地面自動氣象觀測技術(shù)的發(fā)展與展望

梁琬璐 劉翔

摘要：我國幅員遼闊，氣象災(zāi)害的爆發(fā)幾率較高，如果不能夠及時地對氣象變化實現(xiàn)自動觀測和智能觀測，將會帶來嚴重的經(jīng)濟損失，甚至是人員傷亡，所以我國對地面自動氣象觀測的發(fā)展投入了較大精力。本文結(jié)合我國國民經(jīng)濟發(fā)展的實際需求，對我國地面氣象觀測技術(shù)進行介紹，主要對地面氣象觀測技術(shù)和觀測方法的發(fā)展歷程進行闡述，同時指出該項技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：氣象觀測；自動觀測技術(shù)；發(fā)展過程；展望

中圖分類號： P415.1 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.10.063

全球氣候日益變暖，氣象災(zāi)害時有發(fā)生，我國亦是世界上氣象災(zāi)害較為嚴重的國家之一。在這樣的背景之下，我國大力發(fā)展地面自動氣象觀測技術(shù)，通過對氣象災(zāi)害的自動觀測和智能觀測，來實現(xiàn)對氣象災(zāi)害的預(yù)防，達到防災(zāi)減災(zāi)的目的。該項技術(shù)的實施為我國農(nóng)業(yè)、工業(yè)的發(fā)展和國民經(jīng)濟、人們生活水平的提高都帶來了極大的便利。為進一步提高我國氣象觀測技術(shù)的應(yīng)用水平，加強我國對氣象觀測技術(shù)、觀測裝備的自主研發(fā)能力，在多年來的不懈努力下，我國已經(jīng)建成了門類齊全和布局合理的綜合氣象觀測系統(tǒng)，但是在地面氣象觀測的發(fā)展過程中仍然存在不足。

1地面氣象觀測的發(fā)展過程

1.1 地面氣象觀測技術(shù)發(fā)展過程

1998年就已經(jīng)開始對地面氣象觀測技術(shù)進行全面升級打造，目的是使基本氣象要素的觀測工作能夠?qū)崿F(xiàn)自動化，改善地面氣象觀測條件和精準度，組建大規(guī)模的氣象觀測網(wǎng)絡(luò)，利用豐富的數(shù)據(jù)資料來充分掌握大氣的運動過程。隨著多年以來的不斷發(fā)展，大部分地面氣象觀測技術(shù)已經(jīng)基本實現(xiàn)自動觀測。同時，地面氣象觀測技術(shù)又被分為常規(guī)地面氣象觀測技術(shù)、移動氣象觀測技術(shù)，以及地基遙感氣象觀測技術(shù)三個組成部分。

1.1.1 常規(guī)氣象觀測技術(shù) 氣壓、氣溫、濕度、降雨、風(fēng)速以及風(fēng)向是常規(guī)氣象觀測技術(shù)的主要測量參數(shù)，地面氣象觀測方法的發(fā)展在很大程度上促進了氣象觀測技術(shù)進步和先進測量儀器的研發(fā)。常規(guī)的測量方法通常采用接觸式測量，例如鉑電阻氣溫傳感器，就是在周圍空氣溫度變化時，鉑金屬的阻值隨著發(fā)生變化，從而產(chǎn)生相應(yīng)的電流波動，通過一定的處理得到氣溫變化信息，如果對測量精度要求較高，例如科研部門一般會采用熱電偶測溫和紅外測溫技術(shù)；氣壓測量方面，以往的測量一般采用水銀氣壓表及空盒氣壓表等力平衡式測量技術(shù)，但是現(xiàn)在已經(jīng)被振筒氣壓儀等諧振式氣壓測量技術(shù)所取代；在測量空氣濕度方面，主要運用熱力學(xué)測濕法和吸濕法測濕技術(shù)，但是近些年來凝結(jié)法測濕技術(shù)的發(fā)展十分迅速，測量效果也有很大的提高；在風(fēng)速以及風(fēng)向測量方面，以往的機械轉(zhuǎn)動風(fēng)向標方式比較容易受到環(huán)境的影響，所以現(xiàn)在正在大力研發(fā)超聲測風(fēng)技術(shù)；在測量降水量面，翻斗式測雨技術(shù)容易受到蒸發(fā)量的影響，但是安裝防風(fēng)圈后又難以對固態(tài)降水進行檢測，目前正在采用的光電式降水測量技術(shù)會有效地解決以上問題。

