摘 要：不斷加強(qiáng)氣象觀測(cè)站網(wǎng)的建設(shè)，能進(jìn)一步提升氣象部門(mén)對(duì)災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)能力，提高氣象預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率和防災(zāi)減災(zāi)氣象服務(wù)的精細(xì)化水平，這對(duì)加強(qiáng)災(zāi)害性天氣系統(tǒng)的研究和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有十分重要的意義。以四川廣元地區(qū)地面氣象觀測(cè)站網(wǎng)的建設(shè)情況為例，分析了廣元地區(qū)自動(dòng)氣象站的分布情況和各常規(guī)觀測(cè)要素的監(jiān)測(cè)覆蓋情況，討論了目前存在的監(jiān)測(cè)盲區(qū)，提出了站網(wǎng)優(yōu)化建議。

關(guān)鍵詞：廣元地區(qū)；氣象觀測(cè)站網(wǎng)；氣象觀測(cè)要素

中圖分類(lèi)號(hào)：P411 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）07–0-03

在全球變暖的背景下，極端天氣氣候事件多發(fā)、頻發(fā)、重發(fā)。要想提升氣象服務(wù)保障能力，氣象監(jiān)測(cè)是關(guān)鍵的一步[1-2]。加強(qiáng)自動(dòng)氣象站的建設(shè)，對(duì)提高區(qū)域?yàn)?zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)能力、提升防災(zāi)減災(zāi)氣象服務(wù)水平具有十分重要的意義[3-4]。氣象觀測(cè)站網(wǎng)在建設(shè)過(guò)程中有相應(yīng)的業(yè)務(wù)規(guī)范，要考慮諸多因素。不少專(zhuān)家學(xué)者開(kāi)展了氣象站網(wǎng)設(shè)計(jì)的研究，并取得了一系列成果[5-7]。針對(duì)站網(wǎng)優(yōu)化，蘇利軍[8]以呼和浩特地區(qū)為例，指出需在市區(qū)、旅游景點(diǎn)和自然災(zāi)害頻發(fā)的區(qū)域增加多要素區(qū)域自動(dòng)站的建設(shè)。曹久才等[9]分析了北京市門(mén)頭溝區(qū)氣象站優(yōu)化調(diào)整后站網(wǎng)在鄉(xiāng)村振興和精細(xì)化氣象服務(wù)中的實(shí)效，并提出了優(yōu)化措施。

近年來(lái)，為了不斷滿(mǎn)足對(duì)災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品檢驗(yàn)，以及預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)的需要，同時(shí)為農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境、交通等行業(yè)部門(mén)做好專(zhuān)業(yè)氣象服務(wù)，各地氣象部門(mén)按照上級(jí)部署和地方防災(zāi)減災(zāi)需求，持續(xù)加強(qiáng)氣象觀測(cè)站網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行保障，加快實(shí)現(xiàn)氣象“監(jiān)測(cè)精密”目標(biāo)[10]。廣元市位于四川盆地北部邊緣，山地向盆地過(guò)渡地帶，地形復(fù)雜，部分地區(qū)站點(diǎn)建設(shè)過(guò)密，而部分地區(qū)又存在監(jiān)測(cè)盲區(qū)，站網(wǎng)布局存在不合理現(xiàn)象。以廣元地區(qū)為例，對(duì)全市氣象觀測(cè)站網(wǎng)現(xiàn)狀進(jìn)行全面統(tǒng)計(jì)分析，并提出優(yōu)化建議。

1 資料和方法

所用資料來(lái)自廣元市氣象部門(mén)的氣象站點(diǎn)信息資料。用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和ArcGIS軟件開(kāi)展分析研究。

2 廣元地區(qū)地理氣候特征

廣元市隸屬四川省，面積約16 319 km2，轄3區(qū)4縣，共142個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）。廣元市處于四川北部邊緣，山地向盆地過(guò)渡地帶，地勢(shì)北高南低，由北向東南傾斜，山脊相對(duì)高差達(dá)3 200 m。

廣元屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，區(qū)域內(nèi)氣候差異大、類(lèi)型多，季節(jié)變化明顯。廣元市多年平均氣溫整體呈上升趨勢(shì)，多年降雨量呈微弱減少趨勢(shì)，多年日照時(shí)數(shù)呈顯著減少趨勢(shì)。受地形地貌和大氣環(huán)流的共同作用，廣元地區(qū)氣象災(zāi)害頻發(fā)多發(fā)，呈現(xiàn)冬干春旱，初夏雨少，多秋雨，盛夏降水過(guò)于集中，洪澇、伏旱發(fā)生頻率高，沿江河谷多大風(fēng)的氣候特點(diǎn)。因此，對(duì)氣象觀測(cè)站網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化完善，對(duì)提高本地氣象服務(wù)精細(xì)化水平、發(fā)揮氣象防災(zāi)減災(zāi)第一道防線作用非常關(guān)鍵。

