淺談地面氣象觀測自動化改造設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：近年來，時代與科技在快速地發(fā)展，氣象探測技術(shù)及地面自動觀測也迎來快速發(fā)展的機(jī)遇。各式各樣的氣象自動觀測設(shè)備逐步代替了人工觀測，在實際工作中充分發(fā)揮著重要的價值與作用。其中針對能見度、日照的自動觀測設(shè)備的使用，極大的提升我國氣象觀測的自動化水平。但目前，我國的氣象觀測在進(jìn)行自動化改造設(shè)計過程中由于多種因素作用，存在較多的問題與困難，無法有效地滿足當(dāng)前地面氣象觀測的實際需求。文章主要分析當(dāng)前地面氣象自動觀測存在的問題及不足，建設(shè)性地提出強(qiáng)化地面觀測質(zhì)量的設(shè)備改造與設(shè)計策略，為提升地面氣象觀測自動化水平提供一點參考意見。

關(guān)鍵詞：地面氣象觀測;自動化;改造

由于我國地面氣象自動觀測技術(shù)起步較晚，存在設(shè)備設(shè)施落后、方法簡陋的問題，早些年絕大部分的氣象觀測都需要依靠人工才能有效開展。隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，近些年地面自動觀測技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展的階段。目前我國氣象自動觀測在溫濕、氣壓、風(fēng)等領(lǐng)域的技術(shù)較為成熟，運行時穩(wěn)定度較高，但在雨量、閃電定位儀、能見度等方面尚未取得較好的成就，實際運行中難免有點誤差，一定程度上制約了地面氣象觀測自動化水平的發(fā)展。因此，建議對當(dāng)前地面自動觀測較為薄弱的領(lǐng)域進(jìn)行系統(tǒng)性的開發(fā)與研究，通過多種強(qiáng)化策略不斷提升地面氣象觀測的自動化水平。

一、地面氣象自動觀測存在的問題及不足

（一）自動觀測儀器技術(shù)存在不足

目前，影響我國地面氣象觀測自動化水平最主要的因素是設(shè)備技術(shù)的滯后，我國自研的遙測氣象儀與國外同類型的設(shè)備相比較，其穩(wěn)定性與可靠性均存在較大的差距。此外，氣象部門對于儀器設(shè)備的要求較高，為保障氣象服務(wù)群眾的需求，無論多么惡劣的環(huán)境下，都要保障觀測設(shè)備可以正常運行和使用，但由于我國的氣象類型復(fù)雜，自研的觀測設(shè)備無法滿足實際需求。尤其在高低溫、臺風(fēng)、沙塵暴等極端環(huán)境中，設(shè)備及其元器件極易遭受損壞的風(fēng)險。其外，由于部分的氣象感應(yīng)及觀測元件在技術(shù)上存在一定的問題及不足，在實際的使用過程中質(zhì)量較容易出現(xiàn)問題。目前，我國自研的各類元器件中，濕度與能見度元器件的質(zhì)量與世界主流元器件的質(zhì)量存在較大的差距。

（二）儀器設(shè)計要求不合理

我國幅員遼闊，經(jīng)緯度跨度廣，多種地形地貌組合形成了復(fù)雜的地形條件，因此，對于氣象觀測儀器的要求非常嚴(yán)格，不僅要求儀器符合各種氣候條件，還能適應(yīng)各種惡劣的天氣。此種能滿足多種地形及氣候形式的觀測儀器顯然是不切實際的。此外，當(dāng)前我國對于儀器的要求只能滿足部分基礎(chǔ)設(shè)施較好的臺站，但有的基礎(chǔ)設(shè)施較差的臺站，儀器的使用成本較高，對于基礎(chǔ)設(shè)施的要求也較高，導(dǎo)致這些臺站無法使用先進(jìn)的儀器設(shè)備，氣象觀測自動化無法有效的普及與開展。

（三）儀器的精度要求不合理

由于存在一個主要的問題就是“儀器的精準(zhǔn)度問題”，從當(dāng)前的技術(shù)水平而言，氣象自動觀測儀器的精度雖然可以滿足世界氣象組織的精度要求，但是費用及維修成本則會大大增加。因此，世界各國都會根據(jù)自身的實際情況，將世界氣象組織的規(guī)定作為參考，適當(dāng)?shù)姆艑捑葮?biāo)準(zhǔn)。我國的氣象部門對氣象自動化觀測的要求與世界氣象組織的規(guī)定相近，精度遠(yuǎn)高于實際使用中的常規(guī)精度，這在一定程度上制約了我國地面氣象觀測自動化的快速發(fā)展。

