影響地面氣象觀測業(yè)務(wù)正常運(yùn)行的問題分析處理

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

關(guān)鍵詞：地面氣象觀測業(yè)務(wù)；數(shù)據(jù)異常；自動化改革；遼源市

中圖分類號：P412 文獻(xiàn)標(biāo)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(chǔ)工作，其中，地面氣象觀測作為至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，通過持續(xù)地搜集和上傳各種氣象指標(biāo)數(shù)據(jù)，為天氣預(yù)報(bào)、氣象信息發(fā)布、氣候論證分析、大氣科學(xué)探究、氣象服務(wù)等提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。自地面氣象觀測業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)全面自動化以來，觀測頻率、數(shù)據(jù)傳輸效率和數(shù)據(jù)采集等方面均實(shí)現(xiàn)了顯著進(jìn)步。這不僅提高了氣象觀測的精細(xì)化水平，還滿足了氣象預(yù)報(bào)和服務(wù)的需求，為實(shí)現(xiàn)精確預(yù)報(bào)、精細(xì)服務(wù)提供了有效支撐[1]。同時，減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)，加快了我國氣象現(xiàn)代化進(jìn)程。

然而，地面氣象觀測業(yè)務(wù)在運(yùn)行過程中仍面臨一些挑戰(zhàn)。例如，儀器設(shè)備可能因外界干擾而出現(xiàn)故障，自動化技術(shù)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(yè)務(wù)的正常運(yùn)作，限制了觀測業(yè)務(wù)質(zhì)量的進(jìn)一步提升。

1 地面氣象觀測業(yè)務(wù)的改革發(fā)展

自20世紀(jì)90年代開始，我國地面氣象觀測工作逐漸實(shí)現(xiàn)自動化，中國氣象局在1999—2008年分批次完成了全國范圍內(nèi)自動氣象站的推廣建設(shè)與應(yīng)用。2014年中國氣象局對全國地面氣象觀測業(yè)務(wù)進(jìn)行了調(diào)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(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，配合自動觀測設(shè)備，以及衛(wèi)星遙感、多源數(shù)據(jù)自動綜合判識、智能圖像識別等多種技術(shù)，推動了自動化觀測的進(jìn)一步發(fā)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(qū)）氣象局開展了地面氣象觀測自動化改革的試點(diǎn)運(yùn)行。2019年6月15日起，地面氣象觀測自動化改革工作由試點(diǎn)運(yùn)行階段轉(zhuǎn)為全國業(yè)務(wù)試運(yùn)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(yè)務(wù)軟件中總云量、云高等參數(shù)設(shè)置，數(shù)據(jù)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(yè)務(wù)運(yùn)行。

2020年4月1日地面氣象觀測自動化改革業(yè)務(wù)運(yùn)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(diǎn)數(shù)約提高3倍，數(shù)據(jù)量比人工觀測約增加10倍；觀測數(shù)據(jù)傳輸用時由分鐘級優(yōu)化至秒級，到報(bào)完整率達(dá)到99%以上，傳輸頻次從5 min提升至1 min，大幅度提高了數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)量有了顯著提高，提高了我國地面氣象觀測的精細(xì)化水平，更好地滿足了氣象預(yù)報(bào)服務(wù)需求，是實(shí)現(xiàn)氣象部門“預(yù)報(bào)精準(zhǔn)、服務(wù)精細(xì)”的有力支撐。

2 遼源市氣候特點(diǎn)和地面氣象觀測業(yè)務(wù)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(qū)域。遼源市地貌復(fù)雜、地勢高差較大，區(qū)域性氣候寒暖不一，屬于半濕潤中溫帶大陸性季風(fēng)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(gòu)成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的多層次、多樣化、多產(chǎn)業(yè)、多形態(tài)、多色彩的立體化格局，具有發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、特色農(nóng)業(yè)、精品農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢條件。

遼源市地處氣象災(zāi)害多發(fā)的區(qū)域，頻繁的自然災(zāi)害對社會經(jīng)濟(jì)和民眾生活構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。對此，強(qiáng)化氣象觀測是構(gòu)建全面、多維度、連續(xù)的災(zāi)害監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。通過精確和連續(xù)的地面氣象觀測，能夠收集到典型和可靠的氣象數(shù)據(jù)，這些信息資源對理解氣候變化趨勢、規(guī)劃防災(zāi)策略、采取應(yīng)對措施至關(guān)重要。

