照感光迹线时断时续或全天无迹线，记录应视为正常按实际迹线统计并在自记纸背面注明原因，而不应以感光药剂失效、日照计感光孔堵塞等原因将未感光时段或全天日照按缺测处理。
　　（三）垂直能见度差时云的记载
　　近年来，随着大气污染日益严重，常出现万里无云但天空浑浊，水平能见度未达雾、浮尘、沙尘暴等视程障碍现象标准，此时如果未注意天空的连续演变，不仔细观测比较，往往会认为天空被云覆盖，造成记录严重失真。
　　（四）夏季阵性降水与露的同时记载
　　夏季降水多为阵性，当小尺度天气系统笼罩测站时，其降水更是表现为骤降骤止、持续时间短，降水云系很快移开测站，天空晴朗。这种情况出现在夜间时，对于国家气象观测站二级站，由于夜间不守班，观测员往往犹豫：天气现象记阵雨，是否还应记露。遇此情况应根据当日天气条件具体分析，一种情况是，短时降水出现在前半夜，后半夜天气转晴，只要其他天气状况符合露的形成条件，雨后湿润的空气更有利于露的形成，天气现象夜间栏记阵雨、露，并将露转入白天栏。另一种情况是，前一日20时后，天空晴朗、微风、空气湿润有利于露的形成，后半夜至天明时突降阵雨，此时应遵循规范规定:“对夜间出现的天气现象，应尽量判断记载。”夜间栏记露、阵雨，露仅记入夜间栏。当整个夜间天气条件不利于露的形成时，则不考虑露的记载。
　　做好本职工作是每一个气象工作者的责任，更好的完成气象工作是我们不断努力的方向，深入了解气象各方面的业务知识有助于我们在工作中更全面的发挥自己的能力，把握好每一个环节，将气象事业推向更加繁荣是我们每一个气象工作者终身为之奋斗的目标。