李兵 付敏 劉周華

摘要 隨著雷達(dá)、GPS、風(fēng)廓線儀等多種氣象資料探測(cè)手段的發(fā)展及探測(cè)站的不斷布網(wǎng)，多途徑探測(cè)資料日益豐富。作為一名觀測(cè)員，不僅要有嫻熟的觀測(cè)技能，也要掌握先進(jìn)的探測(cè)儀器使用方法，將雷達(dá)回波、衛(wèi)星云圖、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)等多途徑探測(cè)資料直接融合分析應(yīng)用，以提供更加及時(shí)準(zhǔn)確的觀測(cè)結(jié)果，不斷提高服務(wù)保障能力。本文就充分利用多種探測(cè)資料開(kāi)展工作的實(shí)際方法進(jìn)行分析，旨在進(jìn)一步提升觀測(cè)服務(wù)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 氣象資料；融合分析；服務(wù)質(zhì)量

中圖分類號(hào) P412 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）17-0201-02

強(qiáng)對(duì)流、臺(tái)風(fēng)等氣象災(zāi)害，往往給人們的工作生活帶來(lái)不便，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)家財(cái)產(chǎn)等造成威脅。氣象觀測(cè)工作是基礎(chǔ)，它主要為天氣預(yù)報(bào)、氣候資料統(tǒng)計(jì)等積累資料，同時(shí)按照協(xié)議開(kāi)展天氣實(shí)況服務(wù)。特別是民航事業(yè)和重大任務(wù)活動(dòng)舉辦的氣象保障工作對(duì)氣象觀測(cè)服務(wù)質(zhì)量提出了更高的要求，因?yàn)橛^測(cè)員按照觀測(cè)規(guī)范發(fā)布的每一份機(jī)場(chǎng)天氣報(bào)告都直接影響著飛行的準(zhǔn)點(diǎn)與安全。隨著我國(guó)在衛(wèi)星、雷達(dá)、GPS、風(fēng)廓線儀、微波輻射計(jì)、地面自動(dòng)氣象站等多種資料探測(cè)手段的發(fā)展及探測(cè)站的不斷布網(wǎng)與建設(shè)，多途徑探測(cè)資料日益豐富，在氣象觀測(cè)服務(wù)中融合使用這些多途徑探測(cè)資料就十分關(guān)鍵。因此，本文主要探討多途徑探測(cè)資料融合分析應(yīng)用的具體方法，以期使觀測(cè)工作除了依靠觀測(cè)員嫻熟的地面氣象觀測(cè)技術(shù)外，還能充分利用現(xiàn)代探測(cè)設(shè)備資料，保證地面氣象觀測(cè)結(jié)果及時(shí)、準(zhǔn)確，不斷提高安全服務(wù)保障能力。

1 雷達(dá)回波、衛(wèi)星云圖、大氣電場(chǎng)儀/閃電定位儀等綜合資料輔助觀測(cè)強(qiáng)對(duì)流天氣系統(tǒng)

氣象雷達(dá)、大氣電場(chǎng)儀/閃電定位儀等大氣探測(cè)設(shè)備已在我國(guó)的很多氣象臺(tái)站裝備，其能迅速、準(zhǔn)確、細(xì)致地提供測(cè)站及一定范圍內(nèi)對(duì)流天氣及降水的位置、強(qiáng)度等信息，以及其隨時(shí)間、空間演變的情況，因而是大氣探測(cè)和研究的一種有效工具，是氣象服務(wù)保障的重要手段。如果只采用目測(cè)，會(huì)造成一些天氣實(shí)況信息掌握不準(zhǔn)，容易漏測(cè)或缺測(cè)。如冷鋒上的暖濕空氣被冷空氣強(qiáng)迫抬升，常產(chǎn)生較強(qiáng)的對(duì)流，形成的積狀云常沿著鋒線呈帶狀排列，并隨鋒面移動(dòng)，一天中任何時(shí)候都可以出現(xiàn)。這種積狀云一般隱藏在層狀云中，從地面觀測(cè)不到，只能通過(guò)陣性降水、雷電或冰雹等現(xiàn)象判斷。因此，當(dāng)觀測(cè)員觀測(cè)到時(shí)，往往已滯后許久[1]。

