影响地面气象观测业务正常运行的问题分析处理

摘 要：随着科技不断进步，地面气象观测质量逐步提升，但在运行过程中仍面临一些挑战。基于此，概述了地面气象观测业务的改革发展，以吉林省辽源市为例，介绍了地面气象观测业务的重要性，探讨了地面气象观测业务异常问题及处理，分析了影响地面气象观测业务异常的原因，并提出了地面气象观测业务工作质量提高对策。

关键词：地面气象观测业务；数据异常；自动化改革；辽源市

中图分类号：P412 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）11–0-03

气象观测是气象部门的基础工作，其中，地面气象观测作为至关重要的环节，通过持续地搜集和上传各种气象指标数据，为天气预报、气象信息发布、气候论证分析、大气科学探究、气象服务等提供坚实的数据支撑。自地面气象观测业务实现全面自动化以来，观测频率、数据传输效率和数据采集等方面均实现了显著进步。这不仅提高了气象观测的精细化水平，还满足了气象预报和服务的需求，为实现精确预报、精细服务提供了有效支撑[1]。同时，减轻了工作人员的负担，加快了我国气象现代化进程。

然而，地面气象观测业务在运行过程中仍面临一些挑战。例如，仪器设备可能因外界干扰而出现故障，自动化技术水平有待提高。这些问题在一定程度上影响了地面气象观测业务的正常运作，限制了观测业务质量的进一步提升。

1 地面气象观测业务的改革发展

自20世纪90年代开始，我国地面气象观测工作逐渐实现自动化，中国气象局在1999—2008年分批次完成了全国范围内自动气象站的推广建设与应用。2014年中国气象局对全国地面气象观测业务进行了调整，拉开了地面气象观测自动化改革的序幕。随着近年来大数据、人工智能等技术的快速发展，配合自动观测设备，以及卫星遥感、多源数据自动综合判识、智能图像识别等多种技术，推动了自动化观测的进一步发展。2018年11月—2019年6月，在黑龙江、安徽、山东、湖南、广西、新疆、青海等7省（区）气象局开展了地面气象观测自动化改革的试点运行。2019年6月15日起，地面气象观测自动化改革工作由试点运行阶段转为全国业务试运行阶段。2020年3月31日，全国

2 423个国家级地面气象观测站完成台站业务软件中总云量、云高等参数设置，数据完成传输并正常入库，代表着我国地面气象观测自动化改革正式业务运行。

2020年4月1日地面气象观测自动化改革业务运行后，相比改革前，全面自动化后的地面气象观测频次比人工观测约提高4～8倍，其中，云观测站点数约提高3倍，数据量比人工观测约增加10倍；观测数据传输用时由分钟级优化至秒级，到报完整率达到99%以上，传输频次从5 min提升至1 min，大幅度提高了数据传输频次与效率。全面自动化后，地面气象观测频次、传输效率和数据量有了显著提高，提高了我国地面气象观测的精细化水平，更好地满足了气象预报服务需求，是实现气象部门“预报精准、服务精细”的有力支撑。

2 辽源市气候特点和地面气象观测业务的重要性

辽源市位于吉林省的中南部，地处长白山余脉与松辽平原的过渡带，以丘陵为主，兼具少量的低山，属于低山丘陵区域。辽源市地貌复杂、地势高差较大，区域性气候寒暖不一，属于半湿润中温带大陆性季风气候，四季分明，降水充沛，光照充足且雨热同季，使得辽源市形成了较为丰富的植物群落，构成农业生产的多层次、多样化、多产业、多形态、多色彩的立体化格局，具有发展生态农业、特色农业、精品农业的优势条件。

辽源市地处气象灾害多发的区域，频繁的自然灾害对社会经济和民众生活构成了严峻挑战。对此，强化气象观测是构建全面、多维度、连续的灾害监测网络的关键。通过精确和连续的地面气象观测，能够收集到典型和可靠的气象数据，这些信息资源对理解气候变化趋势、规划防灾策略、采取应对措施至关重要。

3 地面气象观测业务异常问题分析处理

3.1 观测数据异常

3.1.1 降水数据异常

在实际地面气象观测工作中，如果观测软件显示无降水却记录了降水数据，则应清除该时段的小时和分钟降水量，在“时降水量”一栏填写“—”，表示该时段无降水。随后选中所有相关的分钟降水量记录，统一填写“—”。同时要在气象值班记录簿中，对这一更正情况进行详细说明。

针对降水周期已结束却仍显示降水量数据的情况，通常可以判断为传感器延迟造成的降水记录。此类降水量一般较小（0.1～0.3 mm），且延迟时间不会超过

2 h。此时，应在相应的“时降水量”中减去这部分延迟的降水量，然后删除对应的分钟降水量记录。完成这些步骤后，进行降水量数据质量控制并保存退出。随后，打开降水停止时的数据记录，将延迟的降水量加至“时降水量”和相应的分钟降水量记录。如果不进行累加，最简便的做法就是直接删除延迟的降水量记录[2]。

