影响综合气象观测业务质量的因素分析与对策建议

2023-01-28河北省承德市气象站王丽敏

内江科技 2022年4期

◇河北省承德市气象站王丽敏

综合气象观测业务发展是当前气象事业发展当中的重点业务，根据相关政策性文件要求，到2020年就应当形成基本的综合气象观测业务体系，到现在应重点抓业务质量，因此基于文献法、综合分析等方式和手段，深入研究了综合气象业务质量产生变化的原因，并且根据这一些情况提出了相应的解决办法。

当前，综合气象观测业务体系相对来讲具有非常明显的复杂性和系统性，由于早年发布的相关规划性文件要求在2020年建立起综合气象观测业务系统，实现气象观测现代化，到目前为止，由于综合气象观测业务发展程度尚浅，业务能力虽然在不断提升，但气象观测数据的准确性、完整性、及时性等等还面临一些挑战，因此提高业务质量是重点任务。

一、综合气象观测业务概述

目前综合气象观测业务基本实现信息化，按照信息化的发展要求，梳理、整合再造观测业务流程，建成集数据获取、数据加工处理、运行监控、装备列装与维护等一体化的综合气象观测业务，实现基本一体化业务平台的具备全网动态监测能力的信息化管理能力。初步实现了智能化，突破智能化观测关键技术，基于国产高精度、高可靠性核心器件和物联网等现代先进的技术，可保证气象观测装备可以更好的发挥其相应的作用，进而实现气象的自动化检测。根据相关规划要求，综合气象观测业务从功能结构上由观测技术装备业务、观测数据获取业务、观测数据处理业务以及观测运行保障业务四个部分组成，其中技术装备业务包括装备研发、试验、许可准入、质量监督和退出等工作，观测数据获取业务通过各种地基、空基、天基观测系统综合集成。观测数据处理业务通过对获取的各类观测信息的质量控制、分析、加工和处理，并有机集成到整体的信息业务流程当中，形成不同尺度、不同时空分辨率的气象观测数据和观测产品。观测运行保障业务则通过运行监控、诊断维修、计量检定、维护巡检和储备供应，确保观测体系稳定可靠运行。

为此，要求熟练掌握自动化观测装备的操作流程，目前绝大部分观测业务采取自动化装备，能否熟练且准确地操作自动化观测装备将直接影响数据质量。一些特殊天气条件下，若操作不当会导致数据质量不佳，比如遇强降水，蒸发器内有水溅出，则直接影响观测结果准确性。

二、影响综合气象观测业务的原因

基于前文分析，可从主、客观两个角度探索综合气象观测业务质量影响因素。

（一）主观因素。

综合气象观测能力水平的高低，主要受到主观因素的影响，主要包括制度不完善、保障能力跟不上发展要求、观测业务执行能力不佳，人才队伍需要优化等等。

制度方面，近些年气象站点自动化程度越来越高，2020年更是开启全面自动化改革，一些最新的自动气象站、卫星以及探空仪等多种设备都开始大量的投入日常使用当中，但配套的协同运行机制建设却相对滞后，尤其是在装备保障方面，尚存在分工不明确，权责不明确、管理不善等情况，制度方面的不足，导致实际综合气象观测业务执行过程中缺乏必要的约束，易造成观测数据采集不准确。

保障能力方面，自动化装备应用越来越深入，气象观测业务中所用装备的技术含量越来越高，涉及的专业知识非常广，但人才队伍建设没有跟上这种变化，各种能力和水平还需要提高，检测设备的问题会直接导致综合气象观测业务效果，尤其是数据质量。具体来讲对于任何系统，出现故障很正常，如自动气象站传感器故障，那么就会导致系统接收到的气象数据信息出现异常，一般情况下设备硬件的问题不会对其造成影响，除非遭遇雷击等恶性事故。一般软件故障是主因，很多情况下是系统软件崩溃导致系统宕机，无法在规定时间自动运行观测，进而就会出现数据延迟传输现象[1]。进一步来讲新型自动气象站安装调试和运行维护期间，由于人才队伍跟不上，保障能力有待提升，易出现操作上的失误，进而引起观测站系统出错，导致数据质量不合格。如正点数据文件异常，这种现象通常由于软件的系统参数设置有误所致。又如超声蒸发传感器数据异常，这种现象通常会出现清洗蒸发桶的过程中，观测人员没有将软件设置为维护状态就进行，或则是再进行清洗的时候有气泡产生等。执行方面，重点在于对管理制度，操作规程落实程度不够，也即执行力不够，尽管综合气象观测业务相关管理机制体制不完善，但必定是有制度体系的，比如最明显的交接班制度，任何一个基层站点都必定会有这一制度，但是部分人员会有侥幸心理，由于观测站自动化程度越来越高，原本需要人为干预的事项逐步被自动化装备代替，一些新的需要人工干预的事项出现，但不够受重视，因为自动化装备代替了一部分人为干预事项，且人主观上过于相信装备的可靠性，而在交接班时不严格落实相关规章制度和交接规程，实际上这种情况下不出问题是运气，出问题才是必然。

