淺析烏鞘嶺基準(zhǔn)氣候站天氣對(duì)自動(dòng)氣象儀器的影響及防護(hù)

張發(fā)國(guó)+張愛(ài)萍

摘 要：本文對(duì)烏鞘嶺氣象站自2002年自動(dòng)化運(yùn)行以來(lái)，自動(dòng)儀器因雷暴、雨霧淞、沙塵、低溫高濕天氣出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出一些保證自動(dòng)站正常運(yùn)行的措施和建議。

關(guān)鍵詞：烏鞘嶺天氣；新型自動(dòng)站；措施

中圖分類(lèi)號(hào)：S163 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170933211

1 概述

烏鞘嶺國(guó)家基本氣象站屬于國(guó)家一類(lèi)艱苦氣象臺(tái)站，海拔3045.1m。年平均氣溫0.3℃，最熱月平均氣溫21.1℃，最冷月平均氣溫-11.7℃，極端最高氣溫28.1℃，極端最低氣溫-30.4℃，年平均8級(jí)以上大風(fēng)73d。該測(cè)站位于700hpa高度，是我國(guó)中東部地區(qū)氣象科研和天氣預(yù)報(bào)的指標(biāo)站，氣候陰冷潮濕，雪暴、冰雹、雨淞、霧淞、雷雨、大風(fēng)等災(zāi)害性天氣頻發(fā)，所以在惡劣的氣候條件下如何保證自動(dòng)站正常運(yùn)行是本站重中之重的任務(wù)。

2 目前新型自動(dòng)氣象站優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

新型氣象站主要由DZZ6采集器、溫濕度智能分采、WZP-2溫度傳感器、DHC1濕度傳感器、PTB330氣壓傳感器、4520模塊、山井電源、GPS模塊、防雷板、主控微機(jī)等組成。采用總線(xiàn)制分布式或網(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu)，能夠大大提高自動(dòng)氣象站的操作性和擴(kuò)展性，改進(jìn)和完善了數(shù)據(jù)采集器的結(jié)構(gòu)，使數(shù)據(jù)采集器能實(shí)現(xiàn)傳感器的隨意增減和熱插拔，從而提高自動(dòng)氣象站的擴(kuò)展性和通用性。但仍有其不足之處。

凍結(jié)期自動(dòng)式雨量、大型蒸發(fā)傳感器停用，雨霧淞凍結(jié)使風(fēng)向、風(fēng)速傳感器不能正常使用；霾判別能力差，浮塵天氣出現(xiàn)時(shí)常誤記為霾，對(duì)偶發(fā)的塵卷風(fēng)，煙募不能自行過(guò)濾；對(duì)抗雷電過(guò)電壓的能力弱，對(duì)電磁脈沖特別敏感，怕高壓，雷暴易造成供電、通信線(xiàn)路、自動(dòng)氣象站設(shè)備損壞或數(shù)據(jù)不正常。

3 不同季節(jié)天氣現(xiàn)象對(duì)自動(dòng)儀器的影響

3.1 全年低溫高濕對(duì)溫濕傳感器的影響

烏鞘嶺年平均大霧日為55.5d，一年中大霧主要出現(xiàn)在春季4—5月和夏、秋季的7—10月；夏秋季大霧的持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)。長(zhǎng)期低溫高濕下濕敏傳感器的穩(wěn)定性會(huì)下降，容易引起電子元件的氧化，電纜、電路絕緣材料的介電強(qiáng)度降低，從而引發(fā)傳輸、供電線(xiàn)路故障 。

3.2 雨霧淞凍結(jié)的影響

烏鞘嶺冬季結(jié)冰期長(zhǎng)，雨量、蒸發(fā)傳感器直接停用。雨霧淞出現(xiàn)的頻率較高，本站近10a氣象資料統(tǒng)計(jì)平均出現(xiàn)28次/a，且凍結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，危害也大，常造成風(fēng)向風(fēng)速儀凍結(jié)時(shí)停止使用，結(jié)凍后又開(kāi)始使用，記錄不連續(xù)，給觀(guān)測(cè)員處理記錄帶來(lái)很大的麻煩。

3.3 沙塵天氣對(duì)烏鞘嶺站的影響

降低能見(jiàn)度儀的準(zhǔn)確度，降低傳感器的靈敏度，尤期對(duì)濕敏傳感器影響大，沙塵嚴(yán)重時(shí)也影響小型蒸發(fā)皿對(duì)蒸發(fā)的測(cè)量。

