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摘要利用攀枝花国家基本站2014年能见度仪的观测资料与近5年人工观测霾的日数进行对比，结果表明，用能见度仪取代人工观测能见度后，霾的出现日数显著增加；在24 h变压为负时，较容易形成霾；在出现霾后，能见度变化不明显，霾持续时间较长。在使用能见度仪后能消除人为误差，真实反映当时大气状况，满足业务要求。
关键词能见度；能见度仪；霾；人工观测；差异
中图分类号S161文献标识码A文章编号0517-6611（2014）24-08297-02
Analysis on the Results of Haze Observation by Visibility Meter
SONG Mingming et al （Panzhihua Meteorological Buresu， Panzhihua， Sichuan 617000）
Abstract The observation data by visibility meter in 2014 in national basic station in Panzhihua was compared with artificial observation haze days in recent 5 years. The analysis showed that， replace the manual observation visibility with visibility sensor， the haze days increased significantly. When △P24<0， it was easier to form haze. After the haze apperance， the visibility did not change significantly and continued for a long time. It can eliminate the human error， really reflect the atmospheric conditions， and meet the business requirements.
Key words Visibility； Visibility meter； Haze； Artificial observation； Difference
霾是指大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度<10.0 km的空气普遍混浊现象[1]。近年来随着经济的发展，人们出行方式的改变，越来越多的地區出现了大范围、持续时间长、影响程度深的雾霾天气，部分地区更是出现了重度雾霾天气。能见度不仅反映测站四周大气状况和天气现象，同时也对当地的经济发展和人身体健康具有重要社会意义。能见度用气象光学视程表示。气象光学视程是指白炽灯发出色温为2 700 K的平行光束的光通量在大气中削弱至初始值的5%所通过的路途长度。人工观测能见度一般指有效水平能见度。有效水平能见度是指四周视野中1/2以上的范围能看到的目标物的最大水平距离。长期以来，能见度的观测以观测人员的目测为准，虽各站配有能见度目标物分布图，但可参考的障碍物依然较少，极易受到因视力、解释能力、光源特性以及透射因素有差别而得到不同的结果[2]，人为因素影响较多，误差较大。为此，笔者利用攀枝花国家基本站2014年能见度仪观测资料与近5年人工观测霾的日数进行对比，分析能见度仪观测霾的结果。
1资料与方法
1.1能见度仪工作原理该站所采用的是华云公司HYV35前向散射式能见度仪，其工作原理是通过测量一小空气体积对光的前向散射来计算散射系数，利用光的相关原理等将散射系数与消光系数建立联系，进而利用相关数学模型演算出大气能见度值。根据气象光学视程的定义，则通过消光系数可以计算得到气象光学视程。
1.2资料处理与分析采用攀枝花国家基本站2014年一季度逐日08：00～20：00 5个观测时次的能见度自动观测资料，对比了2009～2013年同期人工观测资料。但由于霾的能见度标准在2014年1月24日进行了调整，将原来1.0～10.0 km调整为1.0～7.5 km。同时对1月份已经出现的霾天气现象进行订正，实际上是对霾出现条件有所放宽。为了便于比较，将2014年一季度的霾标准仍按原标准计算。判别霾的湿度标准由各站自行决定，本站规定霾的相对湿度为小于70%。
2结果与分析
由图1可见，2009～2013年为人工观测能见度阶段，霾仅出现在2013年，其他年份没有出现。在实现能见度自动观测后，2014年霾的天气现象出现了39 d，显著增加。与人工观测相比霾的出现日数差异较大。在人工观测阶段，容易受到习惯性[3]影响，观测员能见度的判别以以往的经验为准。
图12009～2014年一季度霾出现的天数在一季度各月中1月份霾出现日数最多，占一季度霾日数的69%；而在历年同期人工观测中没有霾天气现象出现，人工观测阶段仅在2013年3月份出现2 d（表1）。
