淺談基層氣象臺(tái)站地面氣象觀測(cè)工作的發(fā)展

鄭大全，陳紅梅，劉洪良

(重慶市合川區(qū)氣象局，重慶 401520)

加快綜合氣象觀測(cè)體系建設(shè)是氣象現(xiàn)代化建設(shè)的重要內(nèi)容之一，中國氣象局在繼《綜合氣象觀測(cè)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃(2010－2015年)》(氣發(fā)［2009］463號(hào))的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了在2014～2020年期間我國發(fā)展綜合地面氣象觀測(cè)系統(tǒng)的總體目標(biāo)和戰(zhàn)略部署。“一網(wǎng)、二鏈、三星”業(yè)務(wù)格局的構(gòu)建、“四化”“五高”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)離不開地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)水平的提升，發(fā)展規(guī)劃中再一次明確地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)改革調(diào)整是綜合氣象觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性飛越的基礎(chǔ)，加強(qiáng)貫徹落實(shí)了《2012年地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)改革調(diào)整和試點(diǎn)工作方案》(氣發(fā)［2012］15號(hào))文件精神仍是目前我國實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)體系的工作重心和基本要求［1］。自2012年3月31日起實(shí)施的全國地面觀測(cè)業(yè)務(wù)改革調(diào)整工作以來三年多的時(shí)間里，我國的地面氣象觀測(cè)工作發(fā)生了一系列重要變化。筆者在此結(jié)合工作實(shí)際，介紹了基層氣象臺(tái)站由全人工觀測(cè)到逐步基本實(shí)現(xiàn)地面氣象觀測(cè)現(xiàn)代化的過程。

1 氣象現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展歷程

20世紀(jì)80年代之前基層氣象臺(tái)站的地面氣象觀測(cè)工作均是以人工觀測(cè)為主，觀測(cè)、查算資料、編發(fā)氣象報(bào)、傳輸資料、統(tǒng)計(jì)氣象資料以及抄錄制作報(bào)表等全是由人工完成，觀測(cè)人員的工作繁重而辛苦，工作效率不高，且難以避免錯(cuò)情的出現(xiàn)，工作質(zhì)量壓力也相當(dāng)大。80年代中后期有了一些簡(jiǎn)單的地面觀測(cè)程序，可以利用PC1500機(jī)的程序簡(jiǎn)單進(jìn)行查算和編報(bào)，但報(bào)表和資料的抄錄還是得由人工完成，工作效率仍不高。到90年代后期隨著計(jì)算機(jī)的普及，可以利用計(jì)算機(jī)打印觀測(cè)報(bào)表。自2000年開始隨著氣象現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展，自動(dòng)觀測(cè)部分氣象要素儀器的出現(xiàn)，逐漸把觀測(cè)員從繁重的工作中解脫出來。特別是OSSMO 2004地面氣象觀測(cè)軟件的使用，大大提高了測(cè)報(bào)數(shù)據(jù)質(zhì)量和氣象服務(wù)水平，簡(jiǎn)化信息傳輸流程，降低數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，減少人工測(cè)報(bào)工作量，提高了工作效率和效果。自2012年3月31日起實(shí)施的全國地面觀測(cè)業(yè)務(wù)改革調(diào)整工作以來，新的業(yè)務(wù)軟件的使用更加優(yōu)化地面氣象觀測(cè)工作，地面氣象觀測(cè)工作有了較大的發(fā)展。

在人工觀測(cè)時(shí)期，收集的氣象資料面小、質(zhì)量不高，不能滿足對(duì)氣象服務(wù)的需要。現(xiàn)在隨著“一網(wǎng)、二鏈、三星”業(yè)務(wù)格局的構(gòu)建、“四化”“五高”目標(biāo)的建設(shè)，氣象資料獲取的站點(diǎn)有了大量的增加，單站資料也豐富了許多，小時(shí)數(shù)據(jù)、分鐘數(shù)據(jù)，要有盡有，并能及時(shí)傳輸?shù)较到y(tǒng)的終端，增強(qiáng)了氣象服務(wù)資料的時(shí)間性和空間性［2］。尤其是區(qū)域網(wǎng)站的建成，一個(gè)縣域有幾十個(gè)站點(diǎn)，資料的密集性大大增加，對(duì)大風(fēng)、暴雨等具有破壞性的災(zāi)害天氣的監(jiān)測(cè)很有必要，為提高氣象服務(wù)的社會(huì)效率和經(jīng)濟(jì)效率奠定了良好的基礎(chǔ)。