在降水较多的季节，辽源市气象观测站主要使用多降水雨量传感器，辅以称重雨量传感器观测降水数据。这是因为双套传感器可以防止降水数据缺失，但也有可能出现一些异常情况。例如，如果观测人员疏忽大意，在降雨来临前没有及时检查雨量传感器，或传感器出现故障，可能导致实际发生的降水没有相应的数据记录。对此，可以登录ISOS业务软件的台站参数界面，更改降水量数据的数据来源，以确保数据的准确性。如果在使用多降水雨量传感器时遇到故障，可以将降水数据源切换至称重雨量传感器。利用称重雨量传感器观测到的对应降水数据替代故障发生前的降水分钟数据、小时降水数据，同时在综合气象业务值班记录簿上详细注明相关情况。

3.1.2 温湿度数据异常

如果在观测业务运行过程中发现温湿度数据没有正常显示，可以发布命令查看原始数据。如果找不到原始数据，则可使用万用表测量温湿度传感器的输出电压，以判断电压是否为0～1 V。如果发现电压值不在该范围内，则可以判断温湿度传感器出现了故障，此时应立即更换新传感器以恢复数据。如果电压值处于正常范围，就需要考虑采集器是否出现故障。

为排除故障，应先检查温度分采集器的供电系统是否正常运行。使用万用表测量分采集器的供电系统，正常情况下应为12 V左右。随后测量电阻值是否正常，并与正常情况下的数据进行对比。如果供电系统和传感器均正常无故障，可以尝试用新的采集器替换原有的采集器，以判断是否分采集器发生故障。

针对湿度数据显示异常的情况，使用万用表测量湿度传感器的供电系统和信号返回值电压。当测量的供电系统电压为12 V左右，信号返回值电压为0～

1 V，均为正常状态。此时可以推断出分采集器发生故障，按照上述方法更换新的采集器，以观察是否恢复正常。如果是，则可以肯定分采集器出现故障，换新即可解决问题。

3.1.3 风数据异常

在观测风向风速时，若业务软件显示数据异常，需检查采集器数据。同时，要检测风传感器的供电系统，具体的操作方法：使用万用表测量接地电压。如果风杯正常转动无异常，可以判断风速是工作电压的50%；若未达到该值，说明风杯存在问题，需要及时更换。如果因传感器故障、冬季风杯冻结、接地线断裂等导致风向、风速数据异常，则不能直接使用插值方法处理[3]。若瞬时风向、风速数据出现异常，应作漏测处理。

当测得的风向风速数据异常且无法使用时，可通过目测的方式获取2 min的风向和风速数据，其他时段的风向风速数据按照缺测量进行处理。观测风速时，要根据风力等级表示的各种现象估计，并依照八个方向记录风向数据。若将2 min或10 min的风速数据替换为正点前后10 min的风速观测数据，该数据应视作有效数据，可以按照正常数据作相应的处理。

3.2 业务软件异常

ISOS软件具有可靠性、科学性、精确性的特征，且易于维护，软件界面功能清晰、安装操作简单，可满足现有气象站对各类气象要素观测工作的需求，这对实现地面业务无人化具有重要作用。但ISOS 软件极易受其他因素的影响引发诸多问题：一是软件出现“死机”情况，造成数据不能按时上传。在地面气象观测业务运行过程中，如果发现观测数据上传异常，判断此时数据传输软件无法正常运行，通常先关闭软件并重新启动，如此操作后一般即可恢复正常，但如果不能立即恢复观测数据正常上传，就要检查网络设备、系统等是否出现问题，再一一进行相应处理。

二是观测人员发现正点时刻软件中存储的观测数据与实际观测数据不一致，例如，将“雨”判识为“毛毛雨”，这通常是因为软件“降水现象综合判识参数”不能很好地发挥质控作用，说明软件发生故障，需要报专业技术人员卸载软件再重新安装启动。

三是软件本身无月、年数据统计功能，不利于台站开展气象服务。应继续优化ISOS软件功能，提高其稳定性，更好地满足地面气象观测工作。

4 影响地面气象观测业务异常的原因

4.1 地面气象观测业务制度不完善

随着地面气象观测业务全面实现自动化，观测站不断更新换代智能化观测仪器设备，业务自动化水平得到了显著提高。现阶段，只有在仪器设备运行故障、数据出现异常的情况下才需要人工干预。然而，相应的原地面气象观测业务工作制度已无法满足当前实际工作需要。管理制度尚不完善，观测人员在业务工作初始阶段存在业务不熟练的现象，无法完全按照地面气象观测业务规范要求进行操作。这导致在突发故障时难以及时发现并加以解决，影响了观测业务质量。此外，部分观测人员容易忽视对观测仪器设备的日常维护，导致在业务运行过程中可能出现数据采集、上传等问题，使得观测数据出现缺失或异常[4]。