除了對以上六個參數(shù)的測量外，地面自動氣象觀測系統(tǒng)還會對云進行觀測：主要觀測云狀、云量、云粒子形狀以及云譜分布等參數(shù)。傳統(tǒng)的可見光成像技術(shù)雖然可以在白天發(fā)揮出作用，但是到了晚上就難以捕捉到云的相關(guān)信息，測量準確度大大下降。所以后來研究人員就采用激光云高測量技術(shù)，但是空氣中的水汽會影響激光的傳播，所以說該種方式也存在著一定的缺陷，仍需不斷完善。

1.1.2 移動氣象觀測技術(shù) 該項技術(shù)在沿途移動氣象觀測中應(yīng)用比較廣泛，根據(jù)使用需求，它可以分為專用移動氣象觀測技術(shù)和通用交通工具氣象觀測技術(shù)兩個方面。其中專用移動氣象觀測技術(shù)主要是為了滿足一些突發(fā)性的事件，而進行現(xiàn)場氣象勘測；而通用交通工具氣象觀測技術(shù)是為了完成對氣象的流動觀測，通過依靠在交通工具上安裝氣象和環(huán)境監(jiān)測傳感器的方式來達到這一目的。

1.1.3 地基遙感氣象觀測技術(shù) 主動式遙感和被動式遙感是地基遙感氣象觀測技術(shù)的兩個主要工作方式，主動式遙感又被稱之為雷達，現(xiàn)在我國正在通過結(jié)合協(xié)同自適應(yīng)觀測技術(shù)進一步發(fā)展了網(wǎng)絡(luò)化天氣雷達系統(tǒng)。被動式遙感主要依靠自然輻射源，根據(jù)所接收輻射波長的不同，該技術(shù)又分為寬帶輻射測量技術(shù)、輻射光譜測量技術(shù)以及多通道輻射測量技術(shù)。

2地面氣象觀測技術(shù)發(fā)展的不足

現(xiàn)階段存在地面自動氣象觀測技術(shù)中的一個重要不足之處就是自動化程度還不夠，雖然大部分觀測項目已經(jīng)實現(xiàn)了自動觀測，但是在對云、日照時數(shù)等參數(shù)的檢測中仍然不能完全實現(xiàn)自動化。除此之外，固態(tài)水的測量準確度還需要有所提升，對微觀氣象參數(shù)的研究還不夠成熟，現(xiàn)在大多數(shù)氣象傳感器仍不能直接將采集信號轉(zhuǎn)換為氣象信息，模塊化程度不夠高。以上種種不足都是地面自動氣象觀測技術(shù)，在未來發(fā)展中亟待解決的問題。

3地面氣象觀測技術(shù)的展望

全面自動化與智能化將會是我國地面自動氣象觀測技術(shù)的主要發(fā)展方向，除此之外，該項技術(shù)的發(fā)展將會與互聯(lián)網(wǎng)充分結(jié)合；如果模塊化程度能夠顯著提高，那么該體系的整體工作效率和工作精度將會有很大的進步；對于已經(jīng)實現(xiàn)自動化觀測的傳感器來說，減小傳感器體積將會使其未來的發(fā)展方向——小型化的智能傳感器占用空間更小，故障率也會更低。未來的氣象觀測要為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供更多幫助，可以將農(nóng)作物所生長的土壤溫度、濕度、光照強度等各種參數(shù)進行測量分析，并制定出科學(xué)高產(chǎn)的種植方案。

4結(jié)語

地面自動氣象觀測技術(shù)是氣象觀測的主要發(fā)展趨勢，其發(fā)展前景也會越來越廣闊。將這一技術(shù)發(fā)展成熟，把氣象災(zāi)害信息及時準確地傳遞，那么對人們生活、社會進步和國家發(fā)展將起到巨大的推動作用。

作者簡介：梁琬璐，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向：測報崗；劉翔，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向：綜合業(yè)務(wù)。