淺談基層氣象臺站地面氣象觀測工作的發(fā)展

鄭大全等

摘要結(jié)合工作實際，對基層氣象臺站地面氣象觀測工作的發(fā)展進行了簡單分析，有重點地介紹了由全人工觀測到逐步基本實現(xiàn)地面氣象觀測現(xiàn)代化的過程。結(jié)果表明，在氣象現(xiàn)代化建設中，我國基層氣象臺站地面氣象觀測工作發(fā)生了一系列重要變化，隨著氣象現(xiàn)代化建設進一步深入，地面氣象觀測工作還將發(fā)生更大的深刻變化；隨著“一網(wǎng)、二鏈、三星”業(yè)務格局的構(gòu)建、“四化”“五高”目標的建設，氣象資料的布局加密，網(wǎng)點增多，傳速快，服務性增強。

關(guān)鍵詞基層氣象臺站；地面氣象觀測；發(fā)展

中圖分類號S163+.7文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）24-146-03

加快綜合氣象觀測體系建設是氣象現(xiàn)代化建設的重要內(nèi)容之一，中國氣象局在繼《綜合氣象觀測系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃（2010-2015年）》（氣發(fā)[2009]463號）的基礎上，進一步提出了在2014～2020年期間我國發(fā)展綜合地面氣象觀測系統(tǒng)的總體目標和戰(zhàn)略部署?！耙痪W(wǎng)、二鏈、三星”業(yè)務格局的構(gòu)建、“四化”“五高”目標的實現(xiàn)離不開地面氣象觀測業(yè)務水平的提升，發(fā)展規(guī)劃中再一次明確地面氣象觀測業(yè)務改革調(diào)整是綜合氣象觀測系統(tǒng)實現(xiàn)實質(zhì)性飛越的基礎，加強貫徹落實了《2012年地面氣象觀測業(yè)務改革調(diào)整和試點工作方案》（氣發(fā)[2012]15號）文件精神仍是目前我國實現(xiàn)現(xiàn)代氣象業(yè)務體系的工作重心和基本要求[1]。自2012年3月31日起實施的全國地面觀測業(yè)務改革調(diào)整工作以來三年多的時間里，我國的地面氣象觀測工作發(fā)生了一系列重要變化。筆者在此結(jié)合工作實際，介紹了基層氣象臺站由全人工觀測到逐步基本實現(xiàn)地面氣象觀測現(xiàn)代化的過程。

1氣象現(xiàn)代化建設發(fā)展歷程

20世紀80年代之前基層氣象臺站的地面氣象觀測工作均是以人工觀測為主，觀測、查算資料、編發(fā)氣象報、傳輸資料、統(tǒng)計氣象資料以及抄錄制作報表等全是由人工完成，觀測人員的工作繁重而辛苦，工作效率不高，且難以避免錯情的出現(xiàn)，工作質(zhì)量壓力也相當大。80年代中后期有了一些簡單的地面觀測程序，可以利用PC1500機的程序簡單進行查算和編報，但報表和資料的抄錄還是得由人工完成，工作效率仍不高。到90年代后期隨著計算機的普及，可以利用計算機打印觀測報表。自2000年開始隨著氣象現(xiàn)代化建設的快速發(fā)展，自動觀測部分氣象要素儀器的出現(xiàn)，逐漸把觀測員從繁重的工作中解脫出來。特別是OSSMO 2004地面氣象觀測軟件的使用，大大提高了測報數(shù)據(jù)質(zhì)量和氣象服務水平，簡化信息傳輸流程，降低數(shù)據(jù)傳輸時間，減少人工測報工作量，提高了工作效率和效果。自2012年3月31日起實施的全國地面觀測業(yè)務改革調(diào)整工作以來，新的業(yè)務軟件的使用更加優(yōu)化地面氣象觀測工作，地面氣象觀測工作有了較大的發(fā)展。

在人工觀測時期，收集的氣象資料面小、質(zhì)量不高，不能滿足對氣象服務的需要?，F(xiàn)在隨著“一網(wǎng)、二鏈、三星”業(yè)務格局的構(gòu)建、“四化”“五高”目標的建設，氣象資料獲取的站點有了大量的增加，單站資料也豐富了許多，小時數(shù)據(jù)、分鐘數(shù)據(jù)，要有盡有，并能及時傳輸?shù)较到y(tǒng)的終端，增強了氣象服務資料的時間性和空間性[2]。尤其是區(qū)域網(wǎng)站的建成，一個縣域有幾十個站點，資料的密集性大大增加，對大風、暴雨等具有破壞性的災害天氣的監(jiān)測很有必要，為提高氣象服務的社會效率和經(jīng)濟效率奠定了良好的基礎。