3 廣元地區(qū)氣象觀測(cè)站網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀

3.1 廣元?dú)庀蟛块T(mén)氣象站網(wǎng)建設(shè)及分布情況

3.1.1 自動(dòng)氣象站網(wǎng)總體建設(shè)情況

截至2023年底，廣元?dú)庀蟛块T(mén)共建有氣象觀測(cè)站點(diǎn)341個(gè)，平均站間距7.4 km。其中，包括5個(gè)國(guó)家基本氣象站、318個(gè)區(qū)域氣象觀測(cè)站、8個(gè)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站、7個(gè)自動(dòng)土壤水分觀測(cè)站、3個(gè)三維雷電觀測(cè)站、1套S波段新一代天氣雷達(dá)、2套L波段風(fēng)廓線雷達(dá)、1套GNSS/MET站，基本形成了覆蓋地基、空基觀測(cè)的綜合氣象觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

3.1.2 氣象觀測(cè)要素分布狀況

廣元地區(qū)目前的5個(gè)國(guó)家站均有上述6種常規(guī)觀測(cè)要素，在全市318個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站中，有六要素站44個(gè)，四要素114個(gè)，兩要素站51個(gè)，單雨量站109個(gè)。經(jīng)過(guò)測(cè)算可知，雨量要素的站間距約為7.6 km，氣溫要素的站間距約為9.4 km，風(fēng)向風(fēng)速要素的站間距約為10.8 km，濕度和氣壓要素的站間距約為20.2 km。根據(jù)黃亞林等[11]研究得出的“廣元地區(qū)的氣象觀測(cè)站點(diǎn)布局合理間距應(yīng)≤24 km”的結(jié)論，廣元地區(qū)的自動(dòng)氣象站布設(shè)已滿(mǎn)足最低要求。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，利州區(qū)目前有3個(gè)街道辦還未開(kāi)設(shè)氣象站，其他縣區(qū)已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)氣象站的鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）全覆蓋。全市有10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)僅為單雨量站，有24個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)僅有兩要素站，另有53個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)缺乏氣壓濕度要素覆蓋。

3.1.3 廣元地區(qū)重要公路、鐵路、江河等沿線氣象站分布情況

廣元地區(qū)主要高速公路和國(guó)道省道包括京昆高速、恩廣高速、蘭海高速以及部分國(guó)道、省道，沿線建設(shè)氣象站70個(gè)。鐵路有寶成鐵路、蘭渝鐵路、廣達(dá)線和西成高鐵，沿線建設(shè)氣象站32個(gè)。全市水系主要包括嘉陵江、白龍江、清江河、東河和西河，沿線建設(shè)氣象站64個(gè)。廣元地區(qū)主要國(guó)道省道沿線基本均建設(shè)氣象站，且分布較為均勻，僅有個(gè)別地方站點(diǎn)稀疏。高速公路沿線的氣象站相比國(guó)道省道偏稀疏。廣元境內(nèi)鐵路沿線的氣象站相比公路沿線偏少，且有兩條路段基本無(wú)站點(diǎn)；全市主要江河沿線的氣象站點(diǎn)分布較為均勻，旺蒼縣境內(nèi)部分站點(diǎn)分布過(guò)密（圖1）。

3.1.4 廣元地區(qū)主要景區(qū)、林區(qū)氣象監(jiān)測(cè)設(shè)施建設(shè)情況

目前廣元市國(guó)家級(jí)4A以上景區(qū)有22個(gè)。其中，僅有12個(gè)建設(shè)有氣象站，還有10個(gè)未被覆蓋，覆蓋率僅為55%。位于昭化區(qū)的廣元市平樂(lè)旅游區(qū)范圍內(nèi)僅有單雨量站，觀測(cè)要素較為單一。

廣元市現(xiàn)有森林面積780 000萬(wàn)m2，森林覆蓋率達(dá)45.3%。全市現(xiàn)有國(guó)有林場(chǎng)7個(gè)，其森林覆蓋率均接近或超過(guò)90%，市內(nèi)林區(qū)森林覆蓋率高，對(duì)森林防滅火氣象監(jiān)測(cè)和服務(wù)保障的需求較大。廣元市主要林區(qū)均有氣象站覆蓋，但蒼溪縣三溪口國(guó)有林場(chǎng)的自動(dòng)站觀測(cè)要素僅為兩要素，廣元市國(guó)有林場(chǎng)和劍閣縣國(guó)有林場(chǎng)的自動(dòng)站為四要素，未包含濕度等氣象要素。

