淺談基層氣象臺站地面氣象觀測工作的發展

鄭大全等

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

關鍵詞基層氣象臺站；地面氣象觀測；發展

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代化建設的重要內容之一，中國氣象局在繼《綜合氣象觀測系統發展規劃（2010-2015年）》（氣發[2009]463號）的基礎上，進一步提出了在2014～2020年期間我國發展綜合地面氣象觀測系統的總體目標和戰略部署。“一網、二鏈、三星”業務格局的構建、“四化”“五高”目標的實現離不開地面氣象觀測業務水平的提升，發展規劃中再一次明確地面氣象觀測業務改革調整是綜合氣象觀測系統實現實質性飛越的基礎，加強貫徹落實了《2012年地面氣象觀測業務改革調整和試點工作方案》（氣發[2012]15號）文件精神仍是目前我國實現現代氣象業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務改革調整工作以來三年多的時間里，我國的地面氣象觀測工作發生了一系列重要變化。筆者在此結合工作實際，介紹了基層氣象臺站由全人工觀測到逐步基本實現地面氣象觀測現代化的過程。

1氣象現代化建設發展歷程

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、編發氣象報、傳輸資料、統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，工作質量壓力也相當大。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年開始隨著氣象現代化建設的快速發展，自動觀測部分氣象要素儀器的出現，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，大大提高了測報數據質量和氣象服務水平，簡化信息傳輸流程，降低數據傳輸時間，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務改革調整工作以來，新的業務軟件的使用更加優化地面氣象觀測工作，地面氣象觀測工作有了較大的發展。

在人工觀測時期，收集的氣象資料面小、質量不高，不能滿足對氣象服務的需要。現在隨著“一網、二鏈、三星”業務格局的構建、“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，小時數據、分鐘數據，要有盡有，并能及時傳輸到系統的終端，增強了氣象服務資料的時間性和空間性[2]。尤其是區域網站的建成，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測很有必要，為提高氣象服務的社會效率和經濟效率奠定了良好的基礎。

2地面氣象觀測業務軟件的使用狀況

地面氣象測報業務系統軟件的OSSMO 2004版本自2005年上線使用以來，歷經多年，為適應我國地面氣象觀測業務改革調整的需要，根據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代化。隨著現代化建設不斷的深入，地面氣象觀測業務的不斷發展，地面氣象測報業務系統軟件的OSSMO 2004版不再適應現代化建設地面觀測業務的需要。目前使用的地面觀測新型自動站ISOS軟件系統在地面監控模塊和通訊組網接口模塊等方面均有了進一步的升級，大大降低了故障率，提高了觀測數據的質量和資料傳輸速度，更加適應地面觀測業務改革調整的需求，對地面觀測業務的現代化建設又更進了一步[3]。下面對ISOS軟件系統進行簡要介紹。

2.1ISOS系統架構ISOS系統功能強大，各級分工明細，總系統為國家級，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完成業務處理，FTP完成報文傳輸（圖1）。ISOS系統的運用具有如下特點：①系統設計合理，地面氣象觀測人員、業務管理人員、系統研發人員、氣象業務流程設計人員及其他用戶職責分明、工作流程明確，實時數據采集、資料歸類、業務數據處理等層級清晰，數據處理和傳輸速度快；②系統設計有調度控制器，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、資料審核均可實現自動化調節、自動化處理；③系統將實時采集的分鐘數據、小時數據通過文件的存儲系統分類形成“每日逐小時數據文件（B文件）”、“每月逐時、逐日的數據文件形成（A文件）”、“每日逐分的狀態文件形成（J文件），文件的存儲格式靈活自配；④系統采用COM方式、以太網方式或其他方式接入，接口集約化，接入串口靈活，可根據業務需要增減串口；⑤系統設計了業務流程體系，業務操作清楚好用，并分層架構體系清晰可辯；⑥以SQLite關系數據庫作為基礎數據庫，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業務軟件系統后，對本站臺站參數、分時段月份的分鐘極值參數、小時極值參數、歷史及值班參數以及通信參數等進行正確設置，在軟件進入運行狀態后，可對本站所采集的要素數據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務平臺MOI的功能是將數據采集平臺SMO所采集的氣象要素數據和人工交互的數據進行實時處理，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據進行質量控制，如有數據異常進行自動報警，根據需要輸出氣象資料和電報文件，對觀測數據自析并自動形成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、對數據進行實時快速的傳輸、進行系統維護和業務管理。模塊MOI由MOI和MOIFtp 2個功能軟件組成，其中MOI軟件可將SMO模塊所采集的數據自動錄入、正點觀測數據錄入、形成重要天氣報、對地面日數據和輻射日數據進行維護。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地面觀測業務調整的質量控制要點