二、加強(qiáng)自動化的改造設(shè)計策略

在地面氣象觀測實際的發(fā)展過程中，要充分考慮多方面的因素，因此需要對氣象觀測儀器自動化發(fā)展進(jìn)行整體的綜合規(guī)劃，避免勞動資源、資金、成本和時間的浪費，從而有效促進(jìn)地面氣象觀測的自動化水平發(fā)展?；诋?dāng)前我國的實際情況，地面氣象觀測自動化的發(fā)展應(yīng)先推行半自動化觀測，然后再通過完善基礎(chǔ)設(shè)施，逐步實現(xiàn)氣象觀測的全自動化。

（一）大力建設(shè)與發(fā)展通訊網(wǎng)絡(luò)

目前，我國的通訊網(wǎng)絡(luò)除少部分地區(qū)以外，絕大部分地區(qū)都無法滿足地面氣象觀測全自動化的實際發(fā)展需求。只有少部分的大城市才具有同軸電纜和微波中繼，只有進(jìn)一步加強(qiáng)相關(guān)的設(shè)施建設(shè)，才能滿足全自動化觀測的需求。當(dāng)前各地區(qū)的通訊網(wǎng)絡(luò)線路與技術(shù)裝備均存在滯后的情況，若專門針對氣象部門建立合適的通訊網(wǎng)絡(luò)線路所需的資源和資金是非常龐大的，而且具有較大的難度。但是若想實現(xiàn)觀測全自動化的普及，優(yōu)化當(dāng)前的通訊網(wǎng)絡(luò)是必不可少的核心步驟。因此，在未來國家應(yīng)大力開展通訊網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展，對全自動氣象觀測進(jìn)行針對性的建設(shè)和優(yōu)化，從而為全自動氣象觀測的普及打下扎實的基礎(chǔ)。

（二）提升觀測技術(shù)水平

當(dāng)前我國的地面觀測設(shè)備明顯滯后于發(fā)達(dá)國家，從而導(dǎo)致地面觀測存在一些困難和問題。對于某些相關(guān)氣象要素進(jìn)行實際觀測，雖然大部分都可以實現(xiàn)自動觀測，但還有少部分氣象要素難以實現(xiàn)自動化觀測，其需要精度高、技術(shù)性強(qiáng)的感應(yīng)器，雖然近年來我國的科技水平進(jìn)步較快，但是依舊無法實現(xiàn)低成本、運行可靠性高的相關(guān)元器件。因此想要全面實現(xiàn)地面觀測自動化，必須要大力發(fā)展國內(nèi)的科技與技術(shù)水平，不能長期依賴進(jìn)口元器件，從而推動地面觀測自動化的普及。

（三）加大設(shè)備的資金投入

地面氣象觀測所需的資金資源較大，因此對氣象部門造成了較大的負(fù)擔(dān)，資金問題也是制約氣象觀測全自動化普及的重要因素。目前，在實際的自動化觀測過程中，臺站所配備的儀器設(shè)備不是很多。此外，自動化觀測還需要配套的設(shè)備設(shè)施對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞、接收、記錄、處理、計算和儲存，為滿足氣象觀測全自動化的需要，氣象部門應(yīng)當(dāng)建立完善的數(shù)據(jù)處理中心和通訊中心。部分臺站雖然具備滿足需求的計算機(jī)，但在配套設(shè)備和計算機(jī)數(shù)量上卻無法滿足實際的觀測需求。因此，想要完全實現(xiàn)氣象觀測全自動化，必須加大設(shè)備設(shè)施上的資金投入，提升臺站的儀器和設(shè)備質(zhì)量。

（四）加強(qiáng)觀測儀器的管理

氣象部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)觀測儀器的管理工作，避免由于管理與維護(hù)工作不到位對觀測質(zhì)量產(chǎn)生影響。業(yè)務(wù)員應(yīng)每天對觀測儀器進(jìn)行常規(guī)的清潔和檢查，換班時應(yīng)將儀器運行情況和天氣現(xiàn)狀交代清楚，避免由于交接不到位而增加工作量，甚至發(fā)生儀器運行不穩(wěn)或損壞的現(xiàn)象。因此，加強(qiáng)業(yè)務(wù)員對觀測儀器的裝備保障技能，提升對觀測儀器的管理水平和質(zhì)量對于自動化觀測有著重要的價值和意義。

三、結(jié)語：

綜上所述，我國地面氣象觀測自動化普及率不是很高，由于多種因素的限制，無法有效地完成自動化的設(shè)計和改造工作。因此，氣象部門應(yīng)通過大力建設(shè)與發(fā)展通訊網(wǎng)絡(luò)、提升觀測技術(shù)水平、加大設(shè)備的資金投入、加強(qiáng)觀測儀器的管理等策略措施，為實現(xiàn)地面氣象觀測全自動化提供堅實的基礎(chǔ)和有力的支撐。

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作者簡介：鄢卉平（1989年2月—）女，漢族，重慶江津人，大學(xué)本科，助理工程師，從事氣象綜合業(yè)務(wù)工作.