張春生

談新型自動(dòng)氣象站能見(jiàn)度自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)及應(yīng)用

張春生

（深圳市國(guó)家氣候觀象臺(tái)，廣東 深圳 518001）

觀測(cè)儀器自動(dòng)化在以極快的速度發(fā)展。最近幾年，自動(dòng)觀測(cè)能見(jiàn)度儀已經(jīng)正式投入使用，在一定程度上減輕了地面氣象觀測(cè)工作的工作量。本文主要闡述新型自動(dòng)氣象站能見(jiàn)度自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)及應(yīng)用。

新型自動(dòng)氣象站；能見(jiàn)度自動(dòng)觀測(cè)；數(shù)據(jù)及應(yīng)用

氣象觀測(cè)對(duì)于社會(huì)各行業(yè)的發(fā)展均有重要作用，而霧霾天氣又會(huì)對(duì)人們的健康造成極大的影響。隨著新型自動(dòng)氣象站的普及推廣，如何更好地應(yīng)用自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。本文對(duì)采集應(yīng)用能見(jiàn)度自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，同時(shí)也對(duì)有關(guān)能見(jiàn)度霧霾范圍和判斷視程障礙天氣現(xiàn)象的主要方式進(jìn)行探討，旨在幫助業(yè)務(wù)人員提高觀測(cè)質(zhì)量。

1 采集應(yīng)用能見(jiàn)度數(shù)據(jù)

對(duì)于新型自動(dòng)氣象站而言，要想獲得能見(jiàn)度數(shù)據(jù)，就必須要在1min之內(nèi)使用能見(jiàn)度自動(dòng)觀測(cè)儀進(jìn)行至少4次采樣，而存在于傳感器中最原始的采樣數(shù)據(jù)就是采樣值，之后再通過(guò)傳感器進(jìn)行計(jì)算，但這個(gè)采樣值卻不是按照常規(guī)的方式讀取到的。根據(jù)前向散射能見(jiàn)度儀傳輸給我們的能見(jiàn)度數(shù)據(jù)有兩種：一種是一分鐘能見(jiàn)度值，另一種是10min平均值。而前者也可以被說(shuō)成是瞬時(shí)值，這就意味著它會(huì)每分鐘輸出一個(gè)數(shù)據(jù)，它是1min內(nèi)有效采樣數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。要得到這個(gè)算數(shù)值，必須要先由傳感器自動(dòng)計(jì)算出來(lái)，然后再輸出進(jìn)入采集器中，最后通過(guò)SMO軟件就可以直接在采集器中讀取這些數(shù)據(jù)。此外，傳感器在每分鐘的時(shí)間里會(huì)輸入一次10分鐘平均能見(jiàn)度值，這個(gè)數(shù)值也就指的是在一分鐘能見(jiàn)度值上取得的10分鐘滑動(dòng)平均數(shù)值。不管是觀測(cè)記錄還是各式各樣的數(shù)據(jù)文件中所涉及的能見(jiàn)度都是自動(dòng)觀測(cè)的10分鐘平均值。而從采集器之中就能夠直接獲得SMO軟件［1］。但需要注意的是，10分鐘平均能見(jiàn)度值并不是簡(jiǎn)單意義上的算術(shù)平均，因?yàn)榇祟?lèi)計(jì)算方式是較為復(fù)雜的，但可以通過(guò)能見(jiàn)度智能傳感器直接計(jì)算而不需要詳細(xì)了解。并且，為了使能見(jiàn)度閾值以及最小能見(jiàn)度能夠在滑動(dòng)能見(jiàn)度中被順利引進(jìn)，那么就要對(duì)天氣現(xiàn)象進(jìn)行全面判斷之后再進(jìn)行查詢。計(jì)算驗(yàn)證后，得到的值是將前10分鐘的平均能見(jiàn)度值，通過(guò)算術(shù)平均，再經(jīng)過(guò)去尾算法精確到米得到的，不過(guò)這卻不能被稱(chēng)為是嚴(yán)格層次的滑動(dòng)平均。

