氣象觀測規范的觀測場地標準在區域站建設中的適用性研究

毛佩柱 毛智政 沈鹿鳴 吳杰

摘 要：區域自動氣象站的建設與維護是探測中心主要工作之一，通過發現區域自動站在建設過程中所受到的觀測環境影響，部分觀測儀器在實際工作中的局限性，觀測場地環境的維護情況等，進而闡述了《地面氣象觀測規范》在區域站建設和運行中的適用中存在的矛盾，以及常規氣象臺站級部分氣象在區域站中的適用性問題。通過實驗研究區域站環境中，當雜草高度超高時對溫度探測、降水儀器正常運行的影響。論述了區域自動氣象站的建設應制定客觀實際的環境要求和設備安裝標準，以及研發更適于區域站運行的氣象探測設備。

關鍵詞：區域自動氣象站;觀測規范;適用性

1 緒論

氣象觀測數據在氣象服務中占據著主要的服務依據的基礎作用，氣象數據的準確與否，直接影響著氣象服務的效果。區域自動氣象站是國家級氣象站的重要補充，區域自動氣象站，覆蓋區域廣，為氣象預報服務人員獲取不同地域的氣象數據提供依據，彌補了廣大范圍內氣象資料的不足。以秦皇島市為例，目前秦皇島市全域范圍內共建設區域自動氣象站156個，基本覆蓋全域，為地方氣象服務、防災減災等發揮重大作用。

區域自動氣象站的建設，雖然為氣象服務提供了大量數據依據，但因建設中各種復雜原因的影響，區域自動站難以達到地面氣象觀測規范的觀測環境條件，在數據的代表性上存在差距。同時由于區域自動站無人值守，維護周期長等特點，部分探測儀器的技術要求，也難以滿足氣象觀測規范的要求。

通過長期的運行，發現區域站在探測環境、場地建設、雨量儀器等方面，存在與觀測規范不適用情況。

由于區域站的儀器標準源自《地面氣象觀測規范》，目前為止，氣象行業尚無專門針對區域自動站的專門的觀測規范制定。研究《地面氣象觀測規范》在區域站中的適用性，對發揮區域站定位、作用和儀器改進具有十分重要作用。

2 區域自動站建設與氣象規范的矛盾

2.1 區域自動站建設中站址選址無法取得理想環境的站址

區域自動站的站址選擇在氣象觀測中非常重要。但是在實際的選址中，由于站點附近土地歸屬問題，多數站點所在單位無法提供建站所需的理想探測環境。區域站站點受周邊環境影響嚴重，對區域站的風向、風速和降水等觀測有很大影響。

2.2 區域站的場地內部環境對氣象要素觀測的影響

區域站的定位為無人型自動觀測，觀測場地內為自然草坪環境，草坪高度無法達到國家級臺站的維護標準，雜草自然生長，超過觀測規范要求，觀測場地內草的高度多數在100cm高度以上，對雨量觀測造成嚴重影響。由于草的高度過高，造成百葉箱內溫度和濕度傳感器距離草面距離過近，對溫度和濕度產生影響。

2.2.1 區域站雜草超高對溫度的影響

在草高對溫度的影響實驗中，溫度均在百葉箱中進行觀測，選取相鄰場地，一塊場地進行標準變化維護，草高控制20cm以內，另一場地為自然無維護狀態。實驗時間選擇在草生長旺盛的夏季。經過對比實驗，發現當雜草超高時，對區域氣象站的溫度數據有明顯的影響，特別是晴天天氣條件下。當雜草高度超過50cm時，雜草場地的溫度出現夜間低于標準場地，白天高于標準場地溫度的特征。在晴天對的夜間，草高在50cm時，低于標準場地平均0.2℃，草高在100cm時，低于標準場地平均0.3℃。在夏季晴天的白晝時段，草高在50cm時，高于標準場地平均0.6℃，草高在100cm時，高于標準場地平均0.8℃，最大的溫差出現在14時時段內，最大溫差為1.0℃。見圖1。