图22014年1月霾和非霾的能见度日变化从图3可以看出，当24 h变压为负时与能见度具有一定相关性，个别变压值与能见度之间不相关，其原因是次日出现降水天气现象，该日的气压变化处于天气过程之前。因此认为该日的变压值为野值，剔除。根据萧飞等对霾与24 h变压之间关系的研究[4]，对本地的24 h变压和霾的相关性做了分析，通过SPSS软件分析得出了相关系数为0.548，并通过了0.01的显著性检验。当24 h为负变压时，城市上空存在上升气流，城市四周的气流向城市中心流动，并将污染物[5]向城市堆积，有利于霾的形成与维持。
图32014年1月出现霾日的24 h变压与能见度3结论与讨论
（1）在实现能见度自动观测后，霾的出现日数显著增多，其主要原因是能见度仪可实现连续观测，灵敏度高，数据更加客观真实，能够消除人为习惯性影响。能见度仪观测的能见度比人工观测的能见度普遍小[6]，这也与于伟娟通过计算得出的结论[7]相一致。在各条件都相同的情况下，人眼观测到的距离比能见度仪所能检测到的距离多30%。所以能见度仪检测出来数据比人眼观测出来的数据更准确，能够满足业务要求
（2）根据前向散射式能见度仪的工作原理可知，由于仪器测量的只是通过发射器和接受器之间的一小块空气的散射光强度，仅以一小块空气的结果代表整个大气能见度。而人工观测是以四周视野中1/2以上的有效水平能见度，因而能见度仪的观测霾出现的日数会比真实情况偏多。
（3）能见度仪对霾的判别仅从散射光的强度并结合当时风速和湿度进行，而区分霾与雾的特征除了风速和湿度外，还应从颜色区分[8]，出现霾背着太阳看时黑暗色物体微带蓝色，对着太阳看时光亮的物体微带黄红色。而能见度仪无法从颜色区分，也会造成结果失真。
（4）能见度自动观测时间较短，虽结果相比人工观测有明显差异，但影响因素还有待在今后取得更多资料后进一步验证。在出现阵性风时，观测场周围地面沙尘被吹起，也会影响能见度仪的观测结果与真实情况不符，对这一情况还需进一步探讨。
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，2008：149.
[2] 濮江平，胡宗刚.能见度自动观测系统性能对比及分析[J].气象科学，2002，22（1）：60-71.
[3] 杨召琼，陈慧娴，付哲，等.能见度人工观测与能见度仪遥测资料的差异[J].广东气象，2008，30（S1）：11-12.
[4] 萧飞，李英.1999-2011年茂名市灰霾天气的气候特征分析[J].广东气象，2014，36（1）：47-50.
[5] 白志鹏，董海燕，蔡斌彬，等.灰霾与能见度研究进展[J].过程工程学报，2006，6（2）：37-38.
[6] 佘元标，黄殷，郑贵生.饶平站能见度仪器测量与人工观测对比分析[J].广东气象，2013，35（1）：78-80.
[7] 于伟娟.新型站能见度仪器检测值与人眼观测值差异探讨[J].现代农业科技，2013（18）：246-247.
[8] 谢爱琼，邓坚.浅谈轻雾、霾的观测[J].气象研究与应用，2012，33（S1）：244-245.
关键词能见度；能见度仪；霾；人工观测；差异
中图分类号S161文献标识码A文章编号0517-6611（2014）24-08297-02
Analysis on the Results of Haze Observation by Visibility Meter
SONG Mingming et al （Panzhihua Meteorological Buresu， Panzhihua， Sichuan 617000）
Abstract The observation data by visibility meter in 2014 in national basic station in Panzhihua was compared with artificial observation haze days in recent 5 years. The analysis showed that， replace the manual observation visibility with visibility sensor， the haze days increased significantly. When △P24<0， it was easier to form haze. After the haze apperance， the visibility did not change significantly and continued for a long time. It can eliminate the human error， really reflect the atmospheric conditions， and meet the business requirements.