2 地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)軟件的使用狀況

地面氣象測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)軟件的OSSMO 2004版本自2005年上線使用以來，歷經(jīng)多年，為適應(yīng)我國地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)改革調(diào)整的需要，根據(jù)各氣象站的需求和反饋存在的問題，不斷地加以修訂、不斷地升級(jí)，歷經(jīng)21次，由V3.0.0版本最終升級(jí)至V3.0.21版本，各臺(tái)站可以根據(jù)本站的情況選擇補(bǔ)丁升級(jí)或全新安裝2種方式進(jìn)行軟件升級(jí)。軟件在運(yùn)行中由不成熟、問題多、不好使用以及觀測(cè)員的不熟悉等，使軟件逐漸成熟和完善，使地面氣觀測(cè)工作走向了現(xiàn)代化。隨著現(xiàn)代化建設(shè)不斷的深入，地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，地面氣象測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)軟件的OSSMO 2004版不再適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)地面觀測(cè)業(yè)務(wù)的需要。目前使用的地面觀測(cè)新型自動(dòng)站ISOS軟件系統(tǒng)在地面監(jiān)控模塊和通訊組網(wǎng)接口模塊等方面均有了進(jìn)一步的升級(jí)，大大降低了故障率，提高了觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和資料傳輸速度，更加適應(yīng)地面觀測(cè)業(yè)務(wù)改革調(diào)整的需求，對(duì)地面觀測(cè)業(yè)務(wù)的現(xiàn)代化建設(shè)又更進(jìn)了一步［3］。下面對(duì)ISOS軟件系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

2.1 ISOS系統(tǒng)架構(gòu) ISOS系統(tǒng)功能強(qiáng)大，各級(jí)分工明細(xì)，總系統(tǒng)為國家級(jí)，其次為省級(jí)，接著為臺(tái)站級(jí);而臺(tái)站級(jí)又分SMO和MOI模塊，其中SMO負(fù)責(zé)自動(dòng)觀測(cè)，MOI完成業(yè)務(wù)處理，F(xiàn)TP完成報(bào)文傳輸(圖1)。ISOS系統(tǒng)的運(yùn)用具有如下特點(diǎn):①系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，地面氣象觀測(cè)人員、業(yè)務(wù)管理人員、系統(tǒng)研發(fā)人員、氣象業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)人員及其他用戶職責(zé)分明、工作流程明確，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、資料歸類、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理等層級(jí)清晰，數(shù)據(jù)處理和傳輸速度快;②系統(tǒng)設(shè)計(jì)有調(diào)度控制器，在一系列的計(jì)劃信息和時(shí)間信息的相互傳遞、資料積累、資科管理、資料審核均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)節(jié)、自動(dòng)化處理;③系統(tǒng)將實(shí)時(shí)采集的分鐘數(shù)據(jù)、小時(shí)數(shù)據(jù)通過文件的存儲(chǔ)系統(tǒng)分類形成“每日逐小時(shí)數(shù)據(jù)文件(B文件)”、“每月逐時(shí)、逐日的數(shù)據(jù)文件形成(A文件)”、“每日逐分的狀態(tài)文件形成(J文件)，文件的存儲(chǔ)格式靈活自配;④系統(tǒng)采用COM方式、以太網(wǎng)方式或其他方式接入，接口集約化，接入串口靈活，可根據(jù)業(yè)務(wù)需要增減串口;⑤系統(tǒng)設(shè)計(jì)了業(yè)務(wù)流程體系，業(yè)務(wù)操作清楚好用，并分層架構(gòu)體系清晰可辯;⑥以SQLite關(guān)系數(shù)據(jù)庫作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，操作管理人員易于操作，也方便日常的儀器維護(hù)以及氣象要素維護(hù)，根據(jù)需要可配置及多應(yīng)用端口的接入，使采集的各種氣象要素清晰明朗可辯。