2地面氣象觀測業(yè)務軟件的使用狀況

地面氣象測報業(yè)務系統(tǒng)軟件的OSSMO 2004版本自2005年上線使用以來，歷經(jīng)多年，為適應我國地面氣象觀測業(yè)務改革調(diào)整的需要，根據(jù)各氣象站的需求和反饋存在的問題，不斷地加以修訂、不斷地升級，歷經(jīng)21次，由V3.0.0版本最終升級至V3.0.21版本，各臺站可以根據(jù)本站的情況選擇補丁升級或全新安裝2種方式進行軟件升級。軟件在運行中由不成熟、問題多、不好使用以及觀測員的不熟悉等，使軟件逐漸成熟和完善，使地面氣觀測工作走向了現(xiàn)代化。隨著現(xiàn)代化建設不斷的深入，地面氣象觀測業(yè)務的不斷發(fā)展，地面氣象測報業(yè)務系統(tǒng)軟件的OSSMO 2004版不再適應現(xiàn)代化建設地面觀測業(yè)務的需要。目前使用的地面觀測新型自動站ISOS軟件系統(tǒng)在地面監(jiān)控模塊和通訊組網(wǎng)接口模塊等方面均有了進一步的升級，大大降低了故障率，提高了觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量和資料傳輸速度，更加適應地面觀測業(yè)務改革調(diào)整的需求，對地面觀測業(yè)務的現(xiàn)代化建設又更進了一步[3]。下面對ISOS軟件系統(tǒng)進行簡要介紹。

2.1ISOS系統(tǒng)架構(gòu)ISOS系統(tǒng)功能強大，各級分工明細，總系統(tǒng)為國家級，其次為省級，接著為臺站級；而臺站級又分SMO和MOI模塊，其中SMO負責自動觀測，MOI完成業(yè)務處理，F(xiàn)TP完成報文傳輸（圖1）。ISOS系統(tǒng)的運用具有如下特點：①系統(tǒng)設計合理，地面氣象觀測人員、業(yè)務管理人員、系統(tǒng)研發(fā)人員、氣象業(yè)務流程設計人員及其他用戶職責分明、工作流程明確，實時數(shù)據(jù)采集、資料歸類、業(yè)務數(shù)據(jù)處理等層級清晰，數(shù)據(jù)處理和傳輸速度快；②系統(tǒng)設計有調(diào)度控制器，在一系列的計劃信息和時間信息的相互傳遞、資料積累、資科管理、資料審核均可實現(xiàn)自動化調(diào)節(jié)、自動化處理；③系統(tǒng)將實時采集的分鐘數(shù)據(jù)、小時數(shù)據(jù)通過文件的存儲系統(tǒng)分類形成“每日逐小時數(shù)據(jù)文件（B文件）”、“每月逐時、逐日的數(shù)據(jù)文件形成（A文件）”、“每日逐分的狀態(tài)文件形成（J文件），文件的存儲格式靈活自配；④系統(tǒng)采用COM方式、以太網(wǎng)方式或其他方式接入，接口集約化，接入串口靈活，可根據(jù)業(yè)務需要增減串口；⑤系統(tǒng)設計了業(yè)務流程體系，業(yè)務操作清楚好用，并分層架構(gòu)體系清晰可辯；⑥以SQLite關(guān)系數(shù)據(jù)庫作為基礎數(shù)據(jù)庫，操作管理人員易于操作，也方便日常的儀器維護以及氣象要素維護，根據(jù)需要可配置及多應用端口的接入，使采集的各種氣象要素清晰明朗可辯。

2.2SMO模塊在安裝新型自動站ISOS業(yè)務軟件系統(tǒng)后，對本站臺站參數(shù)、分時段月份的分鐘極值參數(shù)、小時極值參數(shù)、歷史及值班參數(shù)以及通信參數(shù)等進行正確設置，在軟件進入運行狀態(tài)后，可對本站所采集的要素數(shù)據(jù)進行正確判斷和處理。由于多應用端口的接入，使得儀器撤換調(diào)試、維護維修、歷史資料的下載更為方便。