3.2 廣元地方行業(yè)部門(mén)氣象觀測(cè)設(shè)備建設(shè)情況

當(dāng)前除氣象部門(mén)外，農(nóng)業(yè)農(nóng)村、自然資源、水利、生態(tài)環(huán)境、交通等部門(mén)根據(jù)業(yè)務(wù)需要，自建了許多氣象觀測(cè)設(shè)備，有效彌補(bǔ)了觀測(cè)站網(wǎng)布局密度不夠的短板，但目前各行業(yè)間未完全建立氣象數(shù)據(jù)共享共用機(jī)制。由于存在各部門(mén)站網(wǎng)建設(shè)使用的標(biāo)準(zhǔn)不一，氣象探測(cè)環(huán)境參差不齊，氣象要素觀測(cè)精度、頻率也有差別。此外，由于數(shù)據(jù)接口、報(bào)文格式不統(tǒng)一，目前尚未完全實(shí)現(xiàn)各部門(mén)、各行業(yè)氣象數(shù)據(jù)共用共享，且從不同渠道接收的氣象數(shù)據(jù)有明顯差異，氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警能力不足，影響了氣象服務(wù)效果。

4 廣元地區(qū)氣象監(jiān)測(cè)盲區(qū)分析

由于廣元地區(qū)的自動(dòng)氣象站布設(shè)密度已滿(mǎn)足基本要求，因此，以目前廣元地區(qū)各常規(guī)氣象要素的分辨率為基礎(chǔ)，探討在當(dāng)前布站密度下各常規(guī)氣象要素的監(jiān)測(cè)盲區(qū)。根據(jù)各常規(guī)氣象要素的站網(wǎng)密度值，將其換算為經(jīng)緯度間距，據(jù)此畫(huà)出廣元市各常規(guī)氣象要素的氣象站分布經(jīng)緯網(wǎng)圖（圖2）。

由圖2a可知，全市部分網(wǎng)格內(nèi)站數(shù)過(guò)密，如青川縣喬莊鎮(zhèn)一個(gè)網(wǎng)格內(nèi)有5個(gè)氣象站。部分網(wǎng)格內(nèi)無(wú)氣象站，存在監(jiān)測(cè)盲區(qū)。各縣區(qū)含雨量要素的氣象站分布最均勻的是昭化區(qū)，其次是劍閣縣和朝天區(qū)，分布最不均勻的是青川縣，該縣氣象站分布過(guò)密集和過(guò)稀疏的問(wèn)題尤為突出。從全市范圍來(lái)看，雨量要素的監(jiān)測(cè)盲區(qū)主要位于青川縣西部、利州區(qū)西部、旺蒼縣中部等地區(qū)。

由圖2b可知，各縣區(qū)氣溫要素分布最均勻的是朝天區(qū)，其次是蒼溪縣，分布最不均勻的是利州區(qū)和青川縣。從全市范圍來(lái)看，該要素監(jiān)測(cè)盲區(qū)主要位于青川縣西部、利州區(qū)西部、旺蒼縣中北部，以及蒼溪縣和昭化區(qū)相鄰地區(qū)。

由圖2c可知，各縣區(qū)風(fēng)向風(fēng)速要素分布最均勻的是朝天區(qū)，其次是劍閣縣，分布最不均勻的是青川縣。從全市范圍來(lái)看，監(jiān)測(cè)盲區(qū)主要位于青川縣西部、利州區(qū)西部、旺蒼縣中北部、昭化區(qū)中部、劍閣縣西北部，以及蒼溪縣和昭化區(qū)相鄰地區(qū)。

由圖2d可知，各縣區(qū)濕度氣壓要素分布最均勻的是昭化區(qū)，其次是利州區(qū)，分布最不均勻的是蒼溪縣。從全市范圍來(lái)看，監(jiān)測(cè)盲區(qū)主要位于利州區(qū)西部和東部、朝天區(qū)北部、旺蒼縣西部和東部、劍閣縣西北部和南部，以及蒼溪縣中部。

