浅议能见度仪和人工观测的对比

秦兴娟

摘要：气象能见度是对大气浑浊度的反映。我国自动气象站建站以来，对于气象能见度的观测均以人工目测为主。但因各种条件所限，人工观测已经难以适应信息时代的要求。随着能见度仪的应用，能见度自动观测取代人工观测已是大发展、大趋势。就能见度仪和人工观测的对比，本文作了浅议。

关键词：能见度仪；人工观测；对比

一、关于气象能见度

气象能见度是对大气浑浊度的反映。能见度是指目标物的能见距离，即指观测目标物时，能从背景中分辨出目标物的较大距离。超出这个较大距离，就看不清目标物的轮廓，分不清形体，称之为“不能見”。而在这个较大距离之内，完全能见，甚至于清晰可见。

我国自动气象站建站以来，对于气象能见度的观测均以人工目测为主。但是在如今的信息时代，在航空、航海以及陆上交通、电力供应、环境监测里，关于能见度的监测资料，需要精确。此外，随着全球气候的变化、城市化的快速发展和人越来越密集，城市大气中的空气污染问题也越来越严重，导致城市大气能见度降低，环境与气候的变化也受到越来越多的关注。能见度过低会严重地妨碍城市地面和空中交通，引发意外事故，造成重大经济损失或人员伤亡。因此对雾、霾、轻雾等视程障碍现象的实时监控和及时发布显得尤为重要。

二、关于人工目测及其观测原理

人工观测的能见度（也称目测），是指台站四周视野中二分之一以上范围所能见到的目标物的最大水平距离。人工目测能见度属主观判断且对目标物的分布、周围观测环境要求较高，需要视野开阔，无遮蔽物遮挡等。由于目测法的“能见”与“不能见”界限不太明确，人工观测到的气象能见度显然难以满足能见度的精确需要。

人工目测法由于视力、光源特性、个人习惯等影响，且只能凭人眼和主观差别，人工目测估计值受主观判断、视力、光照条件和目标物仰角的大小等影响必然会在主观上造成较大误差，导致客观准确的值很难观测出。人工观测在正点前45-60分，由于观测时间上不同步，能见度值会有不同程度的变化。人工目测的样本是测站四周视野。

大多数观测员能见度的差别离不开前辈们“方传身教”的模式。待特殊能见度天气再现时，由于没有前车之鉴，就无法突破这种心理障碍，而影响正确记录。人工观测能见度白天和夜间的规范是不同的。白天能见度是指在当时天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中看到和辨认的目标物（包括黑色、大小适度）的最大水平距离。与白天不同，夜间能见度是指能看到和辨认出发光点目标物的最大水平距离。

三、关于能见度自动观测仪

能见度自动观测仪简称能见度仪，是一种智能传感器。能见度仪既可以作为独立设备与微机终端连接组成能见度自动观测系统，也可以作为能见度分采集系统挂接在其他采集系统上。

能见度仪由稳定的红外发射光源，高灵敏度、大动态范围的红外散射光接收器，信号采集与处理器，控制器，加热器，电源，调制解调器，防护罩，防腐支架，不锈钢机箱等部件组成。整个电路采用大规模可编程器件、贴片工艺，体积小，升级灵活方便，易于扩充。该传感器综合了温度测量、光学前散射测量和电容降水感应的微处理器控制。目前所使用的能见度仪属于散射能见度仪，是通过测量散射系数从而对气象光学视程作出估算的仪器。能见度仪的核心部件包括发射机、接收机、控制板和内部连接电缆等。其观测原理为：发射机持续发射红外光脉冲，被透镜聚焦后经大气中的颗粒物散射，接收机透镜将散射光收集到光敏二极管上并对其强度进行检测。最后，将检测得到的信号发送到cpu上，再通过特定的算法转化为气象光学能见度。

随着能见度仪的使用越来越多，它所受关注和重视的程度也越来越高。它所测出的数据与人工目测所得的数据相比，存一定的差异。

能见度自动观测仪有较高的分辨率和精确度，观测的数据可靠性高。能见度自动观测仪取值采用10分钟滑动平均值。能见度自动观测仪采样空间小，以点代面，当大气均匀时代表性好，反之较差。

四、能见度仪和人工观测的对比

（一）定时观测能见度的平均值分析。从某日变化趋势来看，3个时次的平均能见度与能见度日变化趋势是相似的。对3个定时数据进行统计计算平均值，分别对比分析08时、14时、20时的定时观测值，可以看出人工观测值偏大。在20时时，二者观测值最接近，平均差值最小0.783km。因为14时是一天中光照条件最好的时刻，14时平均差值最大2.358km，因为人的视线也最好，目测估计值就最大。20时天黑而且无目标灯，只能根据天黑前能见度实况和变化趋势，因此，结合20时气象要素变化情况估测能见度值，目测估计值受环境、人的主观差别影响误差非常大。

（二）大雾天气对比分析。大雾是影响交通的重要气象灾害之一。公路上出现大雾会造成车辆毁损、人员伤亡、交通瘫痪，可以说，大雾是主要“杀手”。每当出现大雾天气，因能见度较低，海航、空航都会停航，造成旅客滞留的同时，也造成了一定的经济损失。某县历年大雾主要集中在6-7月份，占全年总数的47.7%，平均日数57天。2014年6-7月份，该县共出现大雾20次。因为夜间不守班，因此，该对比选择了早晨和白天的12次大雾过程的定时观测时段对同步观测资料进行对比。

首先，因为空气混浊，特别是有雾、霾、烟、风沙及降水时，人工目测能见度就差。在有大雾天气的情况下，自动观测值与人工观测值相比较，人工观测值偏小。其次，在大气透明度不变的条件下，如果目标物同背景的亮度对比较大，则能见距离较远；相反，那么能见距离较近。总之，在气象自动化观测中，能见度自动观测是其中一部分。自动化能见度观测仪具有连续性、稳定性等特点。能见度的测量目前还是以人工目测为主，只有少量的地面观测用能见度仪进行观测。随着自动化的发展，能见度自动观测减少了人力劳动，取代人工观测已是大发展、大趋势。

参考文献：

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