氣象觀測(cè)規(guī)范的觀測(cè)場(chǎng)地標(biāo)準(zhǔn)在區(qū)域站建設(shè)中的適用性研究

毛佩柱 毛智政 沈鹿鳴 吳杰

摘 要：區(qū)域自動(dòng)氣象站的建設(shè)與維護(hù)是探測(cè)中心主要工作之一，通過(guò)發(fā)現(xiàn)區(qū)域自動(dòng)站在建設(shè)過(guò)程中所受到的觀測(cè)環(huán)境影響，部分觀測(cè)儀器在實(shí)際工作中的局限性，觀測(cè)場(chǎng)地環(huán)境的維護(hù)情況等，進(jìn)而闡述了《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》在區(qū)域站建設(shè)和運(yùn)行中的適用中存在的矛盾，以及常規(guī)氣象臺(tái)站級(jí)部分氣象在區(qū)域站中的適用性問(wèn)題。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究區(qū)域站環(huán)境中，當(dāng)雜草高度超高時(shí)對(duì)溫度探測(cè)、降水儀器正常運(yùn)行的影響。論述了區(qū)域自動(dòng)氣象站的建設(shè)應(yīng)制定客觀實(shí)際的環(huán)境要求和設(shè)備安裝標(biāo)準(zhǔn)，以及研發(fā)更適于區(qū)域站運(yùn)行的氣象探測(cè)設(shè)備。

關(guān)鍵詞：區(qū)域自動(dòng)氣象站;觀測(cè)規(guī)范;適用性

1 緒論

氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)在氣象服務(wù)中占據(jù)著主要的服務(wù)依據(jù)的基礎(chǔ)作用，氣象數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否，直接影響著氣象服務(wù)的效果。區(qū)域自動(dòng)氣象站是國(guó)家級(jí)氣象站的重要補(bǔ)充，區(qū)域自動(dòng)氣象站，覆蓋區(qū)域廣，為氣象預(yù)報(bào)服務(wù)人員獲取不同地域的氣象數(shù)據(jù)提供依據(jù)，彌補(bǔ)了廣大范圍內(nèi)氣象資料的不足。以秦皇島市為例，目前秦皇島市全域范圍內(nèi)共建設(shè)區(qū)域自動(dòng)氣象站156個(gè)，基本覆蓋全域，為地方氣象服務(wù)、防災(zāi)減災(zāi)等發(fā)揮重大作用。

區(qū)域自動(dòng)氣象站的建設(shè)，雖然為氣象服務(wù)提供了大量數(shù)據(jù)依據(jù)，但因建設(shè)中各種復(fù)雜原因的影響，區(qū)域自動(dòng)站難以達(dá)到地面氣象觀測(cè)規(guī)范的觀測(cè)環(huán)境條件，在數(shù)據(jù)的代表性上存在差距。同時(shí)由于區(qū)域自動(dòng)站無(wú)人值守，維護(hù)周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，部分探測(cè)儀器的技術(shù)要求，也難以滿足氣象觀測(cè)規(guī)范的要求。

通過(guò)長(zhǎng)期的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)區(qū)域站在探測(cè)環(huán)境、場(chǎng)地建設(shè)、雨量?jī)x器等方面，存在與觀測(cè)規(guī)范不適用情況。

由于區(qū)域站的儀器標(biāo)準(zhǔn)源自《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》，目前為止，氣象行業(yè)尚無(wú)專門針對(duì)區(qū)域自動(dòng)站的專門的觀測(cè)規(guī)范制定。研究《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》在區(qū)域站中的適用性，對(duì)發(fā)揮區(qū)域站定位、作用和儀器改進(jìn)具有十分重要作用。

2 區(qū)域自動(dòng)站建設(shè)與氣象規(guī)范的矛盾

2.1 區(qū)域自動(dòng)站建設(shè)中站址選址無(wú)法取得理想環(huán)境的站址

區(qū)域自動(dòng)站的站址選擇在氣象觀測(cè)中非常重要。但是在實(shí)際的選址中，由于站點(diǎn)附近土地歸屬問(wèn)題，多數(shù)站點(diǎn)所在單位無(wú)法提供建站所需的理想探測(cè)環(huán)境。區(qū)域站站點(diǎn)受周邊環(huán)境影響嚴(yán)重，對(duì)區(qū)域站的風(fēng)向、風(fēng)速和降水等觀測(cè)有很大影響。