3 地面氣象觀測業(yè)務(wù)異常問題分析處理

3.1 觀測數(shù)據(jù)異常

3.1.1 降水?dāng)?shù)據(jù)異常

在實(shí)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?dāng)?shù)據(jù)，則應(yīng)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(guān)的分鐘降水量記錄，統(tǒng)一填寫“—”。同時要在氣象值班記錄簿中，對這一更正情況進(jìn)行詳細(xì)說明。

針對降水周期已結(jié)束卻仍顯示降水量數(shù)據(jù)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(yīng)在相應(yīng)的“時降水量”中減去這部分延遲的降水量，然后刪除對應(yīng)的分鐘降水量記錄。完成這些步驟后，進(jìn)行降水量數(shù)據(jù)質(zhì)量控制并保存退出。隨后，打開降水停止時的數(shù)據(jù)記錄，將延遲的降水量加至“時降水量”和相應(yīng)的分鐘降水量記錄。如果不進(jìn)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(jié)，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?dāng)?shù)據(jù)。這是因?yàn)殡p套傳感器可以防止降水?dāng)?shù)據(jù)缺失，但也有可能出現(xiàn)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(xiàn)故障，可能導(dǎo)致實(shí)際發(fā)生的降水沒有相應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄。對此，可以登錄ISOS業(yè)務(wù)軟件的臺站參數(shù)界面，更改降水量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)來源，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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?dāng)?shù)據(jù)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(yīng)降水?dāng)?shù)據(jù)替代故障發(fā)生前的降水分鐘數(shù)據(jù)、小時降水?dāng)?shù)據(jù)，同時在綜合氣象業(yè)務(wù)值班記錄簿上詳細(xì)注明相關(guān)情況。

3.1.2 溫濕度數(shù)據(jù)異常

如果在觀測業(yè)務(wù)運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)沒有正常顯示，可以發(fā)布命令查看原始數(shù)據(jù)。如果找不到原始數(shù)據(jù)，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(fā)現(xiàn)電壓值不在該范圍內(nèi)，則可以判斷溫濕度傳感器出現(xiàn)了故障，此時應(yīng)立即更換新傳感器以恢復(fù)數(shù)據(jù)。如果電壓值處于正常范圍，就需要考慮采集器是否出現(xiàn)故障。

為排除故障，應(yīng)先檢查溫度分采集器的供電系統(tǒng)是否正常運(yùn)行。使用萬用表測量分采集器的供電系統(tǒng)，正常情況下應(yīng)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(shù)據(jù)進(jìn)行對比。如果供電系統(tǒng)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(fā)生故障。

針對濕度數(shù)據(jù)顯示異常的情況，使用萬用表測量濕度傳感器的供電系統(tǒng)和信號返回值電壓。當(dāng)測量的供電系統(tǒng)電壓為12 V左右，信號返回值電壓為0～

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

3.1.3 風(fēng)數(shù)據(jù)異常

在觀測風(fēng)向風(fēng)速時，若業(yè)務(wù)軟件顯示數(shù)據(jù)異常，需檢查采集器數(shù)據(jù)。同時，要檢測風(fēng)傳感器的供電系統(tǒng)，具體的操作方法：使用萬用表測量接地電壓。如果風(fēng)杯正常轉(zhuǎn)動無異常，可以判斷風(fēng)速是工作電壓的50%；若未達(dá)到該值，說明風(fēng)杯存在問題，需要及時更換。如果因傳感器故障、冬季風(fēng)杯凍結(jié)、接地線斷裂等導(dǎo)致風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)據(jù)異常，則不能直接使用插值方法處理[3]。若瞬時風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，應(yīng)作漏測處理。

當(dāng)測得的風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)異常且無法使用時，可通過目測的方式獲取2 min的風(fēng)向和風(fēng)速數(shù)據(jù)，其他時段的風(fēng)向風(fēng)速數(shù)據(jù)按照缺測量進(jìn)行處理。觀測風(fēng)速時，要根據(jù)風(fēng)力等級表示的各種現(xiàn)象估計(jì)，并依照八個方向記錄風(fēng)向數(shù)據(jù)。若將2 min或10 min的風(fēng)速數(shù)據(jù)替換為正點(diǎn)前后10 min的風(fēng)速觀測數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)應(yīng)視作有效數(shù)據(jù)，可以按照正常數(shù)據(jù)作相應(yīng)的處理。

