地面自動氣象觀測技術的發(fā)展與展望

梁琬璐 劉翔

摘要：我國幅員遼闊，氣象災害的爆發(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進行介紹，主要對地面氣象觀測技術和觀測方法的發(fā)展歷程進行闡述，同時指出該項技術的發(fā)展方向。

關鍵詞：氣象觀測；自動觀測技術；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，氣象災害時有發(fā)生，我國亦是世界上氣象災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，通過對氣象災害的自動觀測和智能觀測，來實現(xiàn)對氣象災害的預防，達到防災減災的目的。該項技術的實施為我國農(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的應用水平，加強我國對氣象觀測技術、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 地面氣象觀測技術發(fā)展過程

1998年就已經(jīng)開始對地面氣象觀測技術進行全面升級打造，目的是使基本氣象要素的觀測工作能夠實現(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，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已經(jīng)基本實現(xiàn)自動觀測。同時，地面氣象觀測技術又被分為常規(guī)地面氣象觀測技術、移動氣象觀測技術，以及地基遙感氣象觀測技術三個組成部分。

1.1.1 常規(guī)氣象觀測技術 氣壓、氣溫、濕度、降雨、風速以及風向是常規(guī)氣象觀測技術的主要測量參數(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；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，但是現(xiàn)在已經(jīng)被振筒氣壓儀等諧振式氣壓測量技術所取代；在測量空氣濕度方面，主要運用熱力學測濕法和吸濕法測濕技術，但是近些年來凝結法測濕技術的發(fā)展十分迅速，測量效果也有很大的提高；在風速以及風向測量方面，以往的機械轉動風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)超聲測風技術；在測量降水量面，翻斗式測雨技術容易受到蒸發(fā)量的影響，但是安裝防風圈后又難以對固態(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，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 該項技術在沿途移動氣象觀測中應用比較廣泛，根據(jù)使用需求，它可以分為專用移動氣象觀測技術和通用交通工具氣象觀測技術兩個方面。其中專用移動氣象觀測技術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 主動式遙感和被動式遙感是地基遙感氣象觀測技術的兩個主要工作方式，主動式遙感又被稱之為雷達，現(xiàn)在我國正在通過結合協(xié)同自適應觀測技術進一步發(fā)展了網(wǎng)絡化天氣雷達系統(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，該技術又分為寬帶輻射測量技術、輻射光譜測量技術以及多通道輻射測量技術。

2地面氣象觀測技術發(fā)展的不足

現(xiàn)階段存在地面自動氣象觀測技術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，在未來發(fā)展中亟待解決的問題。

3地面氣象觀測技術的展望

全面自動化與智能化將會是我國地面自動氣象觀測技術的主要發(fā)展方向，除此之外，該項技術的發(fā)展將會與互聯(lián)網(wǎng)充分結合；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，并制定出科學高產(chǎn)的種植方案。

4結語

地面自動氣象觀測技術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。將這一技術發(fā)展成熟，把氣象災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，本科學歷，助理工程師，研究方向：測報崗；劉翔，本科學歷，助理工程師，研究方向：綜合業(yè)務。