浅谈基层气象台站地面气象观测工作的发展

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  摘要结合工作实际,对基层气象台站地面气象观测工作的发展进行了简单分析,有重点地介绍了由全人工观测到逐步基本实现地面气象观测现代化的过程。结果表明,在气象现代化建设中,我国基层气象台站地面气象观测工作发生了一系列重要变化,随着气象现代化建设进一步深入,地面气象观测工作还将发生更大的深刻变化;随着“一网、二链、三星”业务格局的构建、“四化”“五高”目标的建设,气象资料的布局加密,网点增多,传速快,服务性增强。
  关键词基层气象台站;地面气象观测;发展
  中图分类号S163+.7文献标识码A文章编号0517-6611(2015)24-146-03
  加快综合气象观测体系建设是气象现代化建设的重要内容之一,中国气象局在继《综合气象观测系统发展规划(2010-2015年)》(气发[2009]463号)的基础上,进一步提出了在2014~2020年期间我国发展综合地面气象观测系统的总体目标和战略部署。“一网、二链、三星”业务格局的构建、“四化”“五高”目标的实现离不开地面气象观测业务水平的提升,发展规划中再一次明确地面气象观测业务改革调整是综合气象观测系统实现实质性飞越的基础,加强贯彻落实了《2012年地面气象观测业务改革调整和试点工作方案》(气发[2012]15号)文件精神仍是目前我国实现现代气象业务体系的工作重心和基本要求[1]。自2012年3月31日起实施的全国地面观测业务改革调整工作以来三年多的时间里,我国的地面气象观测工作发生了一系列重要变化。笔者在此结合工作实际,介绍了基层气象台站由全人工观测到逐步基本实现地面气象观测现代化的过程。
  1气象现代化建设发展历程
  20世纪80年代之前基层气象台站的地面气象观测工作均是以人工观测为主,观测、查算资料、编发气象报、传输资料、统计气象资料以及抄录制作报表等全是由人工完成,观测人员的工作繁重而辛苦,工作效率不高,且难以避免错情的出现,工作质量压力也相当大。80年代中后期有了一些简单的地面观测程序,可以利用PC1500机的程序简单进行查算和编报,但报表和资料的抄录还是得由人工完成,工作效率仍不高。到90年代后期随着计算机的普及,可以利用计算机打印观测报表。自2000年开始随着气象现代化建设的快速发展,自动观测部分气象要素仪器的出现,逐渐把观测员从繁重的工作中解脱出来。特别是OSSMO 2004地面气象观测软件的使用,大大提高了测报数据质量和气象服务水平,简化信息传输流程,降低数据传输时间,减少人工测报工作量,提高了工作效率和效果。自2012年3月31日起实施的全国地面观测业务改革调整工作以来,新的业务软件的使用更加优化地面气象观测工作,地面气象观测工作有了较大的发展。
  在人工观测时期,收集的气象资料面小、质量不高,不能满足对气象服务的需要。现在随着“一网、二链、三星”业务格局的构建、“四化”“五高”目标的建设,气象资料获取的站点有了大量的增加,单站资料也丰富了许多,小时数据、分钟数据,要有尽有,并能及时传输到系统的终端,增强了气象服务资料的时间性和空间性[2]。尤其是区域网站的建成,一个县域有几十个站点,资料的密集性大大增加,对大风、暴雨等具有破坏性的灾害天气的监测很有必要,为提高气象服务的社会效率和经济效率奠定了良好的基础。
  2地面气象观测业务软件的使用状况
  地面气象测报业务系统软件的OSSMO 2004版本自2005年上线使用以来,历经多年,为适应我国地面气象观测业务改革调整的需要,根据各气象站的需求和反馈存在的问题,不断地加以修订、不断地升级,历经21次,由V3.0.0版本最终升级至V3.0.21版本,各台站可以根据本站的情况选择补丁升级或全新安装2种方式进行软件升级。软件在运行中由不成熟、问题多、不好使用以及观测员的不熟悉等,使软件逐渐成熟和完善,使地面气观测工作走向了现代化。随着现代化建设不断的深入,地面气象观测业务的不断发展,地面气象测报业务系统软件的OSSMO 2004版不再适应现代化建设地面观测业务的需要。目前使用的地面观测新型自动站ISOS软件系统在地面监控模块和通讯组网接口模块等方面均有了进一步的升级,大大降低了故障率,提高了观测数据的质量和资料传输速度,更加适应地面观测业务改革调整的需求,对地面观测业务的现代化建设又更进了一步[3]。下面对ISOS软件系统进行简要介绍。