3.2 業(yè)務(wù)軟件異常

ISOS軟件具有可靠性、科學(xué)性、精確性的特征，且易于維護(hù)，軟件界面功能清晰、安裝操作簡單，可滿足現(xiàn)有氣象站對各類氣象要素觀測工作的需求，這對實(shí)現(xiàn)地面業(yè)務(wù)無人化具有重要作用。但I(xiàn)SOS 軟件極易受其他因素的影響引發(fā)諸多問題：一是軟件出現(xiàn)“死機(jī)”情況，造成數(shù)據(jù)不能按時上傳。在地面氣象觀測業(yè)務(wù)運(yùn)行過程中，如果發(fā)現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)上傳異常，判斷此時數(shù)據(jù)傳輸軟件無法正常運(yùn)行，通常先關(guān)閉軟件并重新啟動，如此操作后一般即可恢復(fù)正常，但如果不能立即恢復(fù)觀測數(shù)據(jù)正常上傳，就要檢查網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、系統(tǒng)等是否出現(xiàn)問題，再一一進(jìn)行相應(yīng)處理。

二是觀測人員發(fā)現(xiàn)正點(diǎn)時刻軟件中存儲的觀測數(shù)據(jù)與實(shí)際觀測數(shù)據(jù)不一致，例如，將“雨”判識為“毛毛雨”，這通常是因?yàn)檐浖敖邓F(xiàn)象綜合判識參數(shù)”不能很好地發(fā)揮質(zhì)控作用，說明軟件發(fā)生故障，需要報(bào)專業(yè)技術(shù)人員卸載軟件再重新安裝啟動。

三是軟件本身無月、年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，不利于臺站開展氣象服務(wù)。應(yīng)繼續(xù)優(yōu)化ISOS軟件功能，提高其穩(wěn)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(yè)務(wù)異常的原因

4.1 地面氣象觀測業(yè)務(wù)制度不完善

隨著地面氣象觀測業(yè)務(wù)全面實(shí)現(xiàn)自動化，觀測站不斷更新?lián)Q代智能化觀測儀器設(shè)備，業(yè)務(wù)自動化水平得到了顯著提高。現(xiàn)階段，只有在儀器設(shè)備運(yùn)行故障、數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常的情況下才需要人工干預(yù)。然而，相應(yīng)的原地面氣象觀測業(yè)務(wù)工作制度已無法滿足當(dāng)前實(shí)際工作需要。管理制度尚不完善，觀測人員在業(yè)務(wù)工作初始階段存在業(yè)務(wù)不熟練的現(xiàn)象，無法完全按照地面氣象觀測業(yè)務(wù)規(guī)范要求進(jìn)行操作。這導(dǎo)致在突發(fā)故障時難以及時發(fā)現(xiàn)并加以解決，影響了觀測業(yè)務(wù)質(zhì)量。此外，部分觀測人員容易忽視對觀測儀器設(shè)備的日常維護(hù)，導(dǎo)致在業(yè)務(wù)運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、上傳等問題，使得觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)缺失或異常[4]。

4.2 地面氣象觀測業(yè)務(wù)人員綜合素質(zhì)不高

在實(shí)現(xiàn)全面自動化之后，地面氣象觀測業(yè)務(wù)對氣象觀測員的綜合素質(zhì)提出了更高的要求。然而，部分臺站老職工深受傳統(tǒng)氣象觀測業(yè)務(wù)的影響，對地面氣象觀測業(yè)務(wù)改革的適應(yīng)較慢，在新設(shè)備儀器和新技術(shù)的應(yīng)用上表現(xiàn)出不足。同時，由于缺乏對新業(yè)務(wù)的學(xué)習(xí)，應(yīng)用氣象觀測業(yè)務(wù)技能的能力也不強(qiáng)，應(yīng)急處理業(yè)務(wù)故障問題時更是力不從心，這些均制約了氣象觀測業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。

4.3 對觀測儀器設(shè)備日常維護(hù)的重視不足

地面氣象觀測業(yè)務(wù)全面自動化后，幾乎不需要人工參與觀測，因此，儀器設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行成為保障氣象觀測業(yè)務(wù)正常開展的首要條件。強(qiáng)化對設(shè)備的日常維護(hù)是確保設(shè)備正常運(yùn)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(jīng)常忽視或不認(rèn)真對待設(shè)備的日常清潔維護(hù)工作。氣象觀測場的眾多儀器設(shè)備露天放置，極易受到外界因素的干擾。如果日常清潔維護(hù)工作不到位，可能會出現(xiàn)設(shè)備故障，如小蟲、樹葉等雜物堵塞雨量筒，從而影響觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時，難以及時發(fā)現(xiàn)并解決由設(shè)備自身損耗引起的故障問題，進(jìn)而增加設(shè)備的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)異常發(fā)生。