3.4 雷暴對(duì)自動(dòng)站的影響

雷暴根據(jù)其產(chǎn)生和危害特點(diǎn)分為直擊雷、感應(yīng)雷、球形雷、雷電波入侵4種。烏鞘嶺雷暴主要出現(xiàn)在6、7、8月，最早出現(xiàn)在4月、最晚出現(xiàn)在10月。雷暴對(duì)自動(dòng)站的危害最大，從2002年地面氣象觀(guān)測(cè)自動(dòng)化以來(lái)，沒(méi)有發(fā)生直擊雷、球形雷擊中的現(xiàn)象，主要是感應(yīng)雷，雷電波入浸，平均每年1次。自2013年觀(guān)測(cè)場(chǎng)、值班室規(guī)范化建設(shè)改造后，雷暴對(duì)自動(dòng)站的危害明顯減少，偶有雷電波入侵。

4 對(duì)以上問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施和建議

著力解決風(fēng)向風(fēng)速儀自加熱控制系統(tǒng)，或用人工可控的加熱系統(tǒng)，保證在雨霧淞出現(xiàn)凍結(jié)時(shí)也能正常使用；在現(xiàn)有能見(jiàn)度儀的基礎(chǔ)上，輔以其它判別儀器，來(lái)消除浮塵與霾2者之間的混淆；大風(fēng)、揚(yáng)沙、浮塵等天氣過(guò)后，及時(shí)清除各儀器設(shè)備中的灰塵和雜物，認(rèn)真清潔各傳感器及溫濕傳感頭部過(guò)濾罩防護(hù)罩，若污染嚴(yán)重，應(yīng)更換新的網(wǎng)罩。每次連陰天氣過(guò)后，及時(shí)清潔溫濕度、淺層傳感器和其它設(shè)備，縮短這2種傳感器的更換周期。

對(duì)于雷暴的防范，做好春秋季防雷接地的檢測(cè)工作，對(duì)檢查、檢測(cè)發(fā)現(xiàn)提出的問(wèn)題及時(shí)整改，不留死角。 對(duì)各接地點(diǎn)認(rèn)真做好除銹、防銹處理，保證接地電阻≤4歐姆。建議8～10a對(duì)其地網(wǎng)改造1次，把采集器到主控微機(jī)之間的信號(hào)線(xiàn)升極為光纖線(xiàn)，增強(qiáng)抗雷電波能力。打雷造成風(fēng)向風(fēng)速、雨量數(shù)據(jù)顯示不正常時(shí)，檢查防雷板是否被雷擊壞，可更換防雷板或跳過(guò)防雷板接線(xiàn)。連不通采集器，先檢查供電是否正常，再檢查串口隔離器，計(jì)算機(jī)串口，通信電纜及連接口是否接觸良好，逐次排除。

加強(qiáng)自動(dòng)站的日常維護(hù)和備份，自動(dòng)站的日常維護(hù)和故障處理是工作人員一項(xiàng)必須的工作內(nèi)容，科學(xué)的維護(hù)和維修，對(duì)保證自動(dòng)站的平穩(wěn)運(yùn)行，保證氣象工作順利進(jìn)行尤為重要，除日常按規(guī)范要求巡視、監(jiān)控自動(dòng)站運(yùn)行狀態(tài)外，雷暴后檢查供電是否正常，數(shù)據(jù)顯示是否異常，雨霧淞出現(xiàn)凍結(jié)風(fēng)向風(fēng)速儀時(shí)，做好記錄的處理和反饋工作，并做好各儀器設(shè)備、采集器、計(jì)算機(jī)的備份工作，在出現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)，立即更換，確保氣象數(shù)據(jù)的完整性。

5 結(jié)語(yǔ)

高山站復(fù)雜的氣候特征，給自動(dòng)站運(yùn)行帶來(lái)許多的問(wèn)題和困難，但只要熟悉自動(dòng)站基本原理，掌握科學(xué)的維修、維護(hù)知識(shí)與方法，并使用高性能的儀器設(shè)備，就能夠保證自動(dòng)站穩(wěn)定可靠的工作。

作者簡(jiǎn)介：張發(fā)國(guó)（1968-）男，甘肅武威人，工程師，研究方向：大氣探測(cè)。endprint