新型自動氣象站和新的業務軟件ISOS操作系統的全面實施，與原地面氣象觀測業務在操作上有較大不同，在觀測、發報、信息傳輸、報表制作、數據的處理上有所調整，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整的儀器性能。原來2004年出的《地面氣象觀測規定》已不適應新型自動觀測系統的操作，而新型自動氣象站的運行還缺乏規范的文獻對基層操作人員進行指導，上級業務主管部門應對基層業務人員加強相關培訓。全面實現地面氣象觀測業務現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務的轉換基礎業務調整后主要的變化包括：①多數臺站取消了氣象常規儀器的觀測和使用，全面實現了自動化氣象儀器的運行，常規氣象儀器作為替代。②守班時段和觀測次數的調整，基準站和基本站均調整為08：00～20：00為連續觀測時段、夜間不守班也不連續觀測，天氣現象僅保留21種天氣現象的觀測和記錄，取消了13種天氣現象，定時人工觀測次由8次調整5次；20：00～次日08：00夜間不守班。這樣的改變舉措對一些數據的處理、重要天氣報和氣簿的記錄、報表的形成等產生比較大的變化。③發報任務的減少與變化。對于基準站和基本站，業務調整之后要將以前的8次定時天氣報發報任務改用每小時新長Z文件上傳，其中增加了質量控制信息、加密報等重要的信息，極大地豐富了數據內容，自動儀器觀測到的重要天氣由軟件自動編發重要天氣報，同時對20：00～次日08：00重要報的發報有特別的規定。

3.2業務調整后相關記錄的處理及影響

夜間降水記錄的處理包括夜間滯后降水量的處理、夜間固態降水數據的處理、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要求及規定執行；固態降水的處理主要表現為特定時段內的記錄，如果能夠確定固態降水的起止時間，要及時對加蓋時段內降水量作缺測處理，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，按原規定，可以使用自記儀器作為替代方法，而調整后，不再使用包括虹吸雨量計在內的自記儀器，那么在這種情況下，如果因故障無法獲取相關數據時，應按缺測處理[4]。隨著我國現代化建設的發展，城市發展不斷擴大，我國大部分臺站觀測環境被破壞，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，因此對資料的連續性使用有一定的影響。

3.3氣象觀測業務改革調整的應對措施

3.3.1

加強業務學習，熟悉業務軟件的操作。為保證地面氣象測報業務軟件的正常升級運行、提升氣象觀測和服務質量、穩步推進地面氣象觀測業務自動化，相關部門和業務人員應認真組織學習相關文件和軟件使用操作細則，細化部門、人員和業務流程，對相關技術要求、規章制度、業務調整技術規定進行熟練的掌握和考核，確保改革前后業務的銜接。對于業務中出現的新問題，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，并抽派業務骨干對新人進行手把手的業務知識培訓、指導，要使全體業務人員適應業務調整帶來的新變化，增強業務適應能力和實踐能力，做好地面觀測業務數據的質量控制工作。

3.3.2

加強網絡運行管控。自動化的升級要求新型自動氣象監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控短信報警功能的實現。監控設備24 h的實時監控，對于臺站出現的突發故障和網絡事故可及時地發布預警，使責任人第一時間得知相關信息并及時做出處理，從而有效地降低自動站的故障率，提升業務質量和自動化的效率，加強了網絡運行管控的力度。

4地面氣象觀測業務的拓展

隨著地面氣象觀測業務現代化建設的不斷發展，原有的地面氣象觀測項目已不能完全滿足現代化建設的需要，目前一些氣象臺站不斷拓展業務，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業氣象和農作物生長等方面的研究，以往的農業氣象在應用太陽輻射時是用本站的日照時數進行計算，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，可更好地服務于農業氣象的研究。

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大氣生態和空氣質量監測的自動觀測

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

4.4大型蒸發的自動觀測

將原來的小型號蒸發改為了大型蒸發的自動觀測，大大提高了蒸發資料的質量，使蒸發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，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。

5結語

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

參考文獻

[1] 中國氣象局.2012年地面氣象觀測業務改革調整和試點工作方案[Z].2012.

[2] 中國氣象局.綜合氣象觀測系統發展規劃（2014—2020年）[Z].2013.

[3] 黃金洪.地面氣象測報業務系統軟件存在的問題[J].經濟技術協作信息，2011（7）：109.

[4] 中國氣象局.地面氣象觀測規范[M].北京：氣象出版社，2003.