影響地面氣象觀測業務正常運行的問題分析處理

摘 要：隨著科技不斷進步，地面氣象觀測質量逐步提升，但在運行過程中仍面臨一些挑戰。基于此，概述了地面氣象觀測業務的改革發展，以吉林省遼源市為例，介紹了地面氣象觀測業務的重要性，探討了地面氣象觀測業務異常問題及處理，分析了影響地面氣象觀測業務異常的原因，并提出了地面氣象觀測業務工作質量提高對策。

關鍵詞：地面氣象觀測業務；數據異常；自動化改革；遼源市

中圖分類號：P412 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）11–0-03

氣象觀測是氣象部門的基礎工作，其中，地面氣象觀測作為至關重要的環節，通過持續地搜集和上傳各種氣象指標數據，為天氣預報、氣象信息發布、氣候論證分析、大氣科學探究、氣象服務等提供堅實的數據支撐。自地面氣象觀測業務實現全面自動化以來，觀測頻率、數據傳輸效率和數據采集等方面均實現了顯著進步。這不僅提高了氣象觀測的精細化水平，還滿足了氣象預報和服務的需求，為實現精確預報、精細服務提供了有效支撐[1]。同時，減輕了工作人員的負擔，加快了我國氣象現代化進程。

然而，地面氣象觀測業務在運行過程中仍面臨一些挑戰。例如，儀器設備可能因外界干擾而出現故障，自動化技術水平有待提高。這些問題在一定程度上影響了地面氣象觀測業務的正常運作，限制了觀測業務質量的進一步提升。

1 地面氣象觀測業務的改革發展

自20世紀90年代開始，我國地面氣象觀測工作逐漸實現自動化，中國氣象局在1999—2008年分批次完成了全國范圍內自動氣象站的推廣建設與應用。2014年中國氣象局對全國地面氣象觀測業務進行了調整，拉開了地面氣象觀測自動化改革的序幕。隨著近年來大數據、人工智能等技術的快速發展，配合自動觀測設備，以及衛星遙感、多源數據自動綜合判識、智能圖像識別等多種技術，推動了自動化觀測的進一步發展。2018年11月—2019年6月，在黑龍江、安徽、山東、湖南、廣西、新疆、青海等7省（區）氣象局開展了地面氣象觀測自動化改革的試點運行。2019年6月15日起，地面氣象觀測自動化改革工作由試點運行階段轉為全國業務試運行階段。2020年3月31日，全國

2 423個國家級地面氣象觀測站完成臺站業務軟件中總云量、云高等參數設置，數據完成傳輸并正常入庫，代表著我國地面氣象觀測自動化改革正式業務運行。

2020年4月1日地面氣象觀測自動化改革業務運行后，相比改革前，全面自動化后的地面氣象觀測頻次比人工觀測約提高4～8倍，其中，云觀測站點數約提高3倍，數據量比人工觀測約增加10倍；觀測數據傳輸用時由分鐘級優化至秒級，到報完整率達到99%以上，傳輸頻次從5 min提升至1 min，大幅度提高了數據傳輸頻次與效率。全面自動化后，地面氣象觀測頻次、傳輸效率和數據量有了顯著提高，提高了我國地面氣象觀測的精細化水平，更好地滿足了氣象預報服務需求，是實現氣象部門“預報精準、服務精細”的有力支撐。

2 遼源市氣候特點和地面氣象觀測業務的重要性

遼源市位于吉林省的中南部，地處長白山余脈與松遼平原的過渡帶，以丘陵為主，兼具少量的低山，屬于低山丘陵區域。遼源市地貌復雜、地勢高差較大，區域性氣候寒暖不一，屬于半濕潤中溫帶大陸性季風氣候，四季分明，降水充沛，光照充足且雨熱同季，使得遼源市形成了較為豐富的植物群落，構成農業生產的多層次、多樣化、多產業、多形態、多色彩的立體化格局，具有發展生態農業、特色農業、精品農業的優勢條件。