2.2 區(qū)域站的場(chǎng)地內(nèi)部環(huán)境對(duì)氣象要素觀測(cè)的影響

區(qū)域站的定位為無(wú)人型自動(dòng)觀測(cè)，觀測(cè)場(chǎng)地內(nèi)為自然草坪環(huán)境，草坪高度無(wú)法達(dá)到國(guó)家級(jí)臺(tái)站的維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，雜草自然生長(zhǎng)，超過(guò)觀測(cè)規(guī)范要求，觀測(cè)場(chǎng)地內(nèi)草的高度多數(shù)在100cm高度以上，對(duì)雨量觀測(cè)造成嚴(yán)重影響。由于草的高度過(guò)高，造成百葉箱內(nèi)溫度和濕度傳感器距離草面距離過(guò)近，對(duì)溫度和濕度產(chǎn)生影響。

2.2.1 區(qū)域站雜草超高對(duì)溫度的影響

在草高對(duì)溫度的影響實(shí)驗(yàn)中，溫度均在百葉箱中進(jìn)行觀測(cè)，選取相鄰場(chǎng)地，一塊場(chǎng)地進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)變化維護(hù)，草高控制20cm以內(nèi)，另一場(chǎng)地為自然無(wú)維護(hù)狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)時(shí)間選擇在草生長(zhǎng)旺盛的夏季。經(jīng)過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)雜草超高時(shí)，對(duì)區(qū)域氣象站的溫度數(shù)據(jù)有明顯的影響，特別是晴天天氣條件下。當(dāng)雜草高度超過(guò)50cm時(shí)，雜草場(chǎng)地的溫度出現(xiàn)夜間低于標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)地，白天高于標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)地溫度的特征。在晴天對(duì)的夜間，草高在50cm時(shí)，低于標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)地平均0.2℃，草高在100cm時(shí)，低于標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)地平均0.3℃。在夏季晴天的白晝時(shí)段，草高在50cm時(shí)，高于標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)地平均0.6℃，草高在100cm時(shí)，高于標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)地平均0.8℃，最大的溫差出現(xiàn)在14時(shí)時(shí)段內(nèi)，最大溫差為1.0℃。見圖1。

2.2.2 區(qū)域站野外雜草環(huán)境對(duì)雨量?jī)x器的影響

區(qū)域氣象站為無(wú)人看護(hù)的自動(dòng)站，通過(guò)使用期內(nèi)對(duì)進(jìn)行設(shè)備維護(hù)后的SL-3型雨量?jī)x器的正常運(yùn)行期的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)6到10月間的雨量?jī)x器正常運(yùn)行時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于春季。春季，由于草木生長(zhǎng)不茂盛，雨量器具在進(jìn)行維護(hù)后，可正常運(yùn)行時(shí)間約60天，而6月以后，正常運(yùn)行天數(shù)明顯縮短，均不超過(guò)25天，其中秋季的10月份，正常運(yùn)行時(shí)間僅為18天。造成的原因，夏季主要是昆蟲活動(dòng)的影響，秋季造成雨量?jī)x器異常的主要原因?yàn)椴菽韭淙~、草籽以及昆蟲活動(dòng)。由于設(shè)備的規(guī)范化安裝，儀器高度在70cm，造成部分區(qū)域站內(nèi)高度超高的雜草，極易造成雨量?jī)x器的故障。見圖2。

3 氣象觀測(cè)規(guī)范與區(qū)域站建設(shè)中的適用性的矛盾

《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》嚴(yán)格規(guī)定了國(guó)家級(jí)氣象臺(tái)站的觀測(cè)環(huán)境、觀測(cè)場(chǎng)地要求、儀器設(shè)備維護(hù)要求以及所使用的儀器的精度要求等，因?yàn)槟壳半A段，國(guó)家級(jí)臺(tái)站均為有值班員值守，嚴(yán)格履行觀測(cè)規(guī)范要求，可保證氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，以及低故障率。現(xiàn)行的區(qū)域站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，基本上來(lái)源于《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》中的要求。然而通過(guò)多年來(lái)實(shí)際的區(qū)域站運(yùn)行，我們發(fā)現(xiàn)，區(qū)域站在很多方面，并不適合《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》。