其實(shí)，在一些文件中已經(jīng)有了一些關(guān)于能見(jiàn)度記錄的具體介紹，在相關(guān)文件中一共存在6個(gè)與能見(jiàn)度有所聯(lián)系的數(shù)據(jù)。比如在7.1時(shí)間段所取得的一分鐘能見(jiàn)度就是在正點(diǎn)零分所取得的一分鐘能見(jiàn)度值，在7.2時(shí)間段所取得的10分鐘平均能見(jiàn)度就是取的正點(diǎn)零分的10分鐘平均能見(jiàn)度值，在7.3時(shí)間段中所得到的最小能見(jiàn)度就是在一小時(shí)中選取每分鐘的十分平均能見(jiàn)度中的最小數(shù)值，而7.4段和7.3段出現(xiàn)能見(jiàn)度的時(shí)間又是一致的。不過(guò)也有比較特殊的情況，比如在8.1段出現(xiàn)的能見(jiàn)度所選擇的卻是從觀測(cè)時(shí)開(kāi)始每分鐘的10分鐘平均能見(jiàn)度中的最小值再通過(guò)去尾算法算出的取值方式。在11段時(shí)的天氣現(xiàn)象如果出現(xiàn)了必須記錄最小能見(jiàn)度并且能見(jiàn)度小于1km的情況的話，需要首先在視程障礙類(lèi)的綜合判別中選出現(xiàn)象時(shí)間，之后再在視程障礙現(xiàn)象的每分鐘時(shí)段的10分鐘滑動(dòng)能見(jiàn)度中選取最小的數(shù)值被記錄為最小能見(jiàn)度［2］。此外，如果要編發(fā)重要天氣報(bào)，就需要讀取視程障礙類(lèi)，倘若在判斷后發(fā)現(xiàn)存在視程障礙現(xiàn)象就需要在每分鐘內(nèi)對(duì)10分鐘滑動(dòng)能見(jiàn)度值進(jìn)行細(xì)致讀取，如果是符合重要天氣報(bào)的標(biāo)準(zhǔn)的話，編發(fā)重要天氣報(bào)的依據(jù)是該分鐘的10分鐘滑動(dòng)能見(jiàn)度值。并且，在使用業(yè)務(wù)軟件的過(guò)程中需要，不需要記錄輕霧以及霾出現(xiàn)的時(shí)間，因?yàn)檫@些時(shí)間軟件會(huì)自動(dòng)對(duì)時(shí)間進(jìn)行記錄。這是為了在正常編發(fā)報(bào)文的情況之下自定形成系統(tǒng)天氣現(xiàn)象編碼，所以定時(shí)的發(fā)報(bào)時(shí)次是完全不需要修改天氣現(xiàn)象的記錄時(shí)間的。

2 能見(jiàn)度霧霾閾值范圍

中國(guó)氣象局及廣東省氣象局發(fā)布的相關(guān)業(yè)務(wù)規(guī)定中指出，視程障礙現(xiàn)象的自動(dòng)判識(shí)的能見(jiàn)度判識(shí)閾值是0.75km，其中所涵蓋的范圍為臺(tái)站、揚(yáng)沙、浮塵、沙塵暴以及霧。而對(duì)于觀測(cè)能見(jiàn)度的人工臺(tái)站來(lái)說(shuō)，它的基本判識(shí)閾值為10km和1km。在相應(yīng)軟件菜單上的各大參數(shù)選項(xiàng)都需要選擇為自動(dòng)。并且，霾的始發(fā)標(biāo)準(zhǔn)是5km，霧的始發(fā)天氣報(bào)標(biāo)準(zhǔn)則為1km，而浮塵和沙塵暴的標(biāo)準(zhǔn)就是1km。樹(shù)立這些標(biāo)準(zhǔn)就是為了能夠在能見(jiàn)度儀器損壞之時(shí)可以進(jìn)行重要天氣報(bào)的人工編發(fā)，這樣就不會(huì)影響重要天氣報(bào)的最終編發(fā)結(jié)果。深圳國(guó)家基本氣象站在進(jìn)行能見(jiàn)度觀測(cè)時(shí)會(huì)從氣溫、降水、風(fēng)速風(fēng)向、氣壓以及能見(jiàn)度5個(gè)層面進(jìn)行觀測(cè)，并繪制成統(tǒng)計(jì)信息數(shù)據(jù)折線圖，為了保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，本局的業(yè)務(wù)人員還會(huì)進(jìn)行每月數(shù)據(jù)的審核并對(duì)外公布。