遼源市地處氣象災害多發的區域，頻繁的自然災害對社會經濟和民眾生活構成了嚴峻挑戰。對此，強化氣象觀測是構建全面、多維度、連續的災害監測網絡的關鍵。通過精確和連續的地面氣象觀測，能夠收集到典型和可靠的氣象數據，這些信息資源對理解氣候變化趨勢、規劃防災策略、采取應對措施至關重要。

3 地面氣象觀測業務異常問題分析處理

3.1 觀測數據異常

3.1.1 降水數據異常

在實際地面氣象觀測工作中，如果觀測軟件顯示無降水卻記錄了降水數據，則應清除該時段的小時和分鐘降水量，在“時降水量”一欄填寫“—”，表示該時段無降水。隨后選中所有相關的分鐘降水量記錄，統一填寫“—”。同時要在氣象值班記錄簿中，對這一更正情況進行詳細說明。

針對降水周期已結束卻仍顯示降水量數據的情況，通常可以判斷為傳感器延遲造成的降水記錄。此類降水量一般較小（0.1～0.3 mm），且延遲時間不會超過

2 h。此時，應在相應的“時降水量”中減去這部分延遲的降水量，然后刪除對應的分鐘降水量記錄。完成這些步驟后，進行降水量數據質量控制并保存退出。隨后，打開降水停止時的數據記錄，將延遲的降水量加至“時降水量”和相應的分鐘降水量記錄。如果不進行累加，最簡便的做法就是直接刪除延遲的降水量記錄[2]。

在降水較多的季節，遼源市氣象觀測站主要使用多降水雨量傳感器，輔以稱重雨量傳感器觀測降水數據。這是因為雙套傳感器可以防止降水數據缺失，但也有可能出現一些異常情況。例如，如果觀測人員疏忽大意，在降雨來臨前沒有及時檢查雨量傳感器，或傳感器出現故障，可能導致實際發生的降水沒有相應的數據記錄。對此，可以登錄ISOS業務軟件的臺站參數界面，更改降水量數據的數據來源，以確保數據的準確性。如果在使用多降水雨量傳感器時遇到故障，可以將降水數據源切換至稱重雨量傳感器。利用稱重雨量傳感器觀測到的對應降水數據替代故障發生前的降水分鐘數據、小時降水數據，同時在綜合氣象業務值班記錄簿上詳細注明相關情況。

3.1.2 溫濕度數據異常

如果在觀測業務運行過程中發現溫濕度數據沒有正常顯示，可以發布命令查看原始數據。如果找不到原始數據，則可使用萬用表測量溫濕度傳感器的輸出電壓，以判斷電壓是否為0～1 V。如果發現電壓值不在該范圍內，則可以判斷溫濕度傳感器出現了故障，此時應立即更換新傳感器以恢復數據。如果電壓值處于正常范圍，就需要考慮采集器是否出現故障。

為排除故障，應先檢查溫度分采集器的供電系統是否正常運行。使用萬用表測量分采集器的供電系統，正常情況下應為12 V左右。隨后測量電阻值是否正常，并與正常情況下的數據進行對比。如果供電系統和傳感器均正常無故障，可以嘗試用新的采集器替換原有的采集器，以判斷是否分采集器發生故障。

針對濕度數據顯示異常的情況，使用萬用表測量濕度傳感器的供電系統和信號返回值電壓。當測量的供電系統電壓為12 V左右，信號返回值電壓為0～

1 V，均為正常狀態。此時可以推斷出分采集器發生故障，按照上述方法更換新的采集器，以觀察是否恢復正常。如果是，則可以肯定分采集器出現故障，換新即可解決問題。

3.1.3 風數據異常

在觀測風向風速時，若業務軟件顯示數據異常，需檢查采集器數據。同時，要檢測風傳感器的供電系統，具體的操作方法：使用萬用表測量接地電壓。如果風杯正常轉動無異常，可以判斷風速是工作電壓的50%；若未達到該值，說明風杯存在問題，需要及時更換。如果因傳感器故障、冬季風杯凍結、接地線斷裂等導致風向、風速數據異常，則不能直接使用插值方法處理[3]。若瞬時風向、風速數據出現異常，應作漏測處理。

