略论地面气象观测系统

蔡立勇

（四川省宜宾县气象局,四川宜宾 644000）

中国的气象综合观测系统非常复杂，几乎覆盖了全国陆地、海洋与高空乃至于星际广阔空间，整体从大气物理参数再发展到大气化学微量成分以及与海洋、陆地、生态与环境等紧密相关的领域，长期不间断的开展空间多尺度的与综合观测的为一体的庞大系统。就省一级气象台来说，通常的气象综合观测系统主要指的是地面气象观测系统，如何对地面气象观测进行科学管理，已成为现实课题。

1 地面气象观测系统的历史及特性

通常的地面气象观测系统经历了曲折的发展历史。在上世纪七十年代末期许多发达的国家就开发并实施了气象观测系统的自动化及其对应的网络系统，目前现实的大多数工业发达国家都在积极不断地研制与开发利用地面气象观测系统，而且绝大多数地面气象站已经基本采用可以进行遥测的自动气象站。在此基础上，许多国家已经先后实现了地面气象观测系统的自动化,其所观测项目日益增多，对应的准确度显著得以提高。地面气象观测业务化的自动配套网络相继建立，地面观测的同时性与准确度得到极大改善和提高。典型的如美国的自动地面观测系统和日本的自动气象资料收集系统等。我国早在九十年代初就已经成功研制出性能稳定，并且观测精度很高，同时能够实现无人值守，不间断进行观测的自动类型的气象站，在二十一世纪初，开始已经形成由众多的自动气象站构成的地面气象观测系统。

地面观测系统如果按用途可分为多种类。一是中尺度的自动气象站。其特点是观测要素少而且成本低，这种类型主要用于中小空间尺度的大气变化的精确观测，自身设置密度大。二是遥测用途的自动气象站。其特点是观测要素多，而且成本较高，大多数主要设置在基准气候站与基本气候站和一般气候站，进而大范围内构成全国的大气综合监测网络。三是要素雨量站，其特点是观测要素只有雨量与温度，成本较低，主要适合于大面积设置，可以用于地方的防涝抗旱等类型的服务。目前的地面气象观测系统为天气预报、气候分析、科学研究与气象服务提供了科学的依据，在最大范围内保证了地面气象要素代表性、准确性与比较性等。

2 地面气象观测系统的变化与发展

根据目前中国气象局关于《大气监测网络业务建设指导性意见》与《中尺度灾害性天气监测预警系统建设指南》的相应要求，如果要提高天气预报的精度与捕获局地突发性中小尺度类型的灾害性天气系统综合能力，气象常规的观测网正向着更为稠密的系统方向进行发展。大力发展20KM 以下中尺度地面观测网，相应地进行微小尺度地面观测网嵌套，温度与雨量等气象要素局地观测尺度甚至可以达到 200 米分辨率。目前在国内主要江河流域、相应的主要城市带、所有的主要交通干线、以及重点旅游景区、甚至在地质灾害易发区与气象灾害频发区的县城、生态环境脆弱区与粮食主产区等重点监控区域都建设了密集的加密自动气象观测站，正是由于大量自动气象站的投入使用，气象观测点的布局密度对应也就越来越大，极大地改变了原有的数据观测与收集，精细整理与传输等。

我国实用的地面气象观测系统现实发展模式。近几年以来，发展出来的两种类型地面观测系统模式已经逐步得到发展并且成熟。一是针对全国范围内的大气监测自动化气象网络，而且目前此网络已经在中国气象局系统范围内得以业务化运行，并将全国各个省市的众多自动气象站观测所得数据以每小时作为间隔最大范围内实现了国家级的汇总与运用。二是区域性的中尺度地面气象观测系统，而且目前这种联网形式已经在相当一部分城市，尤其是在省会城市得到广泛运用。目前我国的地面自动气象站进行分类的方法很多，可以分成有人值守的自动气象站与无人值守的实质自动气象站。前者是一种人机结合为特征的自动气象站，后者是一种全自动类型的气象站，并且可以定时或非定时地大量采集数据，并且能够直接远距离传输给目标用户。

3 地面气象观测系统的管理模型

地面气象观测系统对整个气象业务进行科学管理，我们可以建构灵活运作的管理模型。模型的起点与开端。规范自动气象站与众多的自动化大气监测系统，连续不间断地观测大气之中的各种要素发展变化，同时按照规范生成具体的观测报告，及时通过通信线路准确传送给上位接受系统。同时可以根据其功能与探测要素组合成多种类型，相应不同类型的自动气象站自然需要不同类型的气象设备来进一步完成。数据采集中心主要可以收集来源于自动气象站的系列观测报告，并对数据进行初步加工与进一步分析，更一步上传给管理中心进行存储与应用。数据采集中心主要具有对自动站进行管理的功能，当然包括参数的合理配置，对系统时间的科学设施，科学订正参数的管理设置、负责通讯接口的设置、对系列数据进行下载、同时对系统进行调试等。

地面气象观测系统的核心模型是管理中心。气象观测数据与运作管理中心是整个系统的核心，它在整体上包括一系列的功能与服务。气象业务服务器提供采集中心与管理中心之间的数据通信支持并且向采集中心提供气象数据传输接口对接服务，同时也提供管理中心众多功能模块切换到采集中心的通信接口上进行服务。气象数据库相应提供对各观测气象数据的管理，并且提供对自动站网的进一步管理信息的科学管理。气象应用平台提供对各观测气象数据进行查询，并进一步提供对资料的统计和制作报气象表。

总之，随着日常生活的气象观测系统的日益精细化、自动化与智能化，设计系统的气象保障系统变得越来越重要。通过科学设计系统对气象数据进行分析、设计、实现与测试等，极大地提高地面气象观测系统运行的保障能力与观测科学性。

[1]刘小宁.地面气象资料质量控制方法研究概述.气象科技,2005,6.112.

[2]中国气象局地面气象观测规范.气象出版社,2003,11.241.

[3]中国气象事业发展战略,中国气象局.气象科技出版社.2006,116.