圖1 ISO系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.2 SMO模塊 在安裝新型自動(dòng)站ISOS業(yè)務(wù)軟件系統(tǒng)后，對(duì)本站臺(tái)站參數(shù)、分時(shí)段月份的分鐘極值參數(shù)、小時(shí)極值參數(shù)、歷史及值班參數(shù)以及通信參數(shù)等進(jìn)行正確設(shè)置，在軟件進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，可對(duì)本站所采集的要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行正確判斷和處理。由于多應(yīng)用端口的接入，使得儀器撤換調(diào)試、維護(hù)維修、歷史資料的下載更為方便。

2.3 MOI模塊 地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)平臺(tái)MOI的功能是將數(shù)據(jù)采集平臺(tái)SMO所采集的氣象要素?cái)?shù)據(jù)和人工交互的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，將人工觀測(cè)的氣象要素錄入相應(yīng)的格式，并對(duì)所采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，如有數(shù)據(jù)異常進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，根據(jù)需要輸出氣象資料和電報(bào)文件，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)自析并自動(dòng)形成A文件、J文件、R文件等，并對(duì)各類文件進(jìn)行維護(hù)，輸出各類氣象報(bào)表、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)快速的傳輸、進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)和業(yè)務(wù)管理。模塊MOI由MOI和MOIFtp 2個(gè)功能軟件組成，其中MOI軟件可將SMO模塊所采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)錄入、正點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)錄入、形成重要天氣報(bào)、對(duì)地面日數(shù)據(jù)和輻射日數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)。MOIFtp軟件的主要功能是形成長Z文件和所有報(bào)文進(jìn)行傳輸。

3 地面觀測(cè)業(yè)務(wù)調(diào)整的質(zhì)量控制要點(diǎn)

新型自動(dòng)氣象站和新的業(yè)務(wù)軟件ISOS操作系統(tǒng)的全面實(shí)施，與原地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)在操作上有較大不同，在觀測(cè)、發(fā)報(bào)、信息傳輸、報(bào)表制作、數(shù)據(jù)的處理上有所調(diào)整，操作人員應(yīng)盡快熟練掌握軟件的所有功能，熟悉新型自動(dòng)站所調(diào)整的儀器性能。原來2004年出的《地面氣象觀測(cè)規(guī)定》已不適應(yīng)新型自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的操作，而新型自動(dòng)氣象站的運(yùn)行還缺乏規(guī)范的文獻(xiàn)對(duì)基層操作人員進(jìn)行指導(dǎo)，上級(jí)業(yè)務(wù)主管部門應(yīng)對(duì)基層業(yè)務(wù)人員加強(qiáng)相關(guān)培訓(xùn)。全面實(shí)現(xiàn)地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)現(xiàn)代化后要注意以下幾個(gè)方面的問題。

3.1 地面氣象觀測(cè)基礎(chǔ)業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)換 基礎(chǔ)業(yè)務(wù)調(diào)整后主要的變化包括:①多數(shù)臺(tái)站取消了氣象常規(guī)儀器的觀測(cè)和使用，全面實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化氣象儀器的運(yùn)行，常規(guī)氣象儀器作為替代。②守班時(shí)段和觀測(cè)次數(shù)的調(diào)整，基準(zhǔn)站和基本站均調(diào)整為08:00～20:00為連續(xù)觀測(cè)時(shí)段、夜間不守班也不連續(xù)觀測(cè)，天氣現(xiàn)象僅保留21種天氣現(xiàn)象的觀測(cè)和記錄，取消了13種天氣現(xiàn)象，定時(shí)人工觀測(cè)次由8次調(diào)整5次;20:00～次日08:00夜間不守班。這樣的改變舉措對(duì)一些數(shù)據(jù)的處理、重要天氣報(bào)和氣簿的記錄、報(bào)表的形成等產(chǎn)生比較大的變化。③發(fā)報(bào)任務(wù)的減少與變化。對(duì)于基準(zhǔn)站和基本站，業(yè)務(wù)調(diào)整之后要將以前的8次定時(shí)天氣報(bào)發(fā)報(bào)任務(wù)改用每小時(shí)新長Z文件上傳，其中增加了質(zhì)量控制信息、加密報(bào)等重要的信息，極大地豐富了數(shù)據(jù)內(nèi)容，自動(dòng)儀器觀測(cè)到的重要天氣由軟件自動(dòng)編發(fā)重要天氣報(bào)，同時(shí)對(duì)20:00～次日08:00重要報(bào)的發(fā)報(bào)有特別的規(guī)定。