（二）客观因素。

客观上，当前综合气象观测业务相关技术尚不能突破一些特殊天气条件的影响。例如综合气象观测业务当中的高空气象观测，目前高空气象观测主要采取的手段包含气球、飞机和火箭携带仪器设备进入高空进行观测，其中气象气球依然是比较常用且重要的途径，但这种途径会在气压差之下，受显著影响，比较典型的现象是气球上升受阻，在特殊天气下，比如雨雪大风天气，气流变化异常，会增加气象气球上升阻力，导致投放高度不足，或者因降水造成气球受损。进一步来讲气象主管部门规定了定时高空气象观测时次，不同站点有不同要求，但什么时候释放气球，要在什么时间达到指定高度进行观测并传输观测数据是有严格时间要求的，在一些特殊天气条件下，很难做到准时准点到位观测。还有一种现象是天线死位，在大风的天气下是比较容易出现的，大风会导致气球过顶雷达在自动跟踪的时候出现大于90°或过小仰角，造成死位，天线仰角与方位被锁死，引起观测故障。这种是非常典型的客观存在的特殊气象条件所引起的综合气象观测业务质量不佳的情况。

还有一种情况是城市化发展，使得原本处在合理位置上的气象站逐步变得不合理，1951年在云南建立的思茅气象站，就在不断发展的过程中成为典型的城市化气象站，观测站周边环境对其观测业务影响逐步变大，城市热岛效应显著，新型自动气象站投入运行以后，自动化程度提高的同时，也带来气象站观测业务质量难以控制的挑战，甚至观测站周边林立的高楼遮挡观测角度，导致正常观测难以执行[2]。

总之，目前综合气象观测业务发展速度很快，但发展过程当中存在一些比较典型的因素在影响业务发展质量，特别是气象信息数据质量。随着国家统一的气象信息平台建设并投入运行，对气象信息数据质量的要求越来越高，这是与自动观测配套的关键，为保证气象事业高质量发展，就一定要采用相应的手段不断的提高综合气象观测能力和水平，最重要的是保证数据的准确性。

三、提高综合气象观测业务质量的方式和手段

综合上述分析，聚焦典型的影响观测业务质量的短板，提出如下建议。

首先，优化人才队伍结构，增强气象观测业务人员综合素质，特别要通过调整人才队伍构成，强化维护能力。通过调岗、转岗、培训，引进来、走出去等方式，以适应气象观测自动化为基础，实现气象站人才队伍结构优化，强化保障能力。确保从事气象工作人员的能力和水平一定是非常高的，他们要具备很强的专业能力和水平，在面对任何问题的时候都能很好的解决，在工作还需要具备一定的责任心，定期对工作人员进行培训，以此来提升他们的知识储备量，在每一年举办的各项比赛活动中激发工作人员的学习精神。采取老人带新人模式，建立师徒制，配合集中轮训、研讨会议等形式开展培训学习，提高人员综合素养。

其次，严抓新型自动气象站数据质量控制，气象站内的数据质量控制，首先要做到的是对各项要素进行检查，保证人机合一，将不符合实际情况的数据进行处理，这其中就包含了日极值与定时值比较检查、要素的相关性检查、项目的逻辑关系检查、项目之间的差值检查以及气候极值比较检查。二是落实设备管理规章制度，完善仪器设备运行维护管理手册，明确维护保养章程，严格落实，确保设备正常运行，强化设备检定，重点针对传感器，保证设备设施硬件的健康状态。针对软件进行杀毒和升级管理，使得软件可以正常的运行，定时校准设备时间正负30秒的误差，校准时间时注意备份数据文件，发挥远程监控系统效果，在最少人员干预的情况下实施高效率数据质量控制。三是严格落实平行比对，强化气象资料档案管理，然后基于气象资料评估气象站观测数据质量，实现基于统一标准的评估，保证数据准确性、连续性以及完整性。

最后，针对特殊气象条件的影响，应采取针对性措施，尽可能降低特殊天气的影响力，保证观测数据质量。由于特殊天气条件种类很多，对不同观测项目的影响程度也不尽相同，因此需要具体问题具体分析，由于字数有限，此处不进行详细分析，仅以雨雪大风天气下的高空观测为例提出一些建议。应严格按照相关要求规定，必须准时准点放球[3]。仪器如果没有达到标准就一定不能放球，记录未达到500hPa不放球，如果需要放球，要进行申请延迟放置，注意放置的时间不能超过75min，在雨雪大风等及其特殊的天气下，适宜放球进行高空观测，但突遇这种情况是存在的，因此考虑将延迟75min这一规定制度，即充分掌握好气象规律，依靠人工进行观察放球的最佳时间，即便是遇到雨雪大风天气，也不会同时出现，即要么降雨、要么降雪或大风，持续时间通常也不会很长，必定会存在一个相对理想的时间点可以放球，此时可适当增加气球升力来保证气球能够达到对应高度。