降水類天氣現(xiàn)象平行觀測常見問題及處理

蓋曉波 陳明

摘要：按照《地面氣象觀測規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，當(dāng)某一觀測項(xiàng)目由人工觀測改為自動觀測時，為了了解兩種觀測方式所獲取的氣象資料序列差異，以及差異性對數(shù)據(jù)資料連續(xù)性的影響必須進(jìn)行平行觀測。按照規(guī)定平行觀測的時間至少要兩年。2017年降水現(xiàn)象儀開始在臺站安裝使用，目前已經(jīng)進(jìn)入平行觀測的第二階段。本文分析了本站降水類天氣現(xiàn)象平行觀測第一階段出現(xiàn)常見問題，并對處理方法進(jìn)行了探討，為確保原始數(shù)據(jù)資料的連續(xù)性、完整性和準(zhǔn)確性，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量和應(yīng)用滿足氣象現(xiàn)代化業(yè)務(wù)工作的發(fā)展需求。

關(guān)鍵詞：降水類天氣現(xiàn)象;平行觀測;異常處理

中圖分類號：P412

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

地面天氣現(xiàn)象觀測是地面氣象觀測的主要觀測項(xiàng)目之一，降水類現(xiàn)象是各類天氣現(xiàn)象中非常重要組成部分，降水類現(xiàn)象的自動化觀測是利用雨滴譜測量原理，利用光學(xué)觀測設(shè)備來進(jìn)行的降水現(xiàn)象觀測和雨滴圖譜觀測，有效地提高了降水現(xiàn)象觀測的自動化程度，也減輕了基層觀測人員業(yè)務(wù)工作量，為氣象預(yù)報和氣象服務(wù)提供更多準(zhǔn)確及時的氣象信息。同時自動監(jiān)測設(shè)備在基層臺站的廣泛使用有利于推進(jìn)我國氣象部門天氣現(xiàn)象自動化觀測進(jìn)程，豐富降水類現(xiàn)象的觀測方法，進(jìn)一步滿足氣象基礎(chǔ)業(yè)務(wù)、氣象服務(wù)和氣象科學(xué)研究的需求。

1降水類天氣現(xiàn)象人工和自動監(jiān)測的差異

1.1識別類型的差異

自動降水類現(xiàn)象識別類型為毛毛雨、雨、雪、雨夾雪和冰雹等5種天氣現(xiàn)象，人工觀測保留毛毛雨、雨、陣雨、雪、陣雪、雨夾雪、陣性雨夾雪和冰雹等8種天氣現(xiàn)象。

1.2觀測時次的差異

平行觀測第一階段以人工觀測為主， 人工觀測白天時段降水現(xiàn)象保持人工連續(xù)觀測，夜間時段的降水現(xiàn)象應(yīng)盡量判斷記錄，只記符號，不記起止時間，夜間時段的記錄時間沒有嚴(yán)格限制，可以發(fā)現(xiàn)，記錄也可以判斷記錄;自動降水現(xiàn)象儀器為24h連續(xù)自動觀測，氣象觀測數(shù)據(jù)輸出頻次為1次/min。

1.3儀器設(shè)備的差異

降水現(xiàn)象儀主要由傳感器、數(shù)據(jù)采集單元、供電控制單元和附件等部分組成。降水類現(xiàn)象的自動化觀測是利用雨滴譜測量原理進(jìn)行的降水現(xiàn)象觀測和雨滴圖譜觀測，不同降水天氣現(xiàn)象的具有不同的降水粒子，根據(jù)降水粒子的直徑和下落末速度的分布上有不同來進(jìn)行區(qū)分。降水現(xiàn)象儀根據(jù)降水粒子對激光信號的衰減影響的程度，通過檢測降水粒子的直徑和下落末速度等，從而確定降水粒子的圖譜分布，判斷輸出降水現(xiàn)象的類型。人工觀測是通過人工連續(xù)觀測實(shí)際出現(xiàn)的各類天氣現(xiàn)象，復(fù)雜的天氣現(xiàn)象和綜合天氣現(xiàn)象需要進(jìn)行分析和研判。

1.4觀測場地的差異

降水現(xiàn)象儀安裝在對天氣狀況最具代表性的地點(diǎn)，儀器周圍需要沒有遮擋物和反射表面的影響物，同時要遠(yuǎn)離大型的建筑物，遠(yuǎn)離產(chǎn)生熱量以及妨礙降雨的設(shè)備設(shè)施。按照《地面氣象觀測規(guī)范》及相關(guān)文件要求，一般安裝在觀測場的西北角，避免樹木和周圍污染源的影響。

