影響綜合氣象觀測業(yè)務(wù)質(zhì)量的因素分析與對策建議

◇河北省承德市氣象站 王麗敏

綜合氣象觀測業(yè)務(wù)發(fā)展是當(dāng)前氣象事業(yè)發(fā)展當(dāng)中的重點業(yè)務(wù)，根據(jù)相關(guān)政策性文件要求，到2020年就應(yīng)當(dāng)形成基本的綜合氣象觀測業(yè)務(wù)體系，到現(xiàn)在應(yīng)重點抓業(yè)務(wù)質(zhì)量，因此基于文獻(xiàn)法、綜合分析等方式和手段，深入研究了綜合氣象業(yè)務(wù)質(zhì)量產(chǎn)生變化的原因，并且根據(jù)這一些情況提出了相應(yīng)的解決辦法。

當(dāng)前，綜合氣象觀測業(yè)務(wù)體系相對來講具有非常明顯的復(fù)雜性和系統(tǒng)性，由于早年發(fā)布的相關(guān)規(guī)劃性文件要求在2020年建立起綜合氣象觀測業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)氣象觀測現(xiàn)代化，到目前為止，由于綜合氣象觀測業(yè)務(wù)發(fā)展程度尚淺，業(yè)務(wù)能力雖然在不斷提升，但氣象觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性、及時性等等還面臨一些挑戰(zhàn)，因此提高業(yè)務(wù)質(zhì)量是重點任務(wù)。

一、綜合氣象觀測業(yè)務(wù)概述

目前綜合氣象觀測業(yè)務(wù)基本實現(xiàn)信息化，按照信息化的發(fā)展要求，梳理、整合再造觀測業(yè)務(wù)流程，建成集數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)加工處理、運(yùn)行監(jiān)控、裝備列裝與維護(hù)等一體化的綜合氣象觀測業(yè)務(wù)，實現(xiàn)基本一體化業(yè)務(wù)平臺的具備全網(wǎng)動態(tài)監(jiān)測能力的信息化管理能力。初步實現(xiàn)了智能化，突破智能化觀測關(guān)鍵技術(shù)，基于國產(chǎn)高精度、高可靠性核心器件和物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代先進(jìn)的技術(shù)，可保證氣象觀測裝備可以更好的發(fā)揮其相應(yīng)的作用，進(jìn)而實現(xiàn)氣象的自動化檢測。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃要求，綜合氣象觀測業(yè)務(wù)從功能結(jié)構(gòu)上由觀測技術(shù)裝備業(yè)務(wù)、觀測數(shù)據(jù)獲取業(yè)務(wù)、觀測數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)以及觀測運(yùn)行保障業(yè)務(wù)四個部分組成，其中技術(shù)裝備業(yè)務(wù)包括裝備研發(fā)、試驗、許可準(zhǔn)入、質(zhì)量監(jiān)督和退出等工作，觀測數(shù)據(jù)獲取業(yè)務(wù)通過各種地基、空基、天基觀測系統(tǒng)綜合集成。觀測數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)通過對獲取的各類觀測信息的質(zhì)量控制、分析、加工和處理，并有機(jī)集成到整體的信息業(yè)務(wù)流程當(dāng)中，形成不同尺度、不同時空分辨率的氣象觀測數(shù)據(jù)和觀測產(chǎn)品。觀測運(yùn)行保障業(yè)務(wù)則通過運(yùn)行監(jiān)控、診斷維修、計量檢定、維護(hù)巡檢和儲備供應(yīng)，確保觀測體系穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

為此，要求熟練掌握自動化觀測裝備的操作流程，目前絕大部分觀測業(yè)務(wù)采取自動化裝備，能否熟練且準(zhǔn)確地操作自動化觀測裝備將直接影響數(shù)據(jù)質(zhì)量。一些特殊天氣條件下，若操作不當(dāng)會導(dǎo)致數(shù)據(jù)質(zhì)量不佳，比如遇強(qiáng)降水，蒸發(fā)器內(nèi)有水濺出，則直接影響觀測結(jié)果準(zhǔn)確性。