  2.1ISOS系统架构ISOS系统功能强大,各级分工明细,总系统为国家级,其次为省级,接着为台站级;而台站级又分SMO和MOI模块,其中SMO负责自动观测,MOI完成业务处理,FTP完成报文传输(图1)。ISOS系统的运用具有如下特点:①系统设计合理,地面气象观测人员、业务管理人员、系统研发人员、气象业务流程设计人员及其他用户职责分明、工作流程明确,实时数据采集、资料归类、业务数据处理等层级清晰,数据处理和传输速度快;②系统设计有调度控制器,在一系列的计划信息和时间信息的相互传递、资料积累、资科管理、资料审核均可实现自动化调节、自动化处理;③系统将实时采集的分钟数据、小时数据通过文件的存储系统分类形成“每日逐小时数据文件(B文件)”、“每月逐时、逐日的数据文件形成(A文件)”、“每日逐分的状态文件形成(J文件),文件的存储格式灵活自配;④系统采用COM方式、以太网方式或其他方式接入,接口集约化,接入串口灵活,可根据业务需要增减串口;⑤系统设计了业务流程体系,业务操作清楚好用,并分层架构体系清晰可辩;⑥以SQLite关系数据库作为基础数据库,操作管理人员易于操作,也方便日常的仪器维护以及气象要素维护,根据需要可配置及多应用端口的接入,使采集的各种气象要素清晰明朗可辩。
  2.2SMO模块在安装新型自动站ISOS业务软件系统后,对本站台站参数、分时段月份的分钟极值参数、小时极值参数、历史及值班参数以及通信参数等进行正确设置,在软件进入运行状态后,可对本站所采集的要素数据进行正确判断和处理。由于多应用端口的接入,使得仪器撤换调试、维护维修、历史资料的下载更为方便。   2.3MOI模块地面气象观测业务平台MOI的功能是将数据采集平台SMO所采集的气象要素数据和人工交互的数据进行实时处理,将人工观测的气象要素录入相应的格式,并对所采集的实时数据进行质量控制,如有数据异常进行自动报警,根据需要输出气象资料和电报文件,对观测数据自析并自动形成A文件、J文件、R文件等,并对各类文件进行维护,输出各类气象报表、对数据进行实时快速的传输、进行系统维护和业务管理。模块MOI由MOI和MOIFtp 2个功能软件组成,其中MOI软件可将SMO模块所采集的数据自动录入、正点观测数据录入、形成重要天气报、对地面日数据和辐射日数据进行维护。MOIFtp软件的主要功能是形成长Z文件和所有报文进行传输。
  3地面观测业务调整的质量控制要点
  新型自动气象站和新的业务软件ISOS操作系统的全面实施,与原地面气象观测业务在操作上有较大不同,在观测、发报、信息传输、报表制作、数据的处理上有所调整,操作人员应尽快熟练掌握软件的所有功能,熟悉新型自动站所调整的仪器性能。原来2004年出的《地面气象观测规定》已不适应新型自动观测系统的操作,而新型自动气象站的运行还缺乏规范的文献对基层操作人员进行指导,上级业务主管部门应对基层业务人员加强相关培训。全面实现地面气象观测业务现代化后要注意以下几个方面的问题。
  3.1地面气象观测基础业务的转换基础业务调整后主要的变化包括:①多数台站取消了气象常规仪器的观测和使用,全面实现了自动化气象仪器的运行,常规气象仪器作为替代。②守班时段和观测次数的调整,基准站和基本站均调整为08:00~20:00为连续观测时段、夜间不守班也不连续观测,天气现象仅保留21种天气现象的观测和记录,取消了13种天气现象,定时人工观测次由8次调整5次;20:00~次日08:00夜间不守班。这样的改变举措对一些数据的处理、重要天气报和气簿的记录、报表的形成等产生比较大的变化。③发报任务的减少与变化。对于基准站和基本站,业务调整之后要将以前的8次定时天气报发报任务改用每小时新长Z文件上传,其中增加了质量控制信息、加密报等重要的信息,极大地丰富了数据内容,自动仪器观测到的重要天气由软件自动编发重要天气报,同时对20:00~次日08:00重要报的发报有特别的规定。
  3.2业务调整后相关记录的处理及影响
