浅谈2020年新版《地面气象自动观测规范》

（江西省气象信息中心 江西·南昌 330096）

0 引言

《地面气象观测规范》是从事地面气象观测工作的业务规则和技术规定，观测工作中必须严格遵守。近几年来，随着地面气象观测业务向自动化方向不断推进，许多新方法、新技术在地面气象观测业务中得到广泛应用，2003年版《地面气象观测规范》（以下简称《规范》）从内容完整性、业务指导性、技术适应性等方面已不能满足自动化的发展要求，相继出台的一系列仪器观测规范、业务技术规定和国家气象行业标准虽对《规范》进行了有益的完善和补充，但仍不能满足业务发展需求。中国气象局按照地面气象观测自动化改革要求，坚持“兼顾历史、立足当前、面向未来”的编写原则，2020年3月完成了《地面气象自动观测规范（第一版）》（以下简称《自动观测规范》）的编写。

《自动观测规范》主要涵盖了地面气象自动观测的业务工作、观测场、观测仪器以及观测资料的质量控制、数据统计和记录处理方法等方面内容。本文结合当前业务工作需求，针对《自动观测规范》修订和新增的内容，与大家共同探讨如何深入学习和掌握新规范中的业务规则和技术规定。

1 修订《规范》中自动气象站的相关内容

1.1 总则

《自动观测规范》仍然延续了《规范》的主要结构，一定程度上保持了连续性，对总则里的内容进行了修订。

（1）《规范》规定各台站均须观测的雪深，更改为省级气象主管机构自定观测项目。

（2）新增元数据的定义、主要内容。

（3）明确要求测量观测场的经纬度精确到秒，标注精确到分。

（4）对观测场防雷系统提出了更高要求，要求接地电阻应≤4。处在高山、海岛等岩石地面土壤的电阻率＞1000·m的观测场，接地体的接地电阻值可适当放宽。

（5）规定双套自动气象观测系统的仪器安置要求。

（6）修订迁移国家级地面气象观测站的对比观测时间。《自动观测规范》规定迁移国家级地面气象观测站，须在新址和旧址之间进行至少1年的对比观测，国家基准气候站必要时进行2年对比观测。

（7）对地面气象观测仪器的基本技术性能要求进行修订。增加了草面温度、散射辐射、反射辐射、降水现象、能见度、雪深、冻土的仪器技术性能要求，对《规范》中地面气象观测仪器的分辨力、准确度、采样速率要求进行了修订。

（8）增加地面气象要素值的计算要求和算法。符合要求的气象要素采样值可用于计算气象要素的瞬时值、平均值和累计值，并挑取极值，重点了解各气象要素是采用哪种算法，各种算法的具体计算方式。

（9）增加对观测业务软件的主要功能、性能要求、日常维护、软件管理的规定。

1.2 资料处理

（1）删除月地面气象记录处理和报表编制、月气象辐射记录处理和报表编制、年地面气象资料处理和报表编制内容。

（2）新增数据质量控制内容。仪器自动观测数据的质量控制包括设备端质量控制、业务终端软件质量控制、省级质量控制和国家级质量评估。

（3）修订异常记录处理原则与方法。详细阐述了异常记录处理原则，规定了各气象要素小时正点值、小时极值、日极值异常记录的具体处理方法，是《自动观测规范》的学习重点，必须认真学习相关技术规定，并在业务工作中熟练运用。

（4）修订地面观测数据的统计方法，新增气象辐射数据的统计方法。

2 新增云、能见度、降水现象、日照等自动观测仪器

2.1 云

删除云状、云量、云高的人工判定与记录规定。修订激光云高仪的内容，详细阐述了激光云高仪的组成结构、安装和日常维护要求。新增全天空成像仪、毫米波云雷达的原理、组成结构、安装、调试、日常维护要求。