二、影響綜合氣象觀測業(yè)務(wù)的原因

基于前文分析，可從主、客觀兩個角度探索綜合氣象觀測業(yè)務(wù)質(zhì)量影響因素。

（一）主觀因素。

綜合氣象觀測能力水平的高低，主要受到主觀因素的影響，主要包括制度不完善、保障能力跟不上發(fā)展要求、觀測業(yè)務(wù)執(zhí)行能力不佳，人才隊伍需要優(yōu)化等等。

制度方面，近些年氣象站點自動化程度越來越高，2020年更是開啟全面自動化改革，一些最新的自動氣象站、衛(wèi)星以及探空儀等多種設(shè)備都開始大量的投入日常使用當(dāng)中，但配套的協(xié)同運(yùn)行機(jī)制建設(shè)卻相對滯后，尤其是在裝備保障方面，尚存在分工不明確，權(quán)責(zé)不明確、管理不善等情況，制度方面的不足，導(dǎo)致實際綜合氣象觀測業(yè)務(wù)執(zhí)行過程中缺乏必要的約束，易造成觀測數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確。

保障能力方面，自動化裝備應(yīng)用越來越深入，氣象觀測業(yè)務(wù)中所用裝備的技術(shù)含量越來越高，涉及的專業(yè)知識非常廣，但人才隊伍建設(shè)沒有跟上這種變化，各種能力和水平還需要提高，檢測設(shè)備的問題會直接導(dǎo)致綜合氣象觀測業(yè)務(wù)效果，尤其是數(shù)據(jù)質(zhì)量。具體來講對于任何系統(tǒng)，出現(xiàn)故障很正常，如自動氣象站傳感器故障，那么就會導(dǎo)致系統(tǒng)接收到的氣象數(shù)據(jù)信息出現(xiàn)異常，一般情況下設(shè)備硬件的問題不會對其造成影響，除非遭遇雷擊等惡性事故。一般軟件故障是主因，很多情況下是系統(tǒng)軟件崩潰導(dǎo)致系統(tǒng)宕機(jī)，無法在規(guī)定時間自動運(yùn)行觀測，進(jìn)而就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)延遲傳輸現(xiàn)象[1]。進(jìn)一步來講新型自動氣象站安裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)期間，由于人才隊伍跟不上，保障能力有待提升，易出現(xiàn)操作上的失誤，進(jìn)而引起觀測站系統(tǒng)出錯，導(dǎo)致數(shù)據(jù)質(zhì)量不合格。如正點數(shù)據(jù)文件異常，這種現(xiàn)象通常由于軟件的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置有誤所致。又如超聲蒸發(fā)傳感器數(shù)據(jù)異常，這種現(xiàn)象通常會出現(xiàn)清洗蒸發(fā)桶的過程中，觀測人員沒有將軟件設(shè)置為維護(hù)狀態(tài)就進(jìn)行，或則是再進(jìn)行清洗的時候有氣泡產(chǎn)生等。執(zhí)行方面，重點在于對管理制度，操作規(guī)程落實程度不夠，也即執(zhí)行力不夠，盡管綜合氣象觀測業(yè)務(wù)相關(guān)管理機(jī)制體制不完善，但必定是有制度體系的，比如最明顯的交接班制度，任何一個基層站點都必定會有這一制度，但是部分人員會有僥幸心理，由于觀測站自動化程度越來越高，原本需要人為干預(yù)的事項逐步被自動化裝備代替，一些新的需要人工干預(yù)的事項出現(xiàn)，但不夠受重視，因為自動化裝備代替了一部分人為干預(yù)事項，且人主觀上過于相信裝備的可靠性，而在交接班時不嚴(yán)格落實相關(guān)規(guī)章制度和交接規(guī)程，實際上這種情況下不出問題是運(yùn)氣，出問題才是必然。