2降水類天氣現(xiàn)象自動監(jiān)測存在的問題及處理

2.1不同現(xiàn)象之 間的轉(zhuǎn)換頻繁

由于自動化觀測設(shè)備主要是利用雨滴直徑和下落末速度的分布上有不同來進(jìn)行區(qū)分降水類天氣現(xiàn)象的，在實(shí)際觀測過程中存在的問題較多的就是兩種不同現(xiàn)象之間的轉(zhuǎn)換頻繁，尤其是直徑達(dá)到臨界值時，經(jīng)常出現(xiàn)的是雨與毛毛雨兩種天氣現(xiàn)象的頻繁轉(zhuǎn)換。溫度值達(dá)到臨界值時出現(xiàn)雨與雪、雨與雨夾雪、雨夾雪與雪之間的幾種現(xiàn)象的頻繁轉(zhuǎn)換，給數(shù)據(jù)資料的記錄造成混亂。

2.2自 動天氣現(xiàn)象判斷不準(zhǔn)確

毛毛雨是細(xì)小且十分均勻的液態(tài)降水，下降情況不易分辨，看上去隨空氣微弱的運(yùn)動漂浮在空中，迎面有潮濕感，落在水面無波紋，毛毛雨出現(xiàn)是在天空濕度較大時的穩(wěn)定氣層，尤其是在有霧和層云時出現(xiàn)的一種天氣現(xiàn)象，自動化觀測設(shè)備主要是利用雨滴直徑區(qū)分各類現(xiàn)象的，當(dāng)直徑達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時自動判斷為毛毛雨，實(shí)際天空條件不符合出現(xiàn)毛毛雨天氣現(xiàn)象。

2.3自動天氣現(xiàn)象的判斷受到儀器設(shè)備的影響

本站2019年6月9日白天時段自動記錄出現(xiàn)降水現(xiàn)象，實(shí)際無降水現(xiàn)象，分析原因是院外澆水濺到儀器周圍產(chǎn)生，要避免這類影響數(shù)據(jù)采集的行為，出現(xiàn)這種現(xiàn)象判斷為自動觀測異常，需要對記錄進(jìn)行質(zhì)控和訂正處理;當(dāng)自動儀器采樣區(qū)有蜘蛛網(wǎng)、飛蟲、灰塵、樹枝和樹葉等也會影響到數(shù)據(jù)采集、影響到設(shè)備的正常運(yùn)行造成錯誤的判斷，要及時維護(hù)和清理儀器采樣區(qū)。

2.4“降水現(xiàn)象平行觀測軟件”的設(shè)置影響天氣現(xiàn)象的自動記錄

平行觀測期間同時還需要運(yùn)行“降水現(xiàn)象平行觀測軟件”，首先確保“降水現(xiàn)象平行觀測軟件”參數(shù)設(shè)置正確，尤其是第一階段以人工觀測為主，數(shù)據(jù)路徑設(shè)置直接影響數(shù)據(jù)的生成。在月初月份轉(zhuǎn)換時容易出現(xiàn)路徑設(shè)置錯誤，當(dāng)觀測數(shù)據(jù)異常時要及時檢查路徑設(shè)置是否正確;另外要確保“降水現(xiàn)象平行觀測軟件”時刻處于啟動狀態(tài)，關(guān)閉軟件會影響數(shù)據(jù)記錄的完整性，會對數(shù)據(jù)的記錄和文件的生成造成錯誤;還需要注意平行觀測軟件的時間設(shè)置是否保持一致，否則可能會造成數(shù)據(jù)的缺失。

3做好自動設(shè)備的監(jiān)測和維護(hù)

自動設(shè)備在業(yè)務(wù)運(yùn)行中要做好日常巡視和維護(hù)工作。及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤或異常同時要及時做出處理，查明異常現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，積極開展維護(hù)或維修工作。

臺站業(yè)務(wù)人員要在每天的日出后和日落前加強(qiáng)對設(shè)備的巡視，發(fā)現(xiàn)降水現(xiàn)象儀器內(nèi)尤其是采樣區(qū)有蜘蛛網(wǎng)、灰塵、樹枝和樹葉等影響數(shù)據(jù)采集的雜物異物，要及時進(jìn)行清理。

每月及時檢查供電設(shè)施和UPS設(shè)備，保證供電設(shè)備安全。避免雷擊事件發(fā)生。

一般每三個月要對激光發(fā)射和接收裝置進(jìn)行清潔處理，可以用脫脂棉沾少量無水乙醇擦拭窗口玻璃。春季風(fēng)大或者夏季雨量大時可根據(jù)設(shè)備附近環(huán)境的情況，適當(dāng)縮短對設(shè)備的維護(hù)的時間間隔。尤其是出現(xiàn)大幅度降溫、積雪、高濕、低濕等特殊天氣前后要加強(qiáng)對儀器設(shè)備的維護(hù)，可以消除或降低這些事件對數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國氣象局.地面氣象觀測數(shù)據(jù)文件和記錄簿表格式[S].北京：氣象出版社，2004.

[2]中國氣象局.地面氣象測報業(yè)務(wù)軟件操作手冊[M].北京：氣象出版社，2005.

[3]陳明，蓋曉波.新型自動站幾種異常情況的處理[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2014（24）：248-249.

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

作者簡介：陳明（1972-），女，高級工程師，研究方向：綜合氣象觀測和資料服務(wù)。