浅析自动化后台站地面气象观测工作
邓云
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邓云,. 浅析自动化后台站地面气象观测工作[J]. 气候变化研究,2023.6. DOI:10.12721/ccn.2023.157055.
摘要:
随着我国地面气象观测自动化工作的不断推进,2020 年 4 月 1 日,全国地面气象观测自动化开始正式运行,自动化改革在增强观测能力、提升信息化水平、优化观测业务流程等方面成效明显,但同时,地面观测自动化业务运行一段时间后,台站业务人员对当前的工作还存在很多不足。 本文根据作者对地面气象观测工作实践经验和对自动化改革的理解,对自动化改革后台站地面气象观测工作进行了总结,供同行参考和共同进步。
关键词: 地面气象观测自动化经验
DOI:10.12721/ccn.2023.157055
基金资助:

气象观测是气象综合业务的基础。 而地面气象观测在气象观测中是不可缺少的部分,它主要是对观测站一定范围内地球表面的气象状态及其演变、变化过程进行系统性、连续性的观测,为天气预报分析、气候分析预测、气象灾害研究和农业气象服务等提供重要的依据。

随着气象事业的飞速发展,地面气象观测业务由逐个项目自动观测,到目前全面实现自动化,并取消日常人工观测。 有效增强了地面气象观测业务的质量,虽然取消了日常的人工观测工作,但是规定观测员需要保留人工观测的能力,以便应急观测时使用,在启动应急响应或者进入特别工作状态时,具体观测项目需按照 《地面气象应急管理办法》 的相关要求开展。

一、台站调减的任务

地面气象观测自动化改革后,中国气象局对台站现有的地面气象观测业务进行了调整,取消了每天的人工定时观测 (国家气候观象台、国家基准气候站、国家基本气象站每天进行 5 次定时观测,国家气象观测站每天进行 3 次定时观测)、人工连续观测天气现象、日常守班、重要天气报编发、地面观测记录簿记录、值班日记填写、人工数据质量控制 (含质控疑误信息反馈) 等工作任务。

二、观测项目和观测方式

自动化改革方案中明确了中国气象局统一布局观测项目 (32 项) 和省局自定观测项目 (7 项),其中还具体明确了观测项目所采用的方式,例如: 采用仪器自动观测的项目有 19 项、采用台站 ISOS 综合判识的项目有 6 项、采用国家级自动综合判识的项目有 9 项等方式。 取消的观测项目有 6 项,分别是: 地面状态、低云量、雪压、小型蒸发、辐射作用层状态、大气浑浊度。 文件中还规定省局自定观测的项目有 7 项,分别是: 雨凇、雾凇、电线积冰、积雪、雪深、最大冰雹的最大直径和平均质量。 其中,省定观测项目中由国家级业务单位采用自动综合判识开展观测的有 3项,分别是: 雾凇、雨凇、积雪;仍然采用台站人工观测的有 4 项,分别是: 电线积冰、雪深、最大冰雹的最大直径和平均质量。 此外,由于目前冻土设备暂时未安装,所以每个台站仍需人工观测。

三、维护

改革方案中明确了地面观测自动化后各级气象部门的维护职责,装备保障的流程维持现有的业务流程不变。 各级台站的职责: 做好国家级地面气象观测场和观测设备的维护工作、设备支撑保障、信息网络系统及本地区内其他观测设施的保障维护工作。 各级台站每周例行巡视观测场和观测设备仪器,有恶劣天气 (强降水过程 (雨、雪)、冰雹、沙尘、大风等) 前后应适当增加对观测仪器设备的维护,确保观测数据的及时性和准确性,设备故障需第一时间进行处理并及时恢复数据采集和传输。

四、数据质量控制

方案中明确取消了台站的人工数据质量控制 (含质控疑误信息反馈),自动化后数据质量控制和疑误信息的处理主要在省级,但在必要时,台站需配合省级处理相关疑误信息。 目前数据的质量控制流程为台站级、省级、国家级三级,台站级处理主要是在设备端和业务软件实时自动完成,无需人工质量控制。 省级利用 MDOS 结合卫星、雷达等其他资料对疑误数据进行判断处理。 国家级主要对综合判识观测项目进行质量控制。

五、台站应急观测注意事项

由于自动化运行后,取消了人工日常守班以及人工数据质量控制,但是,省定观测项目中电线积冰、雪深、冰雹的最大直径和平均重量仍采用人工观测并需录入 ISOS 软件形成文件上传。

(一) 电线积冰

在地面气象观测中,将雨淞和雾淞凝附在导线上或湿雪冻结在导线上的现象定义为电线积冰。 但是附着在导线上的天气现象是霜、干雪花或雨滴时,由于气温下降至零下而在导线上出现少量的结冰现象,不属于电线积冰现象。