筆者在外出業(yè)務(wù)交流時(shí)曾見(jiàn)到有些臺(tái)站的觀測(cè)實(shí)況，整點(diǎn)時(shí)無(wú)濃積云記錄，但僅僅10 min左右就出現(xiàn)了雷暴、颮等特殊天氣，記錄有2～3個(gè)積雨云。顯然，在如此短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)積雨云甚至雷暴是不恰當(dāng)?shù)?，這就是由于沒(méi)有雷達(dá)資料或沒(méi)有充分應(yīng)用雷達(dá)資料，單憑觀測(cè)員肉眼觀測(cè)不足所致。這也就容易造成錯(cuò)、忘、漏，大大降低了服務(wù)質(zhì)量，存在安全隱患。

隨著衛(wèi)星云圖、雷達(dá)回波、大氣電場(chǎng)儀或閃電定位儀在氣象臺(tái)站的配備，觀測(cè)員值班期間就可以通過(guò)衛(wèi)星云圖、閃電定位儀或大氣電場(chǎng)儀顯示的電場(chǎng)數(shù)值，結(jié)合預(yù)報(bào)員發(fā)布的天氣趨勢(shì)預(yù)報(bào)，以及對(duì)流云（降水）不同階段的雷達(dá)回波特征，如回波尺度、強(qiáng)度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、中心顏色、移動(dòng)速度等，了解對(duì)流云在各時(shí)間所處的發(fā)展階段、移動(dòng)方向，判斷是否影響本站及影響時(shí)間，使接下來(lái)的觀測(cè)工作有條不紊。例如某年6月23日某機(jī)場(chǎng)觀測(cè)站觀測(cè)員在觀測(cè)接班前，通過(guò)仔細(xì)查看地面圖、高空?qǐng)D和紅外線云圖，掌握到測(cè)站處于東北冷渦內(nèi)，有中尺度云團(tuán)發(fā)展，衛(wèi)星云圖上有大片白色云團(tuán)，如圖1（a）所示，初步判定有陣雨、雷暴天氣，甚至?xí)殡S短時(shí)大風(fēng)、冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣可能影響測(cè)站，因而密切關(guān)注并加強(qiáng)觀測(cè)。15：00觀測(cè)到西面有少量積雨云發(fā)展，多普勒雷達(dá)顯示發(fā)現(xiàn)在本站西面有一強(qiáng)回波云團(tuán)，如圖1（b）所示，詢問(wèn)預(yù)報(bào)員后得知當(dāng)時(shí)高空有偏西氣流，預(yù)計(jì)回波將加強(qiáng)并影響本場(chǎng)。因此，觀測(cè)員在巡視天氣時(shí)也不斷注意觀看多普勒雷達(dá)，做好隨時(shí)發(fā)布機(jī)場(chǎng)特殊天氣報(bào)告及通報(bào)的準(zhǔn)備。在15：30時(shí)，已有2個(gè)量的積雨云，15：51開(kāi)始聽(tīng)到雷聲。通過(guò)觀看6 min/次的圖像動(dòng)畫演示以及大氣電場(chǎng)儀陡變的實(shí)時(shí)數(shù)值，計(jì)算出其強(qiáng)中心將從本場(chǎng)西北面通過(guò)，本場(chǎng)受其影響的時(shí)間會(huì)持續(xù)長(zhǎng)、強(qiáng)度大。事實(shí)表明，16：00時(shí)風(fēng)速平均為2 m/s，陣風(fēng)4 m/s；到16：15時(shí)，積雨云發(fā)展為4個(gè)量，風(fēng)速突然增大到平均8 m/s，而陣風(fēng)速度達(dá)19 m/s，出現(xiàn)了大風(fēng)和颮，并伴有大陣雨，能見(jiàn)度也從10 000 m急劇下降為1 500 m；直到16：40，風(fēng)速才迅速回落減??；18：48雷暴在東北方向終止。期間值班觀測(cè)員由于較好地利用了各種探測(cè)資料，忙而不亂，共發(fā)布、通報(bào)了各種報(bào)告9份，準(zhǔn)確、及時(shí)地提供了觀測(cè)實(shí)況，保證了飛行安全。