（二）客觀因素。

客觀上，當(dāng)前綜合氣象觀測業(yè)務(wù)相關(guān)技術(shù)尚不能突破一些特殊天氣條件的影響。例如綜合氣象觀測業(yè)務(wù)當(dāng)中的高空氣象觀測，目前高空氣象觀測主要采取的手段包含氣球、飛機(jī)和火箭攜帶儀器設(shè)備進(jìn)入高空進(jìn)行觀測，其中氣象氣球依然是比較常用且重要的途徑，但這種途徑會在氣壓差之下，受顯著影響，比較典型的現(xiàn)象是氣球上升受阻，在特殊天氣下，比如雨雪大風(fēng)天氣，氣流變化異常，會增加氣象氣球上升阻力，導(dǎo)致投放高度不足，或者因降水造成氣球受損。進(jìn)一步來講氣象主管部門規(guī)定了定時高空氣象觀測時次，不同站點有不同要求，但什么時候釋放氣球，要在什么時間達(dá)到指定高度進(jìn)行觀測并傳輸觀測數(shù)據(jù)是有嚴(yán)格時間要求的，在一些特殊天氣條件下，很難做到準(zhǔn)時準(zhǔn)點到位觀測。還有一種現(xiàn)象是天線死位，在大風(fēng)的天氣下是比較容易出現(xiàn)的，大風(fēng)會導(dǎo)致氣球過頂雷達(dá)在自動跟蹤的時候出現(xiàn)大于90°或過小仰角，造成死位，天線仰角與方位被鎖死，引起觀測故障。這種是非常典型的客觀存在的特殊氣象條件所引起的綜合氣象觀測業(yè)務(wù)質(zhì)量不佳的情況。

還有一種情況是城市化發(fā)展，使得原本處在合理位置上的氣象站逐步變得不合理，1951年在云南建立的思茅氣象站，就在不斷發(fā)展的過程中成為典型的城市化氣象站，觀測站周邊環(huán)境對其觀測業(yè)務(wù)影響逐步變大，城市熱島效應(yīng)顯著，新型自動氣象站投入運(yùn)行以后，自動化程度提高的同時，也帶來氣象站觀測業(yè)務(wù)質(zhì)量難以控制的挑戰(zhàn)，甚至觀測站周邊林立的高樓遮擋觀測角度，導(dǎo)致正常觀測難以執(zhí)行[2]。

總之，目前綜合氣象觀測業(yè)務(wù)發(fā)展速度很快，但發(fā)展過程當(dāng)中存在一些比較典型的因素在影響業(yè)務(wù)發(fā)展質(zhì)量，特別是氣象信息數(shù)據(jù)質(zhì)量。隨著國家統(tǒng)一的氣象信息平臺建設(shè)并投入運(yùn)行，對氣象信息數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求越來越高，這是與自動觀測配套的關(guān)鍵，為保證氣象事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，就一定要采用相應(yīng)的手段不斷的提高綜合氣象觀測能力和水平，最重要的是保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

