夜间农业气象观测中新型自动气象站的应用研究

马丽

摘 要：气象观测是获取气象信息，掌握灾害性天气发生情况的重要手段，对保障农业生产效益和经济效益发挥着不可替代的作用。然而受我国地势条件和多变气候的影响，常规气象站站点建设较为困难，分布稀松，每天只能开展几次定点观测记录，在遇到暴雨等中高尺度的天气或夜间时，观测系统难以正常运行。对此，本文就新型自动气象站的应用展开论述，分析其应用优势及注意事项，从而提高气象观测业务在农业发展中的地位。

关键词：夜间农业气象观测;自动气象站;应用

中图分类号：S163+7文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190730061

引言

近年来，我国逐渐推出了新型自动气象站的运行理念，能够通过自动化观测设备获取各类高时间分辨率的气象数据，极大地弥补了常规气象站无法准确、实时监测气象数据的不足，具有采集精度高、数据量小、可靠性高、性能好、功耗低等优点，还能对持续恶劣性天气进行良好监测，不仅有利于部门决策，对于农业生产预警也有重要意义。

1 夜间农业气象观测的注意事项

1.1 雨凇与结冰

地势条件的不同，气候差异较大。北方地区最常见的便是出现雨凇和结冰，两者外形相似，在夜间气象观测中难以准确鉴别。一般情况下，雨凇都是以毛玻璃、透明、光滑的形态出现，这是因为经过强烈的过冷却降水后与地面的实物发生碰撞生成。结冰则是因为当地夜间温度过低（<0℃）后露天水面发生冻结现象。

1.2 霜、露、积雪

霜、露、积雪这3类气象要素对于夜间气象观测来说具有较大的阻碍，气象人员需要格外注意。其中积雪是指雪落在地面后的覆盖厚度高出观测台站所能感应的厚度，由此可以得到：积雪形成的条件需要以过量的降雪量为前提。此外，除了降雪，夜间也容易出现霜和雪。

除了上述气象要素之外，还要注意雾凇、霜等能否共存。雾是指半径微小的小水滴在空中大量悬浮形成。以往多由人工对雾进行观测，能见度最高为几百米，自动气象观测站则能保持在1000m以上。雾凇是因水汽凝华或雾滴冻结而生产的冰晶，表现为结构松散、颗粒状。

2 我国自动气象观测站的发展

地面气象观测中对农业的气象预测服务占据着重要位置，同时夜间对云、能见度和天气现象的观测也是较为困难的。运用自动气象观测站，可以把风向、温度、湿度、气压、降水量等气象要素以光磁转换的方式把这些要素信息变为电信号，然后由电信号转换处理变为数字信号，以存储器为载体记录相关数据，经过通信电路完成数据传输过程。自动气象观测站综合运用了信息技术、计算机技术、互联网技术等新型科技，形成了一套完整、高效、准确的监测体系，所制作的卫星云图在农业气象观测业务中也应用得较为广泛，特别是战略部署、增产增收等方面，对实现农民增收具有重要意义。

我国当前使用比较广泛、且效果较好的自动气象观测站是GPRS无线传输。对气象服务有需求的用户可以通过手机短信、互联网等移动终端接收气象数据，同时也可以登录气象预报平台查看和设置数据，基本满足了农业气象业务的要求。但与其他发达国家相比，我国的自动气象观测站建设仍然存在问题，如站点过少、网格化管理力度不强、数据传输效率不高等。另外则是不能对雨凇、阵雨、雨夹雪、结冰等气象信息展开精确的自动化观测，特别是对地理条件差、气候变化较快的山丘地区来说，自动气象站要发挥能效，对夜间进行科学观测，气象部门必须充分认识到提高观测业务的重要性，不断提高观测能力，落实观测工作，为农业生产提供便捷。

2.1 防灾减灾

新型自动气象观测站能够帮助观测人员快速获得当地的气象信息，这些基础数据可以让中心计算机系统准确计算出未来一段时间的气候变化，结合卫星云图，让技术人员实时进行人工干预，例如人工增雨、人工防雹等，达到防灾减灾的目标。自动气象站还能采集主要天气指标，比如在部分极易出现干旱天气的地区，如果不及时采取防控措施，可能会导致农产品的持续减收。在防治洪涝工作中，某一地区降雨量的持续增多，将给地方部门带来沉重压力，也会带来较大损害，基于自动气象站的信息采集，能够改变这个地区的天气条件，有效缓解压力。