3 判斷視程障礙天氣現(xiàn)象的方式

因?yàn)椴蓸訁^(qū)間不僅會(huì)妨礙自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備的能見(jiàn)度，還會(huì)妨礙濕度。所以，在使用10分鐘滑動(dòng)平均方法的算法基礎(chǔ)之上還將采樣區(qū)間擴(kuò)大了。本站的濕度實(shí)現(xiàn)了10分鐘滑動(dòng)平均處理之后，再結(jié)合各類(lèi)現(xiàn)象來(lái)記錄自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都會(huì)給判定視程障礙天氣現(xiàn)象提供必要參考，它能夠進(jìn)行視程障礙現(xiàn)象的自動(dòng)判別記錄，同時(shí)還可以確定視程障礙現(xiàn)象的開(kāi)始時(shí)間［3］。降低了提取自動(dòng)能見(jiàn)度的相關(guān)數(shù)據(jù)、自動(dòng)站的相關(guān)數(shù)據(jù)以及降水量判別的相關(guān)數(shù)據(jù)的難度。先判斷是不是存在降水量，如果存在，就直接返回并且不對(duì)視程障礙現(xiàn)象進(jìn)行輸出。出現(xiàn)降水現(xiàn)象時(shí)，一般還會(huì)有霧或輕霧現(xiàn)象，這個(gè)時(shí)候，軟件就不會(huì)識(shí)別降水量分鐘為視程障礙類(lèi)天氣現(xiàn)象。但是，如果沒(méi)有降水量，并且能見(jiàn)度小于7.5km，則會(huì)啟用視程障礙判別方式。

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要介紹了數(shù)據(jù)采集運(yùn)用、閾值范圍及天氣現(xiàn)象的判別方法。這些都是有關(guān)于新型自動(dòng)氣象站能見(jiàn)度自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)及應(yīng)用的主要內(nèi)容，這些內(nèi)容都是新型自動(dòng)氣象站的相關(guān)工作者必須了解的。希望筆者的闡述，能為相關(guān)工作者帶來(lái)啟發(fā)。

［1］臧海光，李曉利，邱剛，等.DZZ4新型自動(dòng)氣象站硬件結(jié)構(gòu)及故障診斷［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2015（1）：246-247.

［2］何榮，韋敏玲，蘇少青.新型自動(dòng)氣象站測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)軟件常見(jiàn)問(wèn)題分析與處理［J］.氣象研究與應(yīng)用，2015（3）：76-77.

［3］王秀麗，柴德美，丁媛媛，等.DZZ4新型自動(dòng)站維護(hù)方法［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2016（3）：283-284.

To Discuss the Automatic Meteorological Observation Data and Application of New Automatic Weather Station

Zhang Chunsheng
（Shenzhen National Climate Observatory，Shenzhen Guangdong 518001）

Observation instrument automation is developing at a very rapid rate.In recent years,the auto?matic visibility meter has been officially put into use,reducing the workload of meteorological observation on the ground to a certain extent.The main contents of this paperdescribed the automatic meteorological ob?servation data and application of new automatic weather stations.

new automatic weather station;automatic visibility observation;data and applications

P415.12

A

1003-5168（2017）10-0159-02

2017-09-03

張春生（1987-），男，本科，助理工程師，研究方向：地面氣象觀測(cè)。