Key words Visibility； Visibility meter； Haze； Artificial observation； Difference
霾是指大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度<10.0 km的空气普遍混浊现象[1]。近年来随着经济的发展，人们出行方式的改变，越来越多的地區出现了大范围、持续时间长、影响程度深的雾霾天气，部分地区更是出现了重度雾霾天气。能见度不仅反映测站四周大气状况和天气现象，同时也对当地的经济发展和人身体健康具有重要社会意义。能见度用气象光学视程表示。气象光学视程是指白炽灯发出色温为2 700 K的平行光束的光通量在大气中削弱至初始值的5%所通过的路途长度。人工观测能见度一般指有效水平能见度。有效水平能见度是指四周视野中1/2以上的范围能看到的目标物的最大水平距离。长期以来，能见度的观测以观测人员的目测为准，虽各站配有能见度目标物分布图，但可参考的障碍物依然较少，极易受到因视力、解释能力、光源特性以及透射因素有差别而得到不同的结果[2]，人为因素影响较多，误差较大。为此，笔者利用攀枝花国家基本站2014年能见度仪观测资料与近5年人工观测霾的日数进行对比，分析能见度仪观测霾的结果。
1资料与方法
1.1能见度仪工作原理该站所采用的是华云公司HYV35前向散射式能见度仪，其工作原理是通过测量一小空气体积对光的前向散射来计算散射系数，利用光的相关原理等将散射系数与消光系数建立联系，进而利用相关数学模型演算出大气能见度值。根据气象光学视程的定义，则通过消光系数可以计算得到气象光学视程。
1.2资料处理与分析采用攀枝花国家基本站2014年一季度逐日08：00～20：00 5个观测时次的能见度自动观测资料，对比了2009～2013年同期人工观测资料。但由于霾的能见度标准在2014年1月24日进行了调整，将原来1.0～10.0 km调整为1.0～7.5 km。同时对1月份已经出现的霾天气现象进行订正，实际上是对霾出现条件有所放宽。为了便于比较，将2014年一季度的霾标准仍按原标准计算。判别霾的湿度标准由各站自行决定，本站规定霾的相对湿度为小于70%。
2结果与分析
由图1可见，2009～2013年为人工观测能见度阶段，霾仅出现在2013年，其他年份没有出现。在实现能见度自动观测后，2014年霾的天气现象出现了39 d，显著增加。与人工观测相比霾的出现日数差异较大。在人工观测阶段，容易受到习惯性[3]影响，观测员能见度的判别以以往的经验为准。
图12009～2014年一季度霾出现的天数在一季度各月中1月份霾出现日数最多，占一季度霾日数的69%；而在历年同期人工观测中没有霾天气现象出现，人工观测阶段仅在2013年3月份出现2 d（表1）。
图22014年1月霾和非霾的能见度日变化从图3可以看出，当24 h变压为负时与能见度具有一定相关性，个别变压值与能见度之间不相关，其原因是次日出现降水天气现象，该日的气压变化处于天气过程之前。因此认为该日的变压值为野值，剔除。根据萧飞等对霾与24 h变压之间关系的研究[4]，对本地的24 h变压和霾的相关性做了分析，通过SPSS软件分析得出了相关系数为0.548，并通过了0.01的显著性检验。当24 h为负变压时，城市上空存在上升气流，城市四周的气流向城市中心流动，并将污染物[5]向城市堆积，有利于霾的形成与维持。
图32014年1月出现霾日的24 h变压与能见度3结论与讨论
（1）在实现能见度自动观测后，霾的出现日数显著增多，其主要原因是能见度仪可实现连续观测，灵敏度高，数据更加客观真实，能够消除人为习惯性影响。能见度仪观测的能见度比人工观测的能见度普遍小[6]，这也与于伟娟通过计算得出的结论[7]相一致。在各条件都相同的情况下，人眼观测到的距离比能见度仪所能检测到的距离多30%。所以能见度仪检测出来数据比人眼观测出来的数据更准确，能够满足业务要求
（2）根据前向散射式能见度仪的工作原理可知，由于仪器测量的只是通过发射器和接受器之间的一小块空气的散射光强度，仅以一小块空气的结果代表整个大气能见度。而人工观测是以四周视野中1/2以上的有效水平能见度，因而能见度仪的观测霾出现的日数会比真实情况偏多。
（3）能见度仪对霾的判别仅从散射光的强度并结合当时风速和湿度进行，而区分霾与雾的特征除了风速和湿度外，还应从颜色区分[8]，出现霾背着太阳看时黑暗色物体微带蓝色，对着太阳看时光亮的物体微带黄红色。而能见度仪无法从颜色区分，也会造成结果失真。
（4）能见度自动观测时间较短，虽结果相比人工观测有明显差异，但影响因素还有待在今后取得更多资料后进一步验证。在出现阵性风时，观测场周围地面沙尘被吹起，也会影响能见度仪的观测结果与真实情况不符，对这一情况还需进一步探讨。
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，2008：149.
[2] 濮江平，胡宗刚.能见度自动观测系统性能对比及分析[J].气象科学，2002，22（1）：60-71.
[3] 杨召琼，陈慧娴，付哲，等.能见度人工观测与能见度仪遥测资料的差异[J].广东气象，2008，30（S1）：11-12.
[4] 萧飞，李英.1999-2011年茂名市灰霾天气的气候特征分析[J].广东气象，2014，36（1）：47-50.
[5] 白志鹏，董海燕，蔡斌彬，等.灰霾与能见度研究进展[J].过程工程学报，2006，6（2）：37-38.
[6] 佘元标，黄殷，郑贵生.饶平站能见度仪器测量与人工观测对比分析[J].广东气象，2013，35（1）：78-80.
[7] 于伟娟.新型站能见度仪器检测值与人眼观测值差异探讨[J].现代农业科技，2013（18）：246-247.
[8] 谢爱琼，邓坚.浅谈轻雾、霾的观测[J].气象研究与应用，2012，33（S1）：244-245.