當測得的風向風速數據異常且無法使用時，可通過目測的方式獲取2 min的風向和風速數據，其他時段的風向風速數據按照缺測量進行處理。觀測風速時，要根據風力等級表示的各種現象估計，并依照八個方向記錄風向數據。若將2 min或10 min的風速數據替換為正點前后10 min的風速觀測數據，該數據應視作有效數據，可以按照正常數據作相應的處理。

3.2 業務軟件異常

ISOS軟件具有可靠性、科學性、精確性的特征，且易于維護，軟件界面功能清晰、安裝操作簡單，可滿足現有氣象站對各類氣象要素觀測工作的需求，這對實現地面業務無人化具有重要作用。但ISOS 軟件極易受其他因素的影響引發諸多問題：一是軟件出現“死機”情況，造成數據不能按時上傳。在地面氣象觀測業務運行過程中，如果發現觀測數據上傳異常，判斷此時數據傳輸軟件無法正常運行，通常先關閉軟件并重新啟動，如此操作后一般即可恢復正常，但如果不能立即恢復觀測數據正常上傳，就要檢查網絡設備、系統等是否出現問題，再一一進行相應處理。

二是觀測人員發現正點時刻軟件中存儲的觀測數據與實際觀測數據不一致，例如，將“雨”判識為“毛毛雨”，這通常是因為軟件“降水現象綜合判識參數”不能很好地發揮質控作用，說明軟件發生故障，需要報專業技術人員卸載軟件再重新安裝啟動。

三是軟件本身無月、年數據統計功能，不利于臺站開展氣象服務。應繼續優化ISOS軟件功能，提高其穩定性，更好地滿足地面氣象觀測工作。

4 影響地面氣象觀測業務異常的原因

4.1 地面氣象觀測業務制度不完善

隨著地面氣象觀測業務全面實現自動化，觀測站不斷更新換代智能化觀測儀器設備，業務自動化水平得到了顯著提高。現階段，只有在儀器設備運行故障、數據出現異常的情況下才需要人工干預。然而，相應的原地面氣象觀測業務工作制度已無法滿足當前實際工作需要。管理制度尚不完善，觀測人員在業務工作初始階段存在業務不熟練的現象，無法完全按照地面氣象觀測業務規范要求進行操作。這導致在突發故障時難以及時發現并加以解決，影響了觀測業務質量。此外，部分觀測人員容易忽視對觀測儀器設備的日常維護，導致在業務運行過程中可能出現數據采集、上傳等問題，使得觀測數據出現缺失或異常[4]。

4.2 地面氣象觀測業務人員綜合素質不高

在實現全面自動化之后，地面氣象觀測業務對氣象觀測員的綜合素質提出了更高的要求。然而，部分臺站老職工深受傳統氣象觀測業務的影響，對地面氣象觀測業務改革的適應較慢，在新設備儀器和新技術的應用上表現出不足。同時，由于缺乏對新業務的學習，應用氣象觀測業務技能的能力也不強，應急處理業務故障問題時更是力不從心，這些均制約了氣象觀測業務的正常運行。

4.3 對觀測儀器設備日常維護的重視不足

地面氣象觀測業務全面自動化后，幾乎不需要人工參與觀測，因此，儀器設備的穩定運行成為保障氣象觀測業務正常開展的首要條件。強化對設備的日常維護是確保設備正常運作的核心。然而，由于部分觀測人員存在思想松懈、行動懈怠的問題，經常忽視或不認真對待設備的日常清潔維護工作。氣象觀測場的眾多儀器設備露天放置，極易受到外界因素的干擾。如果日常清潔維護工作不到位，可能會出現設備故障，如小蟲、樹葉等雜物堵塞雨量筒，從而影響觀測數據的準確性。同時，難以及時發現并解決由設備自身損耗引起的故障問題，進而增加設備的運行風險，導致數據異常發生。