3.2 業(yè)務(wù)調(diào)整后相關(guān)記錄的處理及影響 夜間降水記錄的處理包括夜間滯后降水量的處理、夜間固態(tài)降水?dāng)?shù)據(jù)的處理、夜間雨量計(jì)故障的降水處理。對(duì)于夜間滯后降水量的處理，應(yīng)按照夜間不守班臺(tái)站的相關(guān)要求及規(guī)定執(zhí)行;固態(tài)降水的處理主要表現(xiàn)為特定時(shí)段內(nèi)的記錄，如果能夠確定固態(tài)降水的起止時(shí)間，要及時(shí)對(duì)加蓋時(shí)段內(nèi)降水量作缺測(cè)處理，同時(shí)啟用稱重式雨量器進(jìn)行觀測(cè)記錄;對(duì)于夜間雨量計(jì)故障的降水處理，按原規(guī)定，可以使用自記儀器作為替代方法，而調(diào)整后，不再使用包括虹吸雨量計(jì)在內(nèi)的自記儀器，那么在這種情況下，如果因故障無法獲取相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)按缺測(cè)處理［4］。隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，城市發(fā)展不斷擴(kuò)大，我國大部分臺(tái)站觀測(cè)環(huán)境被破壞，只能實(shí)行了臺(tái)站搬遷，原臺(tái)站已有很長時(shí)間的氣象資料積累，新站址所積累的氣象資科和舊站址的資料或多或少均有一定差異，因此對(duì)資料的連續(xù)性使用有一定的影響。

3.3 氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)改革調(diào)整的應(yīng)對(duì)措施

3.3.1 加強(qiáng)業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，熟悉業(yè)務(wù)軟件的操作。為保證地面氣象測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)軟件的正常升級(jí)運(yùn)行、提升氣象觀測(cè)和服務(wù)質(zhì)量、穩(wěn)步推進(jìn)地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)自動(dòng)化，相關(guān)部門和業(yè)務(wù)人員應(yīng)認(rèn)真組織學(xué)習(xí)相關(guān)文件和軟件使用操作細(xì)則，細(xì)化部門、人員和業(yè)務(wù)流程，對(duì)相關(guān)技術(shù)要求、規(guī)章制度、業(yè)務(wù)調(diào)整技術(shù)規(guī)定進(jìn)行熟練的掌握和考核，確保改革前后業(yè)務(wù)的銜接。對(duì)于業(yè)務(wù)中出現(xiàn)的新問題，及時(shí)與兄弟單位和上級(jí)部門進(jìn)行溝通交流，重點(diǎn)研究，查漏補(bǔ)缺，并抽派業(yè)務(wù)骨干對(duì)新人進(jìn)行手把手的業(yè)務(wù)知識(shí)培訓(xùn)、指導(dǎo)，要使全體業(yè)務(wù)人員適應(yīng)業(yè)務(wù)調(diào)整帶來的新變化，增強(qiáng)業(yè)務(wù)適應(yīng)能力和實(shí)踐能力，做好地面觀測(cè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制工作。

3.3.2 加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管控。自動(dòng)化的升級(jí)要求新型自動(dòng)氣象監(jiān)控設(shè)備的不斷建設(shè)和投入，硬件的完善促進(jìn)了自動(dòng)站實(shí)時(shí)監(jiān)控短信報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn)。監(jiān)控設(shè)備24 h的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)于臺(tái)站出現(xiàn)的突發(fā)故障和網(wǎng)絡(luò)事故可及時(shí)地發(fā)布預(yù)警，使責(zé)任人第一時(shí)間得知相關(guān)信息并及時(shí)做出處理，從而有效地降低自動(dòng)站的故障率，提升業(yè)務(wù)質(zhì)量和自動(dòng)化的效率，加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管控的力度。