三、提高綜合氣象觀測業(yè)務(wù)質(zhì)量的方式和手段

綜合上述分析，聚焦典型的影響觀測業(yè)務(wù)質(zhì)量的短板，提出如下建議。

首先，優(yōu)化人才隊伍結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)氣象觀測業(yè)務(wù)人員綜合素質(zhì)，特別要通過調(diào)整人才隊伍構(gòu)成，強(qiáng)化維護(hù)能力。通過調(diào)崗、轉(zhuǎn)崗、培訓(xùn)，引進(jìn)來、走出去等方式，以適應(yīng)氣象觀測自動化為基礎(chǔ)，實現(xiàn)氣象站人才隊伍結(jié)構(gòu)優(yōu)化，強(qiáng)化保障能力。確保從事氣象工作人員的能力和水平一定是非常高的，他們要具備很強(qiáng)的專業(yè)能力和水平，在面對任何問題的時候都能很好的解決，在工作還需要具備一定的責(zé)任心，定期對工作人員進(jìn)行培訓(xùn)，以此來提升他們的知識儲備量，在每一年舉辦的各項比賽活動中激發(fā)工作人員的學(xué)習(xí)精神。采取老人帶新人模式，建立師徒制，配合集中輪訓(xùn)、研討會議等形式開展培訓(xùn)學(xué)習(xí)，提高人員綜合素養(yǎng)。

其次，嚴(yán)抓新型自動氣象站數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，氣象站內(nèi)的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，首先要做到的是對各項要素進(jìn)行檢查，保證人機(jī)合一，將不符合實際情況的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這其中就包含了日極值與定時值比較檢查、要素的相關(guān)性檢查、項目的邏輯關(guān)系檢查、項目之間的差值檢查以及氣候極值比較檢查。二是落實設(shè)備管理規(guī)章制度，完善儀器設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理手冊，明確維護(hù)保養(yǎng)章程，嚴(yán)格落實，確保設(shè)備正常運(yùn)行，強(qiáng)化設(shè)備檢定，重點針對傳感器，保證設(shè)備設(shè)施硬件的健康狀態(tài)。針對軟件進(jìn)行殺毒和升級管理，使得軟件可以正常的運(yùn)行，定時校準(zhǔn)設(shè)備時間正負(fù)30秒的誤差，校準(zhǔn)時間時注意備份數(shù)據(jù)文件，發(fā)揮遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)效果，在最少人員干預(yù)的情況下實施高效率數(shù)據(jù)質(zhì)量控制。三是嚴(yán)格落實平行比對，強(qiáng)化氣象資料檔案管理，然后基于氣象資料評估氣象站觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量，實現(xiàn)基于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的評估，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、連續(xù)性以及完整性。

最后，針對特殊氣象條件的影響，應(yīng)采取針對性措施，盡可能降低特殊天氣的影響力，保證觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量。由于特殊天氣條件種類很多，對不同觀測項目的影響程度也不盡相同，因此需要具體問題具體分析，由于字?jǐn)?shù)有限，此處不進(jìn)行詳細(xì)分析，僅以雨雪大風(fēng)天氣下的高空觀測為例提出一些建議。應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)要求規(guī)定，必須準(zhǔn)時準(zhǔn)點放球[3]。儀器如果沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)就一定不能放球，記錄未達(dá)到500hPa不放球，如果需要放球，要進(jìn)行申請延遲放置，注意放置的時間不能超過75min，在雨雪大風(fēng)等及其特殊的天氣下，適宜放球進(jìn)行高空觀測，但突遇這種情況是存在的，因此考慮將延遲75min這一規(guī)定制度，即充分掌握好氣象規(guī)律，依靠人工進(jìn)行觀察放球的最佳時間，即便是遇到雨雪大風(fēng)天氣，也不會同時出現(xiàn)，即要么降雨、要么降雪或大風(fēng)，持續(xù)時間通常也不會很長，必定會存在一個相對理想的時間點可以放球，此時可適當(dāng)增加氣球升力來保證氣球能夠達(dá)到對應(yīng)高度。

四、結(jié)束語

綜上所述，綜合氣象觀測業(yè)務(wù)應(yīng)狠抓質(zhì)量管理，經(jīng)過分析可知綜合氣象觀測業(yè)務(wù)存在較多影響質(zhì)量的因素，可歸結(jié)為主觀方面和客觀方面，主觀主要是人為因素的影響，客觀方面則是特殊氣象條件易影響觀測項目的觀測質(zhì)量，因此提出了相對應(yīng)的解決方法，期待能夠為綜合氣象觀測業(yè)務(wù)的質(zhì)量提升提供一些參考依據(jù)。