气象观测规范的观测场地标准在区域站建设中的适用性研究

2019-12-19 02:04毛佩柱毛智政沈鹿鸣吴杰
科技风 2019年34期
关键词:适用性

毛佩柱 毛智政 沈鹿鸣 吴杰

摘 要:区域自动气象站的建设与维护是探测中心主要工作之一,通过发现区域自动站在建设过程中所受到的观测环境影响,部分观测仪器在实际工作中的局限性,观测场地环境的维护情况等,进而阐述了《地面气象观测规范》在区域站建设和运行中的适用中存在的矛盾,以及常规气象台站级部分气象在区域站中的适用性问题。通过实验研究区域站环境中,当杂草高度超高时对温度探测、降水仪器正常运行的影响。论述了区域自动气象站的建设应制定客观实际的环境要求和设备安装标准,以及研发更适于区域站运行的气象探测设备。

关键词:区域自动气象站;观测规范;适用性

1 绪论

气象观测数据在气象服务中占据着主要的服务依据的基础作用,气象数据的准确与否,直接影响着气象服务的效果。区域自动气象站是国家级气象站的重要补充,区域自动气象站,覆盖区域广,为气象预报服务人员获取不同地域的气象数据提供依据,弥补了广大范围内气象资料的不足。以秦皇岛市为例,目前秦皇岛市全域范围内共建设区域自动气象站156个,基本覆盖全域,为地方气象服务、防灾减灾等发挥重大作用。

区域自动气象站的建设,虽然为气象服务提供了大量数据依据,但因建设中各种复杂原因的影响,区域自动站难以达到地面气象观测规范的观测环境条件,在数据的代表性上存在差距。同时由于区域自动站无人值守,维护周期长等特点,部分探测仪器的技术要求,也难以满足气象观测规范的要求。

通过长期的运行,发现区域站在探测环境、场地建设、雨量仪器等方面,存在与观测规范不适用情况。

由于区域站的仪器标准源自《地面气象观测规范》,目前为止,气象行业尚无专门针对区域自动站的专门的观测规范制定。研究《地面气象观测规范》在区域站中的适用性,对发挥区域站定位、作用和仪器改进具有十分重要作用。

2 区域自动站建设与气象规范的矛盾

2.1 区域自动站建设中站址选址无法取得理想环境的站址

区域自动站的站址选择在气象观测中非常重要。但是在实际的选址中,由于站点附近土地归属问题,多数站点所在单位无法提供建站所需的理想探测环境。区域站站点受周边环境影响严重,对区域站的风向、风速和降水等观测有很大影响。

2.2 区域站的场地内部环境对气象要素观测的影响

区域站的定位为无人型自动观测,观测场地内为自然草坪环境,草坪高度无法达到国家级台站的维护标准,杂草自然生长,超过观测规范要求,观测场地内草的高度多数在100cm高度以上,对雨量观测造成严重影响。由于草的高度过高,造成百叶箱内温度和湿度传感器距离草面距离过近,对温度和湿度产生影响。

2.2.1 区域站杂草超高对温度的影响

在草高对温度的影响实验中,温度均在百叶箱中进行观测,选取相邻场地,一块场地进行标准变化维护,草高控制20cm以内,另一场地为自然无维护状态。实验时间选择在草生长旺盛的夏季。经过对比实验,发现当杂草超高时,对区域气象站的温度数据有明显的影响,特别是晴天天气条件下。当杂草高度超过50cm时,杂草场地的温度出现夜间低于标准场地,白天高于标准场地温度的特征。在晴天对的夜间,草高在50cm时,低于标准场地平均0.2℃,草高在100cm时,低于标准场地平均0.3℃。在夏季晴天的白昼时段,草高在50cm时,高于标准场地平均0.6℃,草高在100cm时,高于标准场地平均0.8℃,最大的温差出现在14时时段内,最大温差为1.0℃。见图1。