4 地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)的拓展

隨著地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，原有的地面氣象觀測(cè)項(xiàng)目已不能完全滿足現(xiàn)代化建設(shè)的需要，目前一些氣象臺(tái)站不斷拓展業(yè)務(wù)，增加許多觀測(cè)項(xiàng)目。

4.1 太陽輻射的自動(dòng)觀測(cè) 太陽輻射資料可用于農(nóng)業(yè)氣象和農(nóng)作物生長等方面的研究，以往的農(nóng)業(yè)氣象在應(yīng)用太陽輻射時(shí)是用本站的日照時(shí)數(shù)進(jìn)行計(jì)算，差異很大、精確度不高，太陽輻射的自動(dòng)化觀測(cè)資料更為客觀，可更好地服務(wù)于農(nóng)業(yè)氣象的研究。

4.2 激光雨譜的自動(dòng)觀測(cè) 激光雨譜的觀測(cè)資料可用于人工增雨的應(yīng)用和研究，以用于對(duì)雨滴形成的研究和應(yīng)用。

4.3 大氣生態(tài)和空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的自動(dòng)觀測(cè) 空氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)與人們的日常生活緊密相關(guān)，可直接觀測(cè)到大氣氣溶膠的狀況，根據(jù)觀測(cè)到的大氣中 PM1.0、PM2.5、PM10資料，直接顯示出空氣質(zhì)量的好壞，從而劃分空氣質(zhì)量的等級(jí)。

4.4 大型蒸發(fā)的自動(dòng)觀測(cè) 將原來的小型號(hào)蒸發(fā)改為了大型蒸發(fā)的自動(dòng)觀測(cè)，大大提高了蒸發(fā)資料的質(zhì)量，使蒸發(fā)資料更加準(zhǔn)確和更加有代表性。

4.5 閃電定位的自動(dòng)觀測(cè) 閃電定位的觀測(cè)資料為防雷的研究提供了直接的科學(xué)依據(jù)，大大提高了研究效率。

4.6 酸雨的觀測(cè) 由于大氣污染越來越嚴(yán)重，對(duì)酸雨的觀測(cè)也為降水的酸堿程度掌握一手資料，為防止大氣污染提供可靠的依據(jù)。

5 結(jié)語

在氣象現(xiàn)代化建設(shè)中，我國基層氣象臺(tái)站地面氣象觀測(cè)工作發(fā)生了一系列重要變化，隨著氣象現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)一步深入，地面氣象觀測(cè)工作還將發(fā)生更大的深刻變化。隨著“一網(wǎng)、二鏈、三星”業(yè)務(wù)格局的構(gòu)建、“四化”“五高”目標(biāo)的建設(shè)，氣象資料的布局加密，網(wǎng)點(diǎn)增多，傳速快，服務(wù)性增強(qiáng)。同時(shí)，也促使相關(guān)部門和業(yè)務(wù)人員加強(qiáng)業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，更加進(jìn)一步熟悉現(xiàn)代化地面觀測(cè)業(yè)務(wù)的進(jìn)程，熟練掌握業(yè)務(wù)軟件的操作，熟悉地面觀測(cè)儀器的性能，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管控，為加快實(shí)現(xiàn)我國的氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化做好準(zhǔn)備。

［1］中國氣象局.2012年地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)改革調(diào)整和試點(diǎn)工作方案［Z］.2012.

［2］中國氣象局.綜合氣象觀測(cè)系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃(2014—2020年)［Z］.2013.

［3］黃金洪.地面氣象測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)軟件存在的問題［J］.經(jīng)濟(jì)技術(shù)協(xié)作信息，2011(7):109.

［4］中國氣象局.地面氣象觀測(cè)規(guī)范［M］.北京:氣象出版社，2003.