淺議能見度儀和人工觀測的對比

秦興娟

摘要：氣象能見度是對大氣渾濁度的反映。我國自動氣象站建站以來，對于氣象能見度的觀測均以人工目測為主。但因各種條件所限，人工觀測已經難以適應信息時代的要求。隨著能見度儀的應用，能見度自動觀測取代人工觀測已是大發展、大趨勢。就能見度儀和人工觀測的對比，本文作了淺議。

關鍵詞：能見度儀；人工觀測；對比

一、關于氣象能見度

氣象能見度是對大氣渾濁度的反映。能見度是指目標物的能見距離，即指觀測目標物時，能從背景中分辨出目標物的較大距離。超出這個較大距離，就看不清目標物的輪廓，分不清形體，稱之為“不能見”。而在這個較大距離之內，完全能見，甚至于清晰可見。

我國自動氣象站建站以來，對于氣象能見度的觀測均以人工目測為主。但是在如今的信息時代，在航空、航海以及陸上交通、電力供應、環境監測里，關于能見度的監測資料，需要精確。此外，隨著全球氣候的變化、城市化的快速發展和人越來越密集，城市大氣中的空氣污染問題也越來越嚴重，導致城市大氣能見度降低，環境與氣候的變化也受到越來越多的關注。能見度過低會嚴重地妨礙城市地面和空中交通，引發意外事故，造成重大經濟損失或人員傷亡。因此對霧、霾、輕霧等視程障礙現象的實時監控和及時發布顯得尤為重要。

二、關于人工目測及其觀測原理

人工觀測的能見度（也稱目測），是指臺站四周視野中二分之一以上范圍所能見到的目標物的最大水平距離。人工目測能見度屬主觀判斷且對目標物的分布、周圍觀測環境要求較高，需要視野開闊，無遮蔽物遮擋等。由于目測法的“能見”與“不能見”界限不太明確，人工觀測到的氣象能見度顯然難以滿足能見度的精確需要。

人工目測法由于視力、光源特性、個人習慣等影響，且只能憑人眼和主觀差別，人工目測估計值受主觀判斷、視力、光照條件和目標物仰角的大小等影響必然會在主觀上造成較大誤差，導致客觀準確的值很難觀測出。人工觀測在正點前45-60分，由于觀測時間上不同步，能見度值會有不同程度的變化。人工目測的樣本是測站四周視野。

大多數觀測員能見度的差別離不開前輩們“方傳身教”的模式。待特殊能見度天氣再現時，由于沒有前車之鑒，就無法突破這種心理障礙，而影響正確記錄。人工觀測能見度白天和夜間的規范是不同的。白天能見度是指在當時天氣條件下，視力正常的人能夠從天空背景中看到和辨認的目標物（包括黑色、大小適度）的最大水平距離。與白天不同，夜間能見度是指能看到和辨認出發光點目標物的最大水平距離。

三、關于能見度自動觀測儀

能見度自動觀測儀簡稱能見度儀，是一種智能傳感器。能見度儀既可以作為獨立設備與微機終端連接組成能見度自動觀測系統，也可以作為能見度分采集系統掛接在其他采集系統上。

能見度儀由穩定的紅外發射光源，高靈敏度、大動態范圍的紅外散射光接收器，信號采集與處理器，控制器，加熱器，電源，調制解調器，防護罩，防腐支架，不銹鋼機箱等部件組成。整個電路采用大規?？删幊唐骷?、貼片工藝，體積小，升級靈活方便，易于擴充。該傳感器綜合了溫度測量、光學前散射測量和電容降水感應的微處理器控制。目前所使用的能見度儀屬于散射能見度儀，是通過測量散射系數從而對氣象光學視程作出估算的儀器。能見度儀的核心部件包括發射機、接收機、控制板和內部連接電纜等。其觀測原理為：發射機持續發射紅外光脈沖，被透鏡聚焦后經大氣中的顆粒物散射，接收機透鏡將散射光收集到光敏二極管上并對其強度進行檢測。最后，將檢測得到的信號發送到cpu上，再通過特定的算法轉化為氣象光學能見度。

隨著能見度儀的使用越來越多，它所受關注和重視的程度也越來越高。它所測出的數據與人工目測所得的數據相比，存一定的差異。

能見度自動觀測儀有較高的分辨率和精確度，觀測的數據可靠性高。能見度自動觀測儀取值采用10分鐘滑動平均值。能見度自動觀測儀采樣空間小，以點代面，當大氣均勻時代表性好，反之較差。

四、能見度儀和人工觀測的對比

（一）定時觀測能見度的平均值分析。從某日變化趨勢來看，3個時次的平均能見度與能見度日變化趨勢是相似的。對3個定時數據進行統計計算平均值，分別對比分析08時、14時、20時的定時觀測值，可以看出人工觀測值偏大。在20時時，二者觀測值最接近，平均差值最小0.783km。因為14時是一天中光照條件最好的時刻，14時平均差值最大2.358km，因為人的視線也最好，目測估計值就最大。20時天黑而且無目標燈，只能根據天黑前能見度實況和變化趨勢，因此，結合20時氣象要素變化情況估測能見度值，目測估計值受環境、人的主觀差別影響誤差非常大。

（二）大霧天氣對比分析。大霧是影響交通的重要氣象災害之一。公路上出現大霧會造成車輛毀損、人員傷亡、交通癱瘓，可以說，大霧是主要“殺手”。每當出現大霧天氣，因能見度較低，海航、空航都會停航，造成旅客滯留的同時，也造成了一定的經濟損失。某縣歷年大霧主要集中在6-7月份，占全年總數的47.7%，平均日數57天。2014年6-7月份，該縣共出現大霧20次。因為夜間不守班，因此，該對比選擇了早晨和白天的12次大霧過程的定時觀測時段對同步觀測資料進行對比。

首先，因為空氣混濁，特別是有霧、霾、煙、風沙及降水時，人工目測能見度就差。在有大霧天氣的情況下，自動觀測值與人工觀測值相比較，人工觀測值偏小。其次，在大氣透明度不變的條件下，如果目標物同背景的亮度對比較大，則能見距離較遠；相反，那么能見距離較近?？傊?，在氣象自動化觀測中，能見度自動觀測是其中一部分。自動化能見度觀測儀具有連續性、穩定性等特點。能見度的測量目前還是以人工目測為主，只有少量的地面觀測用能見度儀進行觀測。隨著自動化的發展，能見度自動觀測減少了人力勞動，取代人工觀測已是大發展、大趨勢。

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