5 地面氣象觀測業務工作質量提高對策

5.1 不斷完善地面氣象觀測業務工作制度

完善的工作制度是指導職工思想和行為的準則。地面氣象觀測工作制度是地面氣象觀測業務工作良性、順利開展的基礎保障。根據地面觀測業務全面自動化的需要，結合臺站實際工作情況，在遵循國家相關規定規范標準的基礎上，制定與臺站相符的工作制度。地面氣象觀測人員要認真學習新的地面氣象觀測業務工作制度，嚴格執行與落實制度中的每一項要求，積極做好對地面氣象觀測業務的運行監控與管理。一旦工作發生異常情況，要第一時間按照制度要求作出相關應對，如果是短時間內站內無法自行解決的問題，要立即上報上級部門尋求幫助。在完善工作制度的過程中，要充分采納基層人員的日常工作總結和寶貴經驗，確保制度合理、科學、有效。

5.2 提升氣象觀測業務隊伍整體綜合素質

氣象觀測工作性質單調且枯燥，這要求觀測人員必須具備吃苦耐勞、認真踏實的工作精神。在交接班前，要確保每個環節的問題得到妥善處理；面對復雜情況，要及時記錄在案。氣象觀測數據的重要性不容忽視，因此，觀測人員需全面掌握相關知識和技能，具備持續學習的能力。氣象部門應充分重視職工的學習培訓，定期組織觀測人員參與學習，接受上級部門的指導，積極與兄弟部門進行溝通交流。同時，鼓勵職工主動去高層次的學習機構深造，提升專業技能。此外，還應積極引進具備專業知識的復合型人才，將專業、先進的知識儲備和操作技能傳授給其他人員，通過互幫互助，提高整個觀測隊伍的綜合素質。氣象部門內部還要定期開展專業考核，制定獎懲制度，做好獎罰分明，鼓勵員工敢于創新，不斷提高業務水平。

5.3 認真做好觀測儀器設備的維護管理

氣象工作是一項嚴謹的科學活動，它對觀測儀器設備的靈敏度有著較高的要求。觀測人員必須嚴格按照規范進行操作，以避免和減少因個人失誤而導致的儀器設備損壞等問題。在日常工作中，觀測儀器設備的維護管理顯得尤為重要。觀測人員在值班期間，需要加強對儀器設備運行狀況的監控，及時發現并解決問題。同時，要做好相關記錄，以便下班前進行查閱。在下班前，觀測人員還需仔細檢查各項操作事項，確保班內工作的準確無誤。在交接班時，要詳細向接班的同事交代儀器設備的運行狀態，以防疏忽大意導致錯誤發生。

此外，定期對儀器設備進行清潔和維護也是必不可少的。通過日常巡視儀器設備的運行情況，可以確保設備始終處于完好無損的狀態，從而保障地面氣象觀測業務的正常運行，并提高觀測業務工作質量。

6 結束語

回顧了我國地面氣象觀測業務的改革發展歷程，隨后結合遼源市的氣候特點及地面氣象觀測的重要性分析了影響地面氣象觀測業務正常運行的問題，并提出了處理對策。通過這些分析，旨在為提高地面氣象觀測業務質量提供實踐指導。

參考文獻

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[2] 汪鑫，楊斐.地面氣象自動觀測定時數據缺測的處理方法[J].南方農業，2018，12（24）：156-157.

[3] 李瑩，趙彥興，張珍文.地面氣象自動觀測定時數據缺測的處理方法[J].江西農業，2017（3）：58，61.

[4] 華桃春，姜陳威，黃銘綢.地面氣象觀測業務中常見的數據異常問題分析[J].農業災害研究，2017，7（Z1）：57-58.