2 能見(jiàn)度儀資料輔助觀測(cè)能見(jiàn)度和天氣現(xiàn)象

幾十年來(lái)，氣象能見(jiàn)度的觀測(cè)都只是憑觀測(cè)員肉眼分辨和主觀判斷，人工觀測(cè)時(shí)，對(duì)比視覺(jué)閾值和照度閾值隨照明條件和觀測(cè)員生理、心理影響的變化較大，主觀上必然造成一定的誤差。同時(shí)，氣象能見(jiàn)度是指視野1/2以上的距離[2]，但城市化致使氣象探測(cè)環(huán)境頻頻遭受破壞[3]，受觀測(cè)點(diǎn)周邊建筑物阻擋等，能見(jiàn)度的觀測(cè)甚至存在“死角”。而能見(jiàn)度儀在氣象臺(tái)站的安裝配備已越來(lái)越普遍，能實(shí)時(shí)測(cè)量顯示出一定基線范圍內(nèi)的能見(jiàn)度。因此，觀測(cè)員在目測(cè)氣象能見(jiàn)度時(shí)，應(yīng)盡量參考自動(dòng)設(shè)備的能見(jiàn)度顯示值，保障氣象能見(jiàn)度的準(zhǔn)確性、代表性。

如果觀測(cè)臺(tái)站周圍安裝有自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備，設(shè)備往往就能夠快速、準(zhǔn)確地捕捉不同方向的天氣要素特別是能見(jiàn)度的變化。因此，在前期天氣穩(wěn)定，如果某一個(gè)方向的能見(jiàn)度儀顯示的數(shù)據(jù)出現(xiàn)突變，觀測(cè)員應(yīng)該根據(jù)連續(xù)觀測(cè)的天氣現(xiàn)象、云層、風(fēng)以及濕度等天氣條件分析判斷是否是局地降水、大霧、沙塵暴等復(fù)雜天氣現(xiàn)象的征兆，并持續(xù)監(jiān)視這種變化。因?yàn)榫值亟邓?、平流霧（碎霧、部分霧）、吹沙等復(fù)雜天氣常常會(huì)使那一個(gè)方向的氣象要素發(fā)生突變，特別是南方冬、春季霧生消移動(dòng)速度快，夏季強(qiáng)對(duì)流天氣帶來(lái)的局部強(qiáng)降水致使能見(jiàn)度急劇變化。自動(dòng)設(shè)備基本能提前反映出這些天氣變化，提前預(yù)示天氣現(xiàn)象的產(chǎn)生或消散與否，觀測(cè)員此時(shí)應(yīng)及時(shí)觀測(cè)記錄。例如，2014年2月1日21：42，某測(cè)站觀測(cè)員觀測(cè)能見(jiàn)度2 km，靠近測(cè)站的能見(jiàn)度儀測(cè)量的能見(jiàn)度也基本維持在2 000 m，但測(cè)站東北方向靠海的自動(dòng)站能見(jiàn)度儀顯示能見(jiàn)度卻只有500 m。觀測(cè)員主動(dòng)加強(qiáng)巡視，積極參考能見(jiàn)度儀提供的分鐘實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)加以觀測(cè)判定，及時(shí)準(zhǔn)確地報(bào)告了部分霧這一天氣現(xiàn)象，并將觀測(cè)結(jié)果通報(bào)天氣預(yù)報(bào)等單位，為10 min之后影響測(cè)站的海上平流霧觀測(cè)、服務(wù)保障做好了充足準(zhǔn)備。