2.3MOI模塊地面氣象觀測業(yè)務平臺MOI的功能是將數(shù)據(jù)采集平臺SMO所采集的氣象要素數(shù)據(jù)和人工交互的數(shù)據(jù)進行實時處理，將人工觀測的氣象要素錄入相應的格式，并對所采集的實時數(shù)據(jù)進行質(zhì)量控制，如有數(shù)據(jù)異常進行自動報警，根據(jù)需要輸出氣象資料和電報文件，對觀測數(shù)據(jù)自析并自動形成A文件、J文件、R文件等，并對各類文件進行維護，輸出各類氣象報表、對數(shù)據(jù)進行實時快速的傳輸、進行系統(tǒng)維護和業(yè)務管理。模塊MOI由MOI和MOIFtp 2個功能軟件組成，其中MOI軟件可將SMO模塊所采集的數(shù)據(jù)自動錄入、正點觀測數(shù)據(jù)錄入、形成重要天氣報、對地面日數(shù)據(jù)和輻射日數(shù)據(jù)進行維護。MOIFtp軟件的主要功能是形成長Z文件和所有報文進行傳輸。

3地面觀測業(yè)務調(diào)整的質(zhì)量控制要點

新型自動氣象站和新的業(yè)務軟件ISOS操作系統(tǒng)的全面實施，與原地面氣象觀測業(yè)務在操作上有較大不同，在觀測、發(fā)報、信息傳輸、報表制作、數(shù)據(jù)的處理上有所調(diào)整，操作人員應盡快熟練掌握軟件的所有功能，熟悉新型自動站所調(diào)整的儀器性能。原來2004年出的《地面氣象觀測規(guī)定》已不適應新型自動觀測系統(tǒng)的操作，而新型自動氣象站的運行還缺乏規(guī)范的文獻對基層操作人員進行指導，上級業(yè)務主管部門應對基層業(yè)務人員加強相關(guān)培訓。全面實現(xiàn)地面氣象觀測業(yè)務現(xiàn)代化后要注意以下幾個方面的問題。

3.1地面氣象觀測基礎業(yè)務的轉(zhuǎn)換基礎業(yè)務調(diào)整后主要的變化包括：①多數(shù)臺站取消了氣象常規(guī)儀器的觀測和使用，全面實現(xiàn)了自動化氣象儀器的運行，常規(guī)氣象儀器作為替代。②守班時段和觀測次數(shù)的調(diào)整，基準站和基本站均調(diào)整為08：00～20：00為連續(xù)觀測時段、夜間不守班也不連續(xù)觀測，天氣現(xiàn)象僅保留21種天氣現(xiàn)象的觀測和記錄，取消了13種天氣現(xiàn)象，定時人工觀測次由8次調(diào)整5次；20：00～次日08：00夜間不守班。這樣的改變舉措對一些數(shù)據(jù)的處理、重要天氣報和氣簿的記錄、報表的形成等產(chǎn)生比較大的變化。③發(fā)報任務的減少與變化。對于基準站和基本站，業(yè)務調(diào)整之后要將以前的8次定時天氣報發(fā)報任務改用每小時新長Z文件上傳，其中增加了質(zhì)量控制信息、加密報等重要的信息，極大地豐富了數(shù)據(jù)內(nèi)容，自動儀器觀測到的重要天氣由軟件自動編發(fā)重要天氣報，同時對20：00～次日08：00重要報的發(fā)報有特別的規(guī)定。

3.2業(yè)務調(diào)整后相關(guān)記錄的處理及影響

夜間降水記錄的處理包括夜間滯后降水量的處理、夜間固態(tài)降水數(shù)據(jù)的處理、夜間雨量計故障的降水處理。對于夜間滯后降水量的處理，應按照夜間不守班臺站的相關(guān)要求及規(guī)定執(zhí)行；固態(tài)降水的處理主要表現(xiàn)為特定時段內(nèi)的記錄，如果能夠確定固態(tài)降水的起止時間，要及時對加蓋時段內(nèi)降水量作缺測處理，同時啟用稱重式雨量器進行觀測記錄；對于夜間雨量計故障的降水處理，按原規(guī)定，可以使用自記儀器作為替代方法，而調(diào)整后，不再使用包括虹吸雨量計在內(nèi)的自記儀器，那么在這種情況下，如果因故障無法獲取相關(guān)數(shù)據(jù)時，應按缺測處理[4]。隨著我國現(xiàn)代化建設的發(fā)展，城市發(fā)展不斷擴大，我國大部分臺站觀測環(huán)境被破壞，只能實行了臺站搬遷，原臺站已有很長時間的氣象資料積累，新站址所積累的氣象資科和舊站址的資料或多或少均有一定差異，因此對資料的連續(xù)性使用有一定的影響。