3.1 區(qū)域站無(wú)法獲得《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》所要求的氣象探測(cè)環(huán)境

現(xiàn)階段，即便是國(guó)家基本站，也難以獲得《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》中要求的氣象探測(cè)環(huán)境要求，氣象探測(cè)環(huán)境一再讓位于城市的發(fā)展。區(qū)域站則更難達(dá)到規(guī)范的要求，因此在探測(cè)環(huán)境上《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》是不適應(yīng)區(qū)域站建設(shè)的。

3.2 設(shè)備的架設(shè)布局的不適應(yīng)

區(qū)域站站址選址的難度，決定了區(qū)域站所在地點(diǎn)的特殊性，區(qū)域站有受到外界因素影響的各種可能。區(qū)域站雨量器架設(shè)的高度，實(shí)際上是《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》所不適應(yīng)的。規(guī)范要求，雨量器架設(shè)的高度為70cm，但無(wú)人值守的野外環(huán)境，極易受到人為、園林灌溉、海洋浪潮、雜草草種和超高等因素影響。而且，加高架設(shè)雨量器具，對(duì)雨量并無(wú)實(shí)質(zhì)影響，區(qū)域站更適合架設(shè)較高的雨量?jī)x器。

3.3 觀測(cè)場(chǎng)地環(huán)境的不適應(yīng)性

《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》要求觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)為草坪，而區(qū)域站因長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看護(hù)，在草木生長(zhǎng)的季節(jié)，極易超高，而實(shí)際的區(qū)域站運(yùn)行中，這種雜草奇高的情況也非常常見。區(qū)域站的建設(shè)更適合于將觀測(cè)場(chǎng)地進(jìn)行硬化處理。

3.4 部分觀測(cè)設(shè)備的不適應(yīng)性

嚴(yán)格按照《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》要求的SL-3和SL-2型雨量計(jì)儀器，具有非常高的精度，但需要日常維護(hù)，適用于有人值守的國(guó)家級(jí)臺(tái)站的儀器設(shè)備。但在區(qū)域站上適用并不理想，由于區(qū)域站無(wú)人值守，難以進(jìn)行定期的維護(hù)清洗，結(jié)果是造成設(shè)備的精度下降和故障率高。另外能見度儀等儀器，由于鏡頭的防護(hù)管極易成為昆蟲筑巢的場(chǎng)所，而不適于在區(qū)域站中使用。

4 區(qū)域站適用的儀器

區(qū)域站由于其無(wú)人值守和野外特殊環(huán)境，所需要的設(shè)備并不是高精度的類似雨量器的這種設(shè)備，而是精度尚可，但低故障率的氣象觀測(cè)設(shè)備，對(duì)于二者而言，在野外環(huán)境中，低故障率顯得尤為重要。目前急需有適應(yīng)區(qū)域站這種野外特殊環(huán)境下運(yùn)行的氣象產(chǎn)品，特別是雨量器具，急需進(jìn)行技術(shù)改型改進(jìn)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)一系列粗略的調(diào)研，認(rèn)為在實(shí)際運(yùn)行中，我們尚未形成更適用于區(qū)域自動(dòng)氣象站建設(shè)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，而沿襲使用國(guó)家級(jí)氣象臺(tái)站的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，在區(qū)域站運(yùn)行中很多方面都難以適用，并容易引發(fā)較高的故障率，進(jìn)而影響區(qū)域站的探測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)氣象服務(wù)造成一定的影響，我們需要在部分設(shè)備上，修改更適用于區(qū)域站的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行改型，以可靠的低故障運(yùn)行，較高的數(shù)據(jù)精度，提高區(qū)域站的數(shù)據(jù)可用性，為各級(jí)地方社會(huì)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮更大作用。

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作者簡(jiǎn)介：毛佩柱（1967-），男，漢族，河北秦皇島人，大學(xué)學(xué)歷，高級(jí)工程師，研究方向：氣象綜合探測(cè)。