3 雨量計(jì)資料輔助觀測(cè)降水強(qiáng)度

降水現(xiàn)象及強(qiáng)度的觀測(cè)，主要靠觀測(cè)員在觀測(cè)場(chǎng)依據(jù)規(guī)范的定性標(biāo)準(zhǔn)目測(cè)獲得，可能存在一定主觀誤差，甚至存在個(gè)別觀測(cè)員觀測(cè)不勤，將降水強(qiáng)度人為減小的現(xiàn)象，不僅大大降低了觀測(cè)質(zhì)量，還將影響氣候資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果，造成無(wú)形的損失。同時(shí)，夏季強(qiáng)對(duì)流天氣時(shí)降水云體移動(dòng)快、降水區(qū)域范圍可能只是局地，觀測(cè)視區(qū)內(nèi)遠(yuǎn)端區(qū)域等的降水及其強(qiáng)度，客觀上僅靠觀測(cè)員目測(cè)是相當(dāng)困難的。目前，大多自動(dòng)站也配有雨量計(jì)，能夠?qū)崟r(shí)輸出小時(shí)、分鐘降水量，快速地顯示出不同區(qū)域的降水量，為觀測(cè)員目測(cè)、準(zhǔn)確地記錄區(qū)域降水現(xiàn)象、降水強(qiáng)度提供很好的依據(jù)。

降水強(qiáng)度若按降水量“≤2.5 m/h為小雨，2.6～8.0 mm/h為中雨，≥8.1 mm/h為大雨”[4]以及“≤0.3 mm/6 min為小雨，0.3～0.8 mm/6 min為中雨，≥0.9 mm/6 min為大雨”[5]的規(guī)定，采用人工觀測(cè)為主，結(jié)合自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行定量判定，將使降水強(qiáng)度的判定更有依據(jù)，也減少了觀測(cè)滯后性。特別是機(jī)場(chǎng)的航空氣象服務(wù)時(shí)，能夠更加及時(shí)、準(zhǔn)確地讓機(jī)組人員、管制人員、預(yù)報(bào)人員了解降落機(jī)場(chǎng)的降水強(qiáng)度，為飛機(jī)安全起降提供決策依據(jù)；同時(shí)，提醒機(jī)場(chǎng)相關(guān)人員考慮跑道是否存在積水，是否會(huì)影響飛機(jī)輪胎與地面的摩擦力以致影響滑跑距離，為道面清理提供科學(xué)依據(jù)，大大提高服務(wù)的質(zhì)量。

4 云高儀資料輔助判定云

各地觀測(cè)站都能接受到氣象衛(wèi)星下發(fā)的豐富的氣象信息，如高空、地面常規(guī)資料以及衛(wèi)星云圖等。如果觀測(cè)員能有效利用這些資料，在每次觀測(cè)前對(duì)影響本地區(qū)的天氣系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤了解，將會(huì)大大提高測(cè)報(bào)技術(shù)質(zhì)量。例如，在夜間，當(dāng)有層狀云覆蓋天空時(shí)，在無(wú)月光和無(wú)天氣現(xiàn)象伴隨的情況下，根據(jù)規(guī)范規(guī)定的夜間測(cè)云方法，有時(shí)很難目測(cè)判斷測(cè)站上空的云狀。如果能借助紅外線云圖，判斷測(cè)站上空及云區(qū)上游的云狀，作為觀測(cè)時(shí)測(cè)云參考依據(jù)[6]，就能避免夜間測(cè)云的盲目性，提高夜間觀測(cè)云的準(zhǔn)確程度。

現(xiàn)在，有些測(cè)站配備了激光測(cè)云儀，最多已能夠探測(cè)出7 000 m以下的3層云高，因而觀測(cè)員除了按照各種云常見(jiàn)的云底高度范圍、當(dāng)?shù)靥卣骷坝^測(cè)經(jīng)驗(yàn)外，還應(yīng)及時(shí)參考器測(cè)實(shí)際值加以判定（圖2），特別是當(dāng)大霧籠罩測(cè)站，大霧底部邊界模糊不清、分離散亂時(shí)，應(yīng)提高云高的目測(cè)水平，保證觀測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確有效。