5 地面氣象觀測業(yè)務(wù)工作質(zhì)量提高對策

5.1 不斷完善地面氣象觀測業(yè)務(wù)工作制度

完善的工作制度是指導(dǎo)職工思想和行為的準(zhǔn)則。地面氣象觀測工作制度是地面氣象觀測業(yè)務(wù)工作良性、順利開展的基礎(chǔ)保障。根據(jù)地面觀測業(yè)務(wù)全面自動化的需要，結(jié)合臺站實(shí)際工作情況，在遵循國家相關(guān)規(guī)定規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，制定與臺站相符的工作制度。地面氣象觀測人員要認(rèn)真學(xué)習(xí)新的地面氣象觀測業(yè)務(wù)工作制度，嚴(yán)格執(zhí)行與落實(shí)制度中的每一項(xiàng)要求，積極做好對地面氣象觀測業(yè)務(wù)的運(yùn)行監(jiān)控與管理。一旦工作發(fā)生異常情況，要第一時間按照制度要求作出相關(guān)應(yīng)對，如果是短時間內(nèi)站內(nèi)無法自行解決的問題，要立即上報(bào)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(jié)和寶貴經(jīng)驗(yàn)，確保制度合理、科學(xué)、有效。

5.2 提升氣象觀測業(yè)務(wù)隊(duì)伍整體綜合素質(zhì)

氣象觀測工作性質(zhì)單調(diào)且枯燥，這要求觀測人員必須具備吃苦耐勞、認(rèn)真踏實(shí)的工作精神。在交接班前，要確保每個環(huán)節(jié)的問題得到妥善處理；面對復(fù)雜情況，要及時記錄在案。氣象觀測數(shù)據(jù)的重要性不容忽視，因此，觀測人員需全面掌握相關(guān)知識和技能，具備持續(xù)學(xué)習(xí)的能力。氣象部門應(yīng)充分重視職工的學(xué)習(xí)培訓(xùn)，定期組織觀測人員參與學(xué)習(xí)，接受上級部門的指導(dǎo)，積極與兄弟部門進(jìn)行溝通交流。同時，鼓勵職工主動去高層次的學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)深造，提升專業(yè)技能。此外，還應(yīng)積極引進(jìn)具備專業(yè)知識的復(fù)合型人才，將專業(yè)、先進(jìn)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(duì)伍的綜合素質(zhì)。氣象部門內(nèi)部還要定期開展專業(yè)考核，制定獎懲制度，做好獎罰分明，鼓勵員工敢于創(chuàng)新，不斷提高業(yè)務(wù)水平。

5.3 認(rèn)真做好觀測儀器設(shè)備的維護(hù)管理

氣象工作是一項(xiàng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)活動，它對觀測儀器設(shè)備的靈敏度有著較高的要求。觀測人員必須嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行操作，以避免和減少因個人失誤而導(dǎo)致的儀器設(shè)備損壞等問題。在日常工作中，觀測儀器設(shè)備的維護(hù)管理顯得尤為重要。觀測人員在值班期間，需要加強(qiáng)對儀器設(shè)備運(yùn)行狀況的監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。同時，要做好相關(guān)記錄，以便下班前進(jìn)行查閱。在下班前，觀測人員還需仔細(xì)檢查各項(xiàng)操作事項(xiàng)，確保班內(nèi)工作的準(zhǔn)確無誤。在交接班時，要詳細(xì)向接班的同事交代儀器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，以防疏忽大意導(dǎo)致錯誤發(fā)生。

此外，定期對儀器設(shè)備進(jìn)行清潔和維護(hù)也是必不可少的。通過日常巡視儀器設(shè)備的運(yùn)行情況，可以確保設(shè)備始終處于完好無損的狀態(tài)，從而保障地面氣象觀測業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行，并提高觀測業(yè)務(wù)工作質(zhì)量。

6 結(jié)束語

回顧了我國地面氣象觀測業(yè)務(wù)的改革發(fā)展歷程，隨后結(jié)合遼源市的氣候特點(diǎn)及地面氣象觀測的重要性分析了影響地面氣象觀測業(yè)務(wù)正常運(yùn)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(yè)務(wù)質(zhì)量提供實(shí)踐指導(dǎo)。

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