2.2 农业生产

传统农业生产中，人们获取田间信息的方式受到极大的限制，多通过人工观测获取，这就需要消耗大量的人力、物力和财力。随着自动化气象观测技术的普及和智慧农业的发展，智能感知芯片、远程控制系统等先进的现代气象观测技术能够对作物灌溉、土壤营养、自然环境等状况展开大面积监测，收集温湿度、风力、大气、土壤湿度、氮钾磷含量、pH值等数据。自动气象观测站中的传感技术可以为智慧农业的发展提供基础，帮助种植人员准确获取作物信息，实现科学监测、合理种植，达到抗灾、减灾，提高农业综合效益，促进现代化农业转型升级的目的。自动气象观测站可以提供丰富的农业生产信息，例如作物最佳种植期、灌水期等。经过长期的数据观测，可以准确计算出此区域的气候变化特征，根据特征加以科学划分，探索一条适合本地培育的农业产业发展之路，帮助农民增产增收。

3 自动气象观测在夜间农业气象观测中的应用  据统计，近2a农业气象观测业务的调整力度巨大，涉及的數据监测、数据整理、数据传输、资料分析、气象预报等环节，减少了人工操作和误差，增加了能见度自动观测资料，优化了观测项目、观测时次、危报业务、气象预报等流程。我国气象观测的项目种类繁多，操作也较为复杂，如云的状态、能见度、温湿度、风速、光照强度、冻土、地面湿度等。在推广自动化气象观测站之前，仅仅是云的观测，就要综合总量、低云量、编报量、形状等内容。而现在不再需要观测云的性状，并且取消了编报量工作。以前在观测雪的气象要素时，还要把其分为米雪和冰粒，现在只需要记录下雪便可。大多数气象观测项目都已朝着智能化的方向发展，例如温湿度、气压等。减少了观测人员的工作负担，不再需要在每天的夜里进行定点观测。

3.1 雨量传感器

农业夜间气象观测主要是对生态环境和生产活动进行环境监测，通过收集各类气象要素信息掌握田间作物的生长状况，帮助农户快速反应，及时采取防范措施。自动化气象观测站一般由传感器、采集器、控制设备、支架、传输设备等系统组成。其中，传感器具有实时感应环境温湿度、风向、压力、土壤pH、盐分、降雨量等作用，可以根据田间需求进行选配。雨量传感器是自动化气象观测站的一个重要体现，适用于多项农业产业，用于遥感感应液体降水量、降水强度和起止时间。需要注意的是：传感器线长会影响产品输出信号，使用时不要随意改动产品出厂时已焊接好的元器件或导线;传感器应定期检查，清除尘土、泥砂、树叶、昆虫，以免堵塞上筒（漏斗）水流通道，圆柱形过滤纲可卸下用清水冲洗;翻斗内壁有脏物，可用水或酒精或洗涤剂水溶液冲洗，严禁用手指或其它物体擦拭，以免沾上油污或擦伤翻斗内壁;冬季结冰期间，仪器应停止使用，可将其取回室内。

3.2 风向传感器

风向传感器，是一种以风向箭头的转动探测、感受外界的风向信息，并将其传递给同轴码盘，同时输出对应风向相关数值的物理装置。风向传感器可测量室外环境中的近地风向，按工作原理可分为光电式、电压式和罗盘式等，被广泛应用于农业领域。系统采用低功耗环保节能设计和数字处理技术，检测精度高，量程宽，稳定性好，数据信息显示线性度高，信号传输距离长，抗外界干扰能力强，能够朱期内定位。

在使用新型自动化气象观测站时也容易遇到各种问题，如果不及时处理可能会给气象观测工作带来诸多不便。自动气象观测站的故障主要有通讯故障、传感器故障等。通讯故障是影响数据传输质量的关键环节，多数是因为雷击事故或计算机损害，表现为数据信息显示空白。应对雷击损害可以立即去掉终端隔离器，恢复数据对接，如果更换隔离器仍未处理好故障，就要重新设置端口参数。传感器是自动气象观测站的重要部位，需要重点控制和管理。在出现问题时，要排除是否为人为故障，如果是人为故障则要作缺测处理，重新安排观测。如果是系统故障，则要考虑更换设备。

4 结论

为了让农户准确、实时获得气象信息，就要立足可靠的气象观测业务体系建设，丰富预报服务产品，完善数据观测、分析和评价系统，对当地的土壤环境、病虫害影响范围等进行详细监测，扩大服务范围。建立综合的预警平台，形成部门联动机制，由政府部门统一协调，细化观测细则，建立完善的沟通机制，建立高效的响应系统。依托气象业务系统、互联网平台畅通气象预报渠道，提高气象信息服务的覆盖面，让更多的人都能获得需要的气象信息服务。

參考文献

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