5 探測(cè)資料輔助判定設(shè)備故障或設(shè)備調(diào)整時(shí)間

由于設(shè)備使用年限、設(shè)計(jì)缺陷、人員操作失誤、天氣或外來(lái)物影響等原因，自動(dòng)觀測(cè)設(shè)備難免出現(xiàn)故障。有些故障會(huì)通過(guò)異常結(jié)果顯示表現(xiàn)出來(lái)。因此，觀測(cè)員可以結(jié)合這些異常數(shù)據(jù)輔助判定自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)自身故障。特別是如果某個(gè)儀器單元數(shù)據(jù)總是長(zhǎng)時(shí)間偏差較大、較小或恒定于一固定值，說(shuō)明儀器故障，該值不可用，觀測(cè)員應(yīng)立即通報(bào)設(shè)備人員進(jìn)行維護(hù)。例如，2011年3月20日9：30，某測(cè)站的能見(jiàn)度儀顯示數(shù)據(jù)一直維持在800 m附近，而人工觀測(cè)的能見(jiàn)度卻有10 000 m，設(shè)備也未出現(xiàn)異常告警，觀測(cè)員經(jīng)過(guò)觀測(cè)對(duì)比綜合氣象要素后認(rèn)為該設(shè)備可能故障或受外來(lái)異物影響，通報(bào)設(shè)備人員到現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)。設(shè)備人員到達(dá)外場(chǎng)后發(fā)現(xiàn)，是能見(jiàn)度儀上小鳥(niǎo)站隊(duì)所致（圖3）。

另外，觀測(cè)員可以充分利用云層、高空?qǐng)D溫度場(chǎng)的變化，及時(shí)調(diào)整觀測(cè)儀器。例如，在初夏或冬季，觀測(cè)員可根據(jù)測(cè)站干濕球溫度表溫度的變化，結(jié)合高空溫度場(chǎng)，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間提前更換地面最高、最低地溫表，避免地溫升高或降低超出溫度表刻度范圍，影響地面觀測(cè)的準(zhǔn)確性[7-8]。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和科技水平的高速發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量也有了更高的期望，對(duì)地面氣象觀測(cè)質(zhì)量提出了更高的要求。雷達(dá)回波、閃電定位儀等提供了強(qiáng)對(duì)流天氣的強(qiáng)度、方位，能見(jiàn)度儀提供了能見(jiàn)度值[9-10]，云高儀提供了實(shí)測(cè)云高，同時(shí)儀器測(cè)量值的異常也為判定設(shè)備是否故障提供了參考。因此，工作人員必須充分利用更多、更準(zhǔn)確的探測(cè)儀器，將多種探測(cè)資料有效地融合與使用，努力學(xué)習(xí)觀測(cè)方法和技巧，不斷提高觀測(cè)水平和質(zhì)量，以提供更及時(shí)、更準(zhǔn)確的服務(wù)。

7 參考文獻(xiàn)

[1] 中國(guó)民用航空局.民用航空氣象地面氣象觀測(cè)技術(shù)手冊(cè)[Z].1999.

[2] 中國(guó)氣象局.地面氣象觀測(cè)規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2003.

[3] 張國(guó)華，關(guān)彥華，郭艷嶺.氣象探測(cè)環(huán)境現(xiàn)狀及保護(hù)措施的探討[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，28（3）：65-70.

[4] 民用航空氣象地面氣象觀測(cè)規(guī)范：AP-117-TM-02R1[S/OL].（2012-02-28）[2018-04-03].http：//www.caac.gov.cn/XXGK/XXGK/GFXWJ/201511/t20151102_8169.html.

[5] 樊壽道.地面觀測(cè)[Z].1996.

[6] 潘艷，曾麗芳，黃映玲.淺談提高云觀測(cè)質(zhì)量的措施[J].中國(guó)科技博覽，2012（17）：305.

[7] 呂紅玉.利用衛(wèi)星氣象信息提高地面測(cè)站測(cè)報(bào)質(zhì)量[J].黑龍江氣象，2005（2）：29.

[8] 黃穎.氣象數(shù)據(jù)質(zhì)量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2012.

[9] 華連生.省級(jí)氣象探測(cè)資料集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2010.

[10] 宋連春，李偉.綜合氣象觀測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展[J].氣象，2008（3）：3-9.