5 防災(zāi)減災(zāi)和氣象服務(wù)需求

廣元市是四川省自然災(zāi)害最為嚴(yán)重的市州之一，受氣候復(fù)雜多變的影響，近年來(lái)自然災(zāi)害呈易發(fā)、多發(fā)、頻發(fā)、突發(fā)之勢(shì)，氣象災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)關(guān)注度不斷加大。根據(jù)最新氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查區(qū)劃圖（圖略），全市的暴雨、高溫等致災(zāi)危險(xiǎn)性空間分布不均，高危險(xiǎn)性地區(qū)對(duì)主要災(zāi)害氣象服務(wù)的需求強(qiáng)烈。為了助推廣元建設(shè)川陜甘接合部現(xiàn)代化中心城市，提升城市氣象災(zāi)害防御水平，強(qiáng)化農(nóng)業(yè)、交通、生態(tài)等行業(yè)氣象保障服務(wù)，需要加強(qiáng)氣象監(jiān)測(cè)站網(wǎng)的建設(shè)和數(shù)據(jù)收集。

6 廣元地區(qū)氣象觀測(cè)站網(wǎng)優(yōu)化建議

綜合考慮天氣氣候預(yù)測(cè)評(píng)估、重要災(zāi)害防治、行業(yè)氣象服務(wù)需求，結(jié)合廣元地面氣象觀測(cè)網(wǎng)水平分辨率現(xiàn)狀，同時(shí)兼顧全市人口分布、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展情況及地形地貌特征，通過(guò)改造升級(jí)設(shè)備、完善監(jiān)測(cè)要素、新建站點(diǎn)等方式優(yōu)化氣象觀測(cè)站網(wǎng)，使地面氣象觀測(cè)站網(wǎng)更加精密、科學(xué)。

6.1 進(jìn)一步優(yōu)化氣象站網(wǎng)密度

在氣象監(jiān)測(cè)盲區(qū)和氣象致災(zāi)危險(xiǎn)性較高的區(qū)域增加站點(diǎn)建設(shè)或升級(jí)設(shè)備。由于廣元市區(qū)仍有3個(gè)街道范圍內(nèi)無(wú)氣象監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，因此，全市各主城區(qū)要加強(qiáng)多要素站點(diǎn)建設(shè)密度。同時(shí)，應(yīng)在全市主要旅游景區(qū)和重要公路、鐵路沿線應(yīng)補(bǔ)充氣象監(jiān)測(cè)站點(diǎn)。建議在原有基礎(chǔ)上再建設(shè)約100個(gè)自動(dòng)氣象站，并根據(jù)各要素站點(diǎn)分布情況和專(zhuān)業(yè)氣象服務(wù)需求，進(jìn)一步確定具體建設(shè)的自動(dòng)氣象站要素類(lèi)型，同時(shí)逐步升級(jí)改造使用年限較長(zhǎng)和要素單一的站點(diǎn)，使氣象觀測(cè)站網(wǎng)布局更加精密，運(yùn)行更加穩(wěn)定，進(jìn)一步提升鄉(xiāng)鎮(zhèn)精細(xì)化預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和氣象服務(wù)專(zhuān)業(yè)化水平[12-13]。

6.2 建立氣象探測(cè)統(tǒng)籌發(fā)展協(xié)調(diào)機(jī)制

加強(qiáng)監(jiān)管指導(dǎo)并建立氣象探測(cè)統(tǒng)籌發(fā)展協(xié)調(diào)機(jī)制。由氣象部門(mén)牽頭，會(huì)同有關(guān)部門(mén)編制印發(fā)氣象探測(cè)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)和站網(wǎng)布局方案，建立協(xié)調(diào)機(jī)制。氣象部門(mén)加強(qiáng)氣象探測(cè)行為的監(jiān)管和指導(dǎo)，全面梳理各部門(mén)氣象觀測(cè)站網(wǎng)，逐步將各部門(mén)氣象探測(cè)設(shè)施分類(lèi)納入國(guó)家氣象觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，應(yīng)在項(xiàng)目立項(xiàng)環(huán)節(jié)征求氣象部門(mén)意見(jiàn)，考慮氣象探測(cè)設(shè)施統(tǒng)籌建設(shè)要求，并將其他行業(yè)開(kāi)展氣象探測(cè)行為納入行政許可，由氣象部門(mén)審批或者備案。在數(shù)據(jù)資源管理方面，由國(guó)家數(shù)據(jù)資源管理部門(mén)牽頭，氣象部門(mén)制定氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和資料匯交共享標(biāo)準(zhǔn)、共享清單，建立部門(mén)間氣象監(jiān)測(cè)信息資源共享機(jī)制。

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