2.2 能见度

删除能见度人工观测的方法和相关规定。新增前向散射能见度仪内容，对其原理、组成结构、安装、调试、日常维护、现场核查进行了详细规定。增加介绍透射式能见度仪的类型。

2.3 降水现象

删除天气现象的特征、符号和人工观测、记录等技术规定。新增自动观测降水现象的仪器内容。自动观测降水现象的仪器主要有降水现象仪、二维激光雨滴谱仪等，可观测毛毛雨、雨、雪、雨夹雪和冰雹5种降水现象。《自动观测规范》对降水现象的观测记录进行了修订，详细介绍了降水现象仪的原理、组成结构、安装、调试、日常维护、现场核查要求。

2.4 雷电

删除雷电现象人工观测和记录等技术规定。修改雷电现象的基本概念，新增闪电定位仪的仪器内容，包括闪电定位仪的原理、组成结构、安装、调试、日常维护要求。

2.5 降水

删除使用雨量器人工观测、记录降水的技术规定。新增称重式降水传感器的仪器内容，包括称重式降水传感器的原理、组成结构、安装、调试、日常维护。

2.6 雪深

删除雪深、雪压人工观测和记录等技术规定。新增自动观测雪深的仪器内容，包括雪深仪的原理、组成结构、安装、调试、日常维护。

2.7 日照

删除日照人工观测和记录等技术规定。新增光电式数字日照计的仪器内容，包括光电式数字日照计的原理、组成结构、安装、调试、日常维护。

2.8 冻土

删除冻土人工观测和记录等技术规定。增加冻土自动观测仪内容。

2.9 辐射

阐述22个辐射测量的基本概念，对辐射观测要素和单位、性能指标、测量辐射的基本原理与方法、仪器的性能进行了修订。

3 新增气象要素的综合判识或图像识别

3.1 视频智能观测

自动观测识别的仪器主要有天气现象视频智能观测仪等，自动判识的要素包括霜、露、雨凇、雾凇、结冰、积雪等天气现象，和总云量、云状、雪深等气象要素。

总云量、结冰、积雪和雪深等主要采用计算机视觉原理，云状、地面凝结现象（霜、露、雨凇、雾凇）等主要采用深度学习原理。

3.2 多源观测数据综合判识

通过应用卫星、探空、自动气象站、闪电探测、闪电成像等多源数据，结合模式再分析产品，可实现云量、云高、地面凝结现象（露、霜、雨凇、雾凇）、视程障碍现象（雾、轻雾、霾、浮尘、扬沙、沙尘暴）以及雷暴、积雪、结冰、雪深和雪压、冻土等项目的综合判识。

所有判识结果由国家级管理部门统一生成，并下发至各省（区、市）信息中心。

4 结论

《自动观测规范》主要适用于仪器自动观测、综合判识观测、图像识别观测等自动化观测业务，删除了《规范》中人工观测项目的内容，修订了《规范》中自动气象站的相关内容，增加了综合集成硬件控制器、前向散射式能见度仪、称重式降水传感器、降水现象仪、闪电定位仪、光电式数字日照计等自动观测仪器，新增了露、霜、雨凇、雾凇、轻雾、雾、霾、浮尘、扬沙、沙尘暴、总云量、云高、结冰、积雪、冻土、雷暴等观测项目的综合判识或图像识别等内容。

根据中国气象局工作的部署，2020年4月1日起在全国范围内推行地面气象观测自动化改革正式业务运行，各级气象台站的观测业务工作重心向设备维护维修、核查标校或检测、数据处理分析、质量管理等转移，应加强相关技术培训，深入理解和把握《自动观测规范》内容精髓，用正确的理论知识指导工作实践。各级国家气象台站业务人员应该做好本站观测场地、气象业务设备、支撑保障设备、信息网络系统及辖区内其它观测设施的运行保障工作；每周巡视观测场和设备仪器，出现较强降水过程、冰雹、沙尘、大风等恶劣天气前后应适当增加对仪器设备的维护，遇有故障及时处理；协助做好本站地面气象观测系统计量工作，按要求开展辖区内其它观测设施的现场核查、标校或检测。各级业务部门应对现行各项业务规则制度进行系统全面的分析，针对全面实行自动化观测业务运行的特点和岗位职责变化，以《自动观测规范》为指导，逐步修订完善各项业务规则、考核办法、值班制度，提高地面气象自动观测记录的准确性。