2.2.2 区域站野外杂草环境对雨量仪器的影响

区域气象站为无人看护的自动站,通过使用期内对进行设备维护后的SL-3型雨量仪器的正常运行期的统计,发现6到10月间的雨量仪器正常运行时间远远低于春季。春季,由于草木生长不茂盛,雨量器具在进行维护后,可正常运行时间约60天,而6月以后,正常运行天数明显缩短,均不超过25天,其中秋季的10月份,正常运行时间仅为18天。造成的原因,夏季主要是昆虫活动的影响,秋季造成雨量仪器异常的主要原因为草木落叶、草籽以及昆虫活动。由于设备的规范化安装,仪器高度在70cm,造成部分区域站内高度超高的杂草,极易造成雨量仪器的故障。见图2。

3 气象观测规范与区域站建设中的适用性的矛盾

《地面气象观测规范》严格规定了国家级气象台站的观测环境、观测场地要求、仪器设备维护要求以及所使用的仪器的精度要求等,因为目前阶段,国家级台站均为有值班员值守,严格履行观测规范要求,可保证气象观测数据的准确性,以及低故障率。现行的区域站建设标准,基本上来源于《地面气象观测规范》中的要求。然而通过多年来实际的区域站运行,我们发现,区域站在很多方面,并不适合《地面气象观测规范》。

3.1 区域站无法获得《地面气象观测规范》所要求的气象探测环境

现阶段,即便是国家基本站,也难以获得《地面气象观测规范》中要求的气象探测环境要求,气象探测环境一再让位于城市的发展。区域站则更难达到规范的要求,因此在探测环境上《地面气象观测规范》是不适应区域站建设的。

3.2 设备的架设布局的不适应

区域站站址选址的难度,决定了区域站所在地点的特殊性,区域站有受到外界因素影响的各种可能。区域站雨量器架设的高度,实际上是《地面气象观测规范》所不适应的。规范要求,雨量器架设的高度为70cm,但无人值守的野外环境,极易受到人为、园林灌溉、海洋浪潮、杂草草种和超高等因素影响。而且,加高架设雨量器具,对雨量并无实质影响,区域站更适合架设较高的雨量仪器。

3.3 观测场地环境的不适应性

《地面气象观测规范》要求观测场内为草坪,而区域站因长时间无人看护,在草木生长的季节,极易超高,而实际的区域站运行中,这种杂草奇高的情况也非常常见。区域站的建设更适合于将观测场地进行硬化处理。

3.4 部分观测设备的不适应性

严格按照《地面气象观测规范》要求的SL-3和SL-2型雨量计仪器,具有非常高的精度,但需要日常维护,适用于有人值守的国家级台站的仪器设备。但在区域站上适用并不理想,由于区域站无人值守,难以进行定期的维护清洗,结果是造成設备的精度下降和故障率高。另外能见度仪等仪器,由于镜头的防护管极易成为昆虫筑巢的场所,而不适于在区域站中使用。

4 区域站适用的仪器

区域站由于其无人值守和野外特殊环境,所需要的设备并不是高精度的类似雨量器的这种设备,而是精度尚可,但低故障率的气象观测设备,对于二者而言,在野外环境中,低故障率显得尤为重要。目前急需有适应区域站这种野外特殊环境下运行的气象产品,特别是雨量器具,急需进行技术改型改进。

5 结语

通过一系列粗略的调研,认为在实际运行中,我们尚未形成更适用于区域自动气象站建设的规范和标准,而沿袭使用国家级气象台站的规范和标准,在区域站运行中很多方面都难以适用,并容易引发较高的故障率,进而影响区域站的探测数据,对气象服务造成一定的影响,我们需要在部分设备上,修改更适用于区域站的标准,对部分设备进行改型,以可靠的低故障运行,较高的数据精度,提高区域站的数据可用性,为各级地方社会和经济建设发挥更大作用。

参考文献:

[1]李黄.自动气象站实用手册[M].北京:气象出版社,2007.

[2]杜衍君.SL3-1型双翻斗雨量传感器的工作原理及故障排除[J].安徽农业科技,2012,40(35):17231-17232.

作者简介:毛佩柱(1967-),男,汉族,河北秦皇岛人,大学学历,高级工程师,研究方向:气象综合探测。

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