  夜间降水记录的处理包括夜间滞后降水量的处理、夜间固态降水数据的处理、夜间雨量计故障的降水处理。对于夜间滞后降水量的处理,应按照夜间不守班台站的相关要求及规定执行;固态降水的处理主要表现为特定时段内的记录,如果能够确定固态降水的起止时间,要及时对加盖时段内降水量作缺测处理,同时启用称重式雨量器进行观测记录;对于夜间雨量计故障的降水处理,按原规定,可以使用自记仪器作为替代方法,而调整后,不再使用包括虹吸雨量计在内的自记仪器,那么在这种情况下,如果因故障无法获取相关数据时,应按缺测处理[4]。随着我国现代化建设的发展,城市发展不断扩大,我国大部分台站观测环境被破坏,只能实行了台站搬迁,原台站已有很长时间的气象资料积累,新站址所积累的气象资科和旧站址的资料或多或少均有一定差异,因此对资料的连续性使用有一定的影响。
  3.3气象观测业务改革调整的应对措施
  3.3.1
  加强业务学习,熟悉业务软件的操作。为保证地面气象测报业务软件的正常升级运行、提升气象观测和服务质量、稳步推进地面气象观测业务自动化,相关部门和业务人员应认真组织学习相关文件和软件使用操作细则,细化部门、人员和业务流程,对相关技术要求、规章制度、业务调整技术规定进行熟练的掌握和考核,确保改革前后业务的衔接。对于业务中出现的新问题,及时与兄弟单位和上级部门进行沟通交流,重点研究,查漏补缺,并抽派业务骨干对新人进行手把手的业务知识培训、指导,要使全体业务人员适应业务调整带来的新变化,增强业务适应能力和实践能力,做好地面观测业务数据的质量控制工作。
  3.3.2
  加强网络运行管控。自动化的升级要求新型自动气象监控设备的不断建设和投入,硬件的完善促进了自动站实时监控短信报警功能的实现。监控设备24 h的实时监控,对于台站出现的突发故障和网络事故可及时地发布预警,使责任人第一时间得知相关信息并及时做出处理,从而有效地降低自动站的故障率,提升业务质量和自动化的效率,加强了网络运行管控的力度。
  4地面气象观测业务的拓展
  随着地面气象观测业务现代化建设的不断发展,原有的地面气象观测项目已不能完全满足现代化建设的需要,目前一些气象台站不断拓展业务,增加许多观测项目。
  4.1太阳辐射的自动观测
  太阳辐射资料可用于农业气象和农作物生长等方面的研究,以往的农业气象在应用太阳辐射时是用本站的日照时数进行计算,差异很大、精确度不高,太阳辐射的自动化观测资料更为客观,可更好地服务于农业气象的研究。
  4.2激光雨谱的自动观测
  激光雨谱的观测资料可用于人工增雨的应用和研究,以用于对雨滴形成的研究和应用。
  4.3大气生态和空气质量监测的自动观测
  空气质量的监测与人们的日常生活紧密相关,可直接观测到大气气溶胶的状况,根据观测到的大气中PM1.0、PM2.5、PM10资料,直接显示出空气质量的好坏,从而划分空气质量的等级。
  4.4大型蒸发的自动观测
  将原来的小型号蒸发改为了大型蒸发的自动观测,大大提高了蒸发资料的质量,使蒸发资料更加准确和更加有代表性。
  4.5闪电定位的自动观测
  闪电定位的观测资料为防雷的研究提供了直接的科学依据,大大提高了研究效率。
  4.6酸雨的观测
  由于大气污染越来越严重,对酸雨的观测也为降水的酸碱程度掌握一手资料,为防止大气污染提供可靠的依据。
  5结语
  在气象现代化建设中,我国基层气象台站地面气象观测工作发生了一系列重要变化,随着气象现代化建设进一步深入,地面气象观测工作还将发生更大的深刻变化。随着“一网、二链、三星”业务格局的构建、“四化”“五高”目标的建设,气象资料的布局加密,网点增多,传速快,服务性增强。同时,也促使相关部门和业务人员加强业务学习,更加进一步熟悉现代化地面观测业务的进程,熟练掌握业务软件的操作,熟悉地面观测仪器的性能,加强网络运行管控,为加快实现我国的气象业务现代化做好准备。
  参考文献
  [1] 中国气象局.2012年地面气象观测业务改革调整和试点工作方案[Z].2012.
  [2] 中国气象局.综合气象观测系统发展规划(2014—2020年)[Z].2013.
  [3] 黄金洪.地面气象测报业务系统软件存在的问题[J].经济技术协作信息,2011(7):109.
  [4] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京:气象出版社,2003.
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