2.2.2 區域站野外雜草環境對雨量儀器的影響

區域氣象站為無人看護的自動站，通過使用期內對進行設備維護后的SL-3型雨量儀器的正常運行期的統計，發現6到10月間的雨量儀器正常運行時間遠遠低于春季。春季，由于草木生長不茂盛，雨量器具在進行維護后，可正常運行時間約60天，而6月以后，正常運行天數明顯縮短，均不超過25天，其中秋季的10月份，正常運行時間僅為18天。造成的原因，夏季主要是昆蟲活動的影響，秋季造成雨量儀器異常的主要原因為草木落葉、草籽以及昆蟲活動。由于設備的規范化安裝，儀器高度在70cm，造成部分區域站內高度超高的雜草，極易造成雨量儀器的故障。見圖2。

3 氣象觀測規范與區域站建設中的適用性的矛盾

《地面氣象觀測規范》嚴格規定了國家級氣象臺站的觀測環境、觀測場地要求、儀器設備維護要求以及所使用的儀器的精度要求等，因為目前階段，國家級臺站均為有值班員值守，嚴格履行觀測規范要求，可保證氣象觀測數據的準確性，以及低故障率。現行的區域站建設標準，基本上來源于《地面氣象觀測規范》中的要求。然而通過多年來實際的區域站運行，我們發現，區域站在很多方面，并不適合《地面氣象觀測規范》。

3.1 區域站無法獲得《地面氣象觀測規范》所要求的氣象探測環境

現階段，即便是國家基本站，也難以獲得《地面氣象觀測規范》中要求的氣象探測環境要求，氣象探測環境一再讓位于城市的發展。區域站則更難達到規范的要求，因此在探測環境上《地面氣象觀測規范》是不適應區域站建設的。

3.2 設備的架設布局的不適應

區域站站址選址的難度，決定了區域站所在地點的特殊性，區域站有受到外界因素影響的各種可能。區域站雨量器架設的高度，實際上是《地面氣象觀測規范》所不適應的。規范要求，雨量器架設的高度為70cm，但無人值守的野外環境，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，加高架設雨量器具，對雨量并無實質影響，區域站更適合架設較高的雨量儀器。

3.3 觀測場地環境的不適應性

《地面氣象觀測規范》要求觀測場內為草坪，而區域站因長時間無人看護，在草木生長的季節，極易超高，而實際的區域站運行中，這種雜草奇高的情況也非常常見。區域站的建設更適合于將觀測場地進行硬化處理。

3.4 部分觀測設備的不適應性

嚴格按照《地面氣象觀測規范》要求的SL-3和SL-2型雨量計儀器，具有非常高的精度，但需要日常維護，適用于有人值守的國家級臺站的儀器設備。但在區域站上適用并不理想，由于區域站無人值守，難以進行定期的維護清洗，結果是造成設備的精度下降和故障率高。另外能見度儀等儀器，由于鏡頭的防護管極易成為昆蟲筑巢的場所，而不適于在區域站中使用。

4 區域站適用的儀器

區域站由于其無人值守和野外特殊環境，所需要的設備并不是高精度的類似雨量器的這種設備，而是精度尚可，但低故障率的氣象觀測設備，對于二者而言，在野外環境中，低故障率顯得尤為重要。目前急需有適應區域站這種野外特殊環境下運行的氣象產品，特別是雨量器具，急需進行技術改型改進。

5 結語

通過一系列粗略的調研，認為在實際運行中，我們尚未形成更適用于區域自動氣象站建設的規范和標準，而沿襲使用國家級氣象臺站的規范和標準，在區域站運行中很多方面都難以適用，并容易引發較高的故障率，進而影響區域站的探測數據，對氣象服務造成一定的影響，我們需要在部分設備上，修改更適用于區域站的標準，對部分設備進行改型，以可靠的低故障運行，較高的數據精度，提高區域站的數據可用性，為各級地方社會和經濟建設發揮更大作用。

參考文獻：

[1]李黃.自動氣象站實用手冊[M].北京：氣象出版社，2007.

[2]杜衍君.SL3-1型雙翻斗雨量傳感器的工作原理及故障排除[J].安徽農業科技，2012，40（35）：17231-17232.

作者簡介：毛佩柱（1967-），男，漢族，河北秦皇島人，大學學歷，高級工程師，研究方向：氣象綜合探測。