略論地面氣象觀測系統

蔡立勇

（四川省宜賓縣氣象局,四川宜賓 644000）

中國的氣象綜合觀測系統非常復雜，幾乎覆蓋了全國陸地、海洋與高空乃至于星際廣闊空間，整體從大氣物理參數再發展到大氣化學微量成分以及與海洋、陸地、生態與環境等緊密相關的領域，長期不間斷的開展空間多尺度的與綜合觀測的為一體的龐大系統。就省一級氣象臺來說，通常的氣象綜合觀測系統主要指的是地面氣象觀測系統，如何對地面氣象觀測進行科學管理，已成為現實課題。

1 地面氣象觀測系統的歷史及特性

通常的地面氣象觀測系統經歷了曲折的發展歷史。在上世紀七十年代末期許多發達的國家就開發并實施了氣象觀測系統的自動化及其對應的網絡系統，目前現實的大多數工業發達國家都在積極不斷地研制與開發利用地面氣象觀測系統，而且絕大多數地面氣象站已經基本采用可以進行遙測的自動氣象站。在此基礎上，許多國家已經先后實現了地面氣象觀測系統的自動化,其所觀測項目日益增多，對應的準確度顯著得以提高。地面氣象觀測業務化的自動配套網絡相繼建立，地面觀測的同時性與準確度得到極大改善和提高。典型的如美國的自動地面觀測系統和日本的自動氣象資料收集系統等。我國早在九十年代初就已經成功研制出性能穩定，并且觀測精度很高，同時能夠實現無人值守，不間斷進行觀測的自動類型的氣象站，在二十一世紀初，開始已經形成由眾多的自動氣象站構成的地面氣象觀測系統。

地面觀測系統如果按用途可分為多種類。一是中尺度的自動氣象站。其特點是觀測要素少而且成本低，這種類型主要用于中小空間尺度的大氣變化的精確觀測，自身設置密度大。二是遙測用途的自動氣象站。其特點是觀測要素多，而且成本較高，大多數主要設置在基準氣候站與基本氣候站和一般氣候站，進而大范圍內構成全國的大氣綜合監測網絡。三是要素雨量站，其特點是觀測要素只有雨量與溫度，成本較低，主要適合于大面積設置，可以用于地方的防澇抗旱等類型的服務。目前的地面氣象觀測系統為天氣預報、氣候分析、科學研究與氣象服務提供了科學的依據，在最大范圍內保證了地面氣象要素代表性、準確性與比較性等。

2 地面氣象觀測系統的變化與發展

根據目前中國氣象局關于《大氣監測網絡業務建設指導性意見》與《中尺度災害性天氣監測預警系統建設指南》的相應要求，如果要提高天氣預報的精度與捕獲局地突發性中小尺度類型的災害性天氣系統綜合能力，氣象常規的觀測網正向著更為稠密的系統方向進行發展。大力發展20KM 以下中尺度地面觀測網，相應地進行微小尺度地面觀測網嵌套，溫度與雨量等氣象要素局地觀測尺度甚至可以達到 200 米分辨率。目前在國內主要江河流域、相應的主要城市帶、所有的主要交通干線、以及重點旅游景區、甚至在地質災害易發區與氣象災害頻發區的縣城、生態環境脆弱區與糧食主產區等重點監控區域都建設了密集的加密自動氣象觀測站，正是由于大量自動氣象站的投入使用，氣象觀測點的布局密度對應也就越來越大，極大地改變了原有的數據觀測與收集，精細整理與傳輸等。

我國實用的地面氣象觀測系統現實發展模式。近幾年以來，發展出來的兩種類型地面觀測系統模式已經逐步得到發展并且成熟。一是針對全國范圍內的大氣監測自動化氣象網絡，而且目前此網絡已經在中國氣象局系統范圍內得以業務化運行，并將全國各個省市的眾多自動氣象站觀測所得數據以每小時作為間隔最大范圍內實現了國家級的匯總與運用。二是區域性的中尺度地面氣象觀測系統，而且目前這種聯網形式已經在相當一部分城市，尤其是在省會城市得到廣泛運用。目前我國的地面自動氣象站進行分類的方法很多，可以分成有人值守的自動氣象站與無人值守的實質自動氣象站。前者是一種人機結合為特征的自動氣象站，后者是一種全自動類型的氣象站，并且可以定時或非定時地大量采集數據，并且能夠直接遠距離傳輸給目標用戶。

3 地面氣象觀測系統的管理模型

地面氣象觀測系統對整個氣象業務進行科學管理，我們可以建構靈活運作的管理模型。模型的起點與開端。規范自動氣象站與眾多的自動化大氣監測系統，連續不間斷地觀測大氣之中的各種要素發展變化，同時按照規范生成具體的觀測報告，及時通過通信線路準確傳送給上位接受系統。同時可以根據其功能與探測要素組合成多種類型，相應不同類型的自動氣象站自然需要不同類型的氣象設備來進一步完成。數據采集中心主要可以收集來源于自動氣象站的系列觀測報告，并對數據進行初步加工與進一步分析，更一步上傳給管理中心進行存儲與應用。數據采集中心主要具有對自動站進行管理的功能，當然包括參數的合理配置，對系統時間的科學設施，科學訂正參數的管理設置、負責通訊接口的設置、對系列數據進行下載、同時對系統進行調試等。

地面氣象觀測系統的核心模型是管理中心。氣象觀測數據與運作管理中心是整個系統的核心，它在整體上包括一系列的功能與服務。氣象業務服務器提供采集中心與管理中心之間的數據通信支持并且向采集中心提供氣象數據傳輸接口對接服務，同時也提供管理中心眾多功能模塊切換到采集中心的通信接口上進行服務。氣象數據庫相應提供對各觀測氣象數據的管理，并且提供對自動站網的進一步管理信息的科學管理。氣象應用平臺提供對各觀測氣象數據進行查詢，并進一步提供對資料的統計和制作報氣象表。

總之，隨著日常生活的氣象觀測系統的日益精細化、自動化與智能化，設計系統的氣象保障系統變得越來越重要。通過科學設計系統對氣象數據進行分析、設計、實現與測試等，極大地提高地面氣象觀測系統運行的保障能力與觀測科學性。

[1]劉小寧.地面氣象資料質量控制方法研究概述.氣象科技,2005,6.112.

[2]中國氣象局地面氣象觀測規范.氣象出版社,2003,11.241.

[3]中國氣象事業發展戰略,中國氣象局.氣象科技出版社.2006,116.