4.2 地面气象观测业务人员综合素质不高

在实现全面自动化之后，地面气象观测业务对气象观测员的综合素质提出了更高的要求。然而，部分台站老职工深受传统气象观测业务的影响，对地面气象观测业务改革的适应较慢，在新设备仪器和新技术的应用上表现出不足。同时，由于缺乏对新业务的学习，应用气象观测业务技能的能力也不强，应急处理业务故障问题时更是力不从心，这些均制约了气象观测业务的正常运行。

4.3 对观测仪器设备日常维护的重视不足

地面气象观测业务全面自动化后，几乎不需要人工参与观测，因此，仪器设备的稳定运行成为保障气象观测业务正常开展的首要条件。强化对设备的日常维护是确保设备正常运作的核心。然而，由于部分观测人员存在思想松懈、行动懈怠的问题，经常忽视或不认真对待设备的日常清洁维护工作。气象观测场的众多仪器设备露天放置，极易受到外界因素的干扰。如果日常清洁维护工作不到位，可能会出现设备故障，如小虫、树叶等杂物堵塞雨量筒，从而影响观测数据的准确性。同时，难以及时发现并解决由设备自身损耗引起的故障问题，进而增加设备的运行风险，导致数据异常发生。

5 地面气象观测业务工作质量提高对策

5.1 不断完善地面气象观测业务工作制度

完善的工作制度是指导职工思想和行为的准则。地面气象观测工作制度是地面气象观测业务工作良性、顺利开展的基础保障。根据地面观测业务全面自动化的需要，结合台站实际工作情况，在遵循国家相关规定规范标准的基础上，制定与台站相符的工作制度。地面气象观测人员要认真学习新的地面气象观测业务工作制度，严格执行与落实制度中的每一项要求，积极做好对地面气象观测业务的运行监控与管理。一旦工作发生异常情况，要第一时间按照制度要求作出相关应对，如果是短时间内站内无法自行解决的问题，要立即上报上级部门寻求帮助。在完善工作制度的过程中，要充分采纳基层人员的日常工作总结和宝贵经验，确保制度合理、科学、有效。

5.2 提升气象观测业务队伍整体综合素质

气象观测工作性质单调且枯燥，这要求观测人员必须具备吃苦耐劳、认真踏实的工作精神。在交接班前，要确保每个环节的问题得到妥善处理；面对复杂情况，要及时记录在案。气象观测数据的重要性不容忽视，因此，观测人员需全面掌握相关知识和技能，具备持续学习的能力。气象部门应充分重视职工的学习培训，定期组织观测人员参与学习，接受上级部门的指导，积极与兄弟部门进行沟通交流。同时，鼓励职工主动去高层次的学习机构深造，提升专业技能。此外，还应积极引进具备专业知识的复合型人才，将专业、先进的知识储备和操作技能传授给其他人员，通过互帮互助，提高整个观测队伍的综合素质。气象部门内部还要定期开展专业考核，制定奖惩制度，做好奖罚分明，鼓励员工敢于创新，不断提高业务水平。

5.3 认真做好观测仪器设备的维护管理

气象工作是一项严谨的科学活动，它对观测仪器设备的灵敏度有着较高的要求。观测人员必须严格按照规范进行操作，以避免和减少因个人失误而导致的仪器设备损坏等问题。在日常工作中，观测仪器设备的维护管理显得尤为重要。观测人员在值班期间，需要加强对仪器设备运行状况的监控，及时发现并解决问题。同时，要做好相关记录，以便下班前进行查阅。在下班前，观测人员还需仔细检查各项操作事项，确保班内工作的准确无误。在交接班时，要详细向接班的同事交代仪器设备的运行状态，以防疏忽大意导致错误发生。

此外，定期对仪器设备进行清洁和维护也是必不可少的。通过日常巡视仪器设备的运行情况，可以确保设备始终处于完好无损的状态，从而保障地面气象观测业务的正常运行，并提高观测业务工作质量。

6 结束语

回顾了我国地面气象观测业务的改革发展历程，随后结合辽源市的气候特点及地面气象观测的重要性分析了影响地面气象观测业务正常运行的问题，并提出了处理对策。通过这些分析，旨在为提高地面气象观测业务质量提供实践指导。

参考文献

[1] 帕提曼，毛广云，买买提阿布都拉，等.和田地区人工与自动站地面观测资料的对比分析[J].沙漠与绿洲气象，2010， 4（B8）：60-63.

[2] 汪鑫，杨斐.地面气象自动观测定时数据缺测的处理方法[J].南方农业，2018，12（24）：156-157.

[3] 李莹，赵彦兴，张珍文.地面气象自动观测定时数据缺测的处理方法[J].江西农业，2017（3）：58，61.

[4] 华桃春，姜陈威，黄铭绸.地面气象观测业务中常见的数据异常问题分析[J].农业灾害研究，2017，7（Z1）：57-58.