地面自动气象观测技术的发展与展望

梁琬璐 刘翔

摘要：我国幅员辽阔，气象灾害的爆发几率较高，如果不能够及时地对气象变化实现自动观测和智能观测，将会带来严重的经济损失，甚至是人员伤亡，所以我国对地面自动气象观测的发展投入了较大精力。本文结合我国国民经济发展的实际需求，对我国地面气象观测技术进行介绍，主要对地面气象观测技术和观测方法的发展历程进行阐述，同时指出该项技术的发展方向。

关键词：气象观测；自动观测技术；发展过程；展望

中图分类号： P415.1 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.10.063

全球气候日益变暖，气象灾害时有发生，我国亦是世界上气象灾害较为严重的国家之一。在这样的背景之下，我国大力发展地面自动气象观测技术，通过对气象灾害的自动观测和智能观测，来实现对气象灾害的预防，达到防灾减灾的目的。该项技术的实施为我国农业、工业的发展和国民经济、人们生活水平的提高都带来了极大的便利。为进一步提高我国气象观测技术的应用水平，加强我国对气象观测技术、观测装备的自主研发能力，在多年来的不懈努力下，我国已经建成了门类齐全和布局合理的综合气象观测系统，但是在地面气象观测的发展过程中仍然存在不足。

1地面气象观测的发展过程

1.1 地面气象观测技术发展过程

1998年就已经开始对地面气象观测技术进行全面升级打造，目的是使基本气象要素的观测工作能够实现自动化，改善地面气象观测条件和精准度，组建大规模的气象观测网络，利用丰富的数据资料来充分掌握大气的运动过程。随着多年以来的不断发展，大部分地面气象观测技术已经基本实现自动观测。同时，地面气象观测技术又被分为常规地面气象观测技术、移动气象观测技术，以及地基遥感气象观测技术三个组成部分。

1.1.1 常规气象观测技术 气压、气温、湿度、降雨、风速以及风向是常规气象观测技术的主要测量参数，地面气象观测方法的发展在很大程度上促进了气象观测技术进步和先进测量仪器的研发。常规的测量方法通常采用接触式测量，例如铂电阻气温传感器，就是在周围空气温度变化时，铂金属的阻值随着发生变化，从而产生相应的电流波动，通过一定的处理得到气温变化信息，如果对测量精度要求较高，例如科研部门一般会采用热电偶测温和红外测温技术；气压测量方面，以往的测量一般采用水银气压表及空盒气压表等力平衡式测量技术，但是现在已经被振筒气压仪等谐振式气压测量技术所取代；在测量空气湿度方面，主要运用热力学测湿法和吸湿法测湿技术，但是近些年来凝结法测湿技术的发展十分迅速，测量效果也有很大的提高；在风速以及风向测量方面，以往的机械转动风向标方式比较容易受到环境的影响，所以现在正在大力研发超声测风技术；在测量降水量面，翻斗式测雨技术容易受到蒸发量的影响，但是安装防风圈后又难以对固态降水进行检测，目前正在采用的光电式降水测量技术会有效地解决以上问题。

除了对以上六个参数的测量外，地面自动气象观测系统还会对云进行观测：主要观测云状、云量、云粒子形状以及云谱分布等参数。传统的可见光成像技术虽然可以在白天发挥出作用，但是到了晚上就难以捕捉到云的相关信息，测量准确度大大下降。所以后来研究人员就采用激光云高测量技术，但是空气中的水汽会影响激光的传播，所以说该种方式也存在着一定的缺陷，仍需不断完善。

1.1.2 移动气象观测技术 该项技术在沿途移动气象观测中应用比较广泛，根据使用需求，它可以分为专用移动气象观测技术和通用交通工具气象观测技术两个方面。其中专用移动气象观测技术主要是为了满足一些突发性的事件，而进行现场气象勘测；而通用交通工具气象观测技术是为了完成对气象的流动观测，通过依靠在交通工具上安装气象和环境监测传感器的方式来达到这一目的。

1.1.3 地基遥感气象观测技术 主动式遥感和被动式遥感是地基遥感气象观测技术的两个主要工作方式，主动式遥感又被称之为雷达，现在我国正在通过结合协同自适应观测技术进一步发展了网络化天气雷达系统。被动式遥感主要依靠自然辐射源，根据所接收辐射波长的不同，该技术又分为宽带辐射测量技术、辐射光谱测量技术以及多通道辐射测量技术。

2地面气象观测技术发展的不足

现阶段存在地面自动气象观测技术中的一个重要不足之处就是自动化程度还不够，虽然大部分观测项目已经实现了自动观测，但是在对云、日照时数等参数的检测中仍然不能完全实现自动化。除此之外，固态水的测量准确度还需要有所提升，对微观气象参数的研究还不够成熟，现在大多数气象传感器仍不能直接将采集信号转换为气象信息，模块化程度不够高。以上种种不足都是地面自动气象观测技术，在未来发展中亟待解决的问题。

3地面气象观测技术的展望

全面自动化与智能化将会是我国地面自动气象观测技术的主要发展方向，除此之外，该项技术的发展将会与互联网充分结合；如果模块化程度能够显著提高，那么该体系的整体工作效率和工作精度将会有很大的进步；对于已经实现自动化观测的传感器来说，减小传感器体积将会使其未来的发展方向——小型化的智能传感器占用空间更小，故障率也会更低。未来的气象观测要为农业发展提供更多帮助，可以将农作物所生长的土壤温度、湿度、光照强度等各种参数进行测量分析，并制定出科学高产的种植方案。

4结语

地面自动气象观测技术是气象观测的主要发展趋势，其发展前景也会越来越广阔。将这一技术发展成熟，把气象灾害信息及时准确地传递，那么对人们生活、社会进步和国家发展将起到巨大的推动作用。

作者简介：梁琬璐，本科学历，助理工程师，研究方向：測报岗；刘翔，本科学历，助理工程师，研究方向：综合业务。