3.3氣象觀測業(yè)務改革調(diào)整的應對措施

3.3.1

加強業(yè)務學習，熟悉業(yè)務軟件的操作。為保證地面氣象測報業(yè)務軟件的正常升級運行、提升氣象觀測和服務質(zhì)量、穩(wěn)步推進地面氣象觀測業(yè)務自動化，相關(guān)部門和業(yè)務人員應認真組織學習相關(guān)文件和軟件使用操作細則，細化部門、人員和業(yè)務流程，對相關(guān)技術(shù)要求、規(guī)章制度、業(yè)務調(diào)整技術(shù)規(guī)定進行熟練的掌握和考核，確保改革前后業(yè)務的銜接。對于業(yè)務中出現(xiàn)的新問題，及時與兄弟單位和上級部門進行溝通交流，重點研究，查漏補缺，并抽派業(yè)務骨干對新人進行手把手的業(yè)務知識培訓、指導，要使全體業(yè)務人員適應業(yè)務調(diào)整帶來的新變化，增強業(yè)務適應能力和實踐能力，做好地面觀測業(yè)務數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制工作。

3.3.2

加強網(wǎng)絡運行管控。自動化的升級要求新型自動氣象監(jiān)控設備的不斷建設和投入，硬件的完善促進了自動站實時監(jiān)控短信報警功能的實現(xiàn)。監(jiān)控設備24 h的實時監(jiān)控，對于臺站出現(xiàn)的突發(fā)故障和網(wǎng)絡事故可及時地發(fā)布預警，使責任人第一時間得知相關(guān)信息并及時做出處理，從而有效地降低自動站的故障率，提升業(yè)務質(zhì)量和自動化的效率，加強了網(wǎng)絡運行管控的力度。

4地面氣象觀測業(yè)務的拓展

隨著地面氣象觀測業(yè)務現(xiàn)代化建設的不斷發(fā)展，原有的地面氣象觀測項目已不能完全滿足現(xiàn)代化建設的需要，目前一些氣象臺站不斷拓展業(yè)務，增加許多觀測項目。

4.1太陽輻射的自動觀測

太陽輻射資料可用于農(nóng)業(yè)氣象和農(nóng)作物生長等方面的研究，以往的農(nóng)業(yè)氣象在應用太陽輻射時是用本站的日照時數(shù)進行計算，差異很大、精確度不高，太陽輻射的自動化觀測資料更為客觀，可更好地服務于農(nóng)業(yè)氣象的研究。

4.2激光雨譜的自動觀測

激光雨譜的觀測資料可用于人工增雨的應用和研究，以用于對雨滴形成的研究和應用。

4.3大氣生態(tài)和空氣質(zhì)量監(jiān)測的自動觀測

空氣質(zhì)量的監(jiān)測與人們的日常生活緊密相關(guān)，可直接觀測到大氣氣溶膠的狀況，根據(jù)觀測到的大氣中PM1.0、PM2.5、PM10資料，直接顯示出空氣質(zhì)量的好壞，從而劃分空氣質(zhì)量的等級。

4.4大型蒸發(fā)的自動觀測

將原來的小型號蒸發(fā)改為了大型蒸發(fā)的自動觀測，大大提高了蒸發(fā)資料的質(zhì)量，使蒸發(fā)資料更加準確和更加有代表性。

4.5閃電定位的自動觀測

閃電定位的觀測資料為防雷的研究提供了直接的科學依據(jù)，大大提高了研究效率。

4.6酸雨的觀測

由于大氣污染越來越嚴重，對酸雨的觀測也為降水的酸堿程度掌握一手資料，為防止大氣污染提供可靠的依據(jù)。

5結(jié)語

在氣象現(xiàn)代化建設中，我國基層氣象臺站地面氣象觀測工作發(fā)生了一系列重要變化，隨著氣象現(xiàn)代化建設進一步深入，地面氣象觀測工作還將發(fā)生更大的深刻變化。隨著“一網(wǎng)、二鏈、三星”業(yè)務格局的構(gòu)建、“四化”“五高”目標的建設，氣象資料的布局加密，網(wǎng)點增多，傳速快，服務性增強。同時，也促使相關(guān)部門和業(yè)務人員加強業(yè)務學習，更加進一步熟悉現(xiàn)代化地面觀測業(yè)務的進程，熟練掌握業(yè)務軟件的操作，熟悉地面觀測儀器的性能，加強網(wǎng)絡運行管控，為加快實現(xiàn)我國的氣象業(yè)務現(xiàn)代化做好準備。

參考文獻

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[2] 中國氣象局.綜合氣象觀測系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃（2014—2020年）[Z].2013.

[3] 黃金洪.地面氣象測報業(yè)務系統(tǒng)軟件存在的問題[J].經(jīng)濟技術(shù)協(xié)作信息，2011（7）：109.

[4] 中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2003.