需要观测电线积冰的台站,需将每次积冰过程分开测量,并测定电线积冰的最大直径 和 厚 度 ,直 径 厚 度≥27mm,均以 mm 为单位,取整数。 当出现单纯的雾凇,测得的直径为 38 mm 或以上时,出现雨凇、湿雪冻结物或包括雾凇在内的混合物积冰,测得的直径为 31 mm 或以上时,均需测定这次积冰过程中电线积冰的最大质量,它的单位为 g/m,四舍五入取整。

没有电线积冰观测任务的台站,当北京时间 08 时有雨凇 (包括混合积冰) 结成或留存,北京时间 14 时、20 时过去 6 h 内雨凇直径有增加时,在相应时次通过 ISOS 软件雨凇一栏录入观测到的雨凇直径。 估测方法按技术规定 2016版执行。

电线积冰现象需在北京时间 20 时通过 ISOS 软件电线积冰栏录入相关数据,每天录入 1 次;雨凇现象需在北京时间 08 时在 ISOS 录入直径,如果 14 时或 20 时雨凇直径未增加,则无需再次录入雨凇直径,但雨凇天气现象需按照时间结点正常录入。

(二) 雪深

在地面观测上将从积雪表面到地表的垂直深度称为学深,学深的单位是 cm,分 3 次测量,每次四舍五入取整数;当观测站四周视野地面被雪覆盖超过一半时要观测雪深。

雪深观测为每日 08 时进行观测,以 cm 为单位,四舍五入取整数,扩大 10 倍录入 ISOS 软件,例如: 平均雪深不足 0.5 cm 记 0,软件录入 0,平均雪深为 0.6 cm 记 1,软件录入 10;在这里需要注意的是地面观测自动化规定,在未启动加密观测期间,雪深只在北京时间 08 时输入,若 08时之后形成积雪,在 14 时与 20 时不需要进行补测。

(三) 冰雹

台站出现冰雹时便编发冰雹重要天气报,观测前 0.5 h出现冰雹,则重要可与 08 时、14 时、20 时整点报文合并编发,不再单独编发重要天气报,《2016 版地面气象观测技术规定》 中规定重要报需在出现后 10 min 内编发,自动化后,编发冰雹重要报也遵从此项规定。 冰雹随降随化或者来不及测量直径时,可由观测员目测估计进行编报。 同此过程最大冰雹的最大直径增加 10 mm 或以上时续发;冰雹以每次过程为日界,每次过程均应编发。

1.最大冰雹的最大直径。 出现冰雹时台站需测定最大冰雹的最大直径,单位为 mm,四舍五入取整数,原值输入。

2.冰雹的平均质量。 台站出现冰雹,且最大冰雹的最大直径超过 10 mm,此时应该测定冰雹的最大平均质量,单位为 g,四舍五入取整数。 具体测量方法为: 目测并挑选几个最大和次大的冰雹粒,第一种方法为用秤直接称出它们的重量,再除以冰雹个数,得出的值即冰雹的最大平均重量。 第二种方法将冰雹放入量杯中,待冰雹融化后求出水的重量,除以冰雹得个数,得出的值即冰雹的最大平均重量。

六、启动应急观测

应急观测启动分为两种: 指令启动和自动启动。 自动启动: 当台站观测到强对流天气,或者预警信号提及可能出现龙卷、冰雹并涉及到本地区时,台站应随时做好应急观测准备。 应急观测时,相关工作按照 《地面气象观测规范》 和相关技术规定开展观测,并编发重要天气报。 指令启动: 台站收到应急观测指令后,首先要明确观测的要素,起止时间和应急加密间隔,另外需注意如果地面气象应急观测指令中结束时间为 “/”,则表示结束时间不确定,需等待解除指令方可解除应急观测。

启动应急观测台站需要做的准备: 按照应急加密观测的要素和时间,在自定项目参数中设置相关加密要素,同时注意要素的观测时次和观测方法以及应急观测加密间隔。

七、结语

随着地面气象观测自动化改革步伐的加快,地面观测的新技术、新方法、新设备不断的准入运行,为业务人员带来了新的挑战和机遇,台站业务人员必须熟练掌握自动化的改革内容,持续推进观测业务体制改革、创新观测技术,保证全省的地面观测工作稳步运行、健康发展,确保气象资料的代表性、准确性、比较性,同时促进气象事业高质量发展,加快建设气象强国。

参考文献:

[1]中国气象局.地面气象观测规范[M].北京:气象出版社,2003.

[2]徐浩然.地面气象观测自动化存在的弊端及其对策[J].河南科技,2019(22).

[3]李进虎.青海省地面气象观测自动化改革工作思考[J].青海气象,2020(02).

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