试议地面气象观测技术

[摘 要]地面气象观测用目力和借助仪器对云和近地面的大气状况及其变化进行连续的系统的观察和测定。本文就气象观察的基本问题和内容做简要论述。

[关键词]气象；观测；地面

中图分类号：TD989 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0266-01

地面气象观测用目力和借助仪器对云和近地面的大气状况及其变化进行连续的系统的观察和测定。观测项目有大气压力、空气温度、湿度、地表温度、地中温度、风、降水、云量、云状、能见度、辐射、日照、蒸发、积雪、电线积冰等天气现象。除气压外，地面气象观测都在观测场内进行。下面做简要论述。

一.地面气象观测内容

1.天气观测

为天气分析和预报提供天气绘图报资料，可用作国内和国际上气象情报交流。定时天气绘图报的观测时间为北京时2时、8时、14时、20时每日四次，或8时、 14时、20时每日三次。有的台站在北京时5时、11时、17时、23时进行补充绘图天气观测。在有台风季节，受台风系统影响的地区要进行台风天气报告的加密观测。

2.气候观测

为气候分析研究积累资料而进行的观测。观测时次和项目由各国自定，中国气象部门规定，气候观测时次和定时天气观测一致、气候资料每日以北京时20时为日界，根据温度、湿度、气压、风、降水、日照等自记仪器的记录，整理每小时的读数值，统计合计量、挑选24小时内最高最低值，月终和年终统计地面气象观测月报表和年报表。

3.其它观测

为了适应某些专业或任务的需要而进行的观测，如：为了向民航系统提供航线气象情报，有些台站承担了每小时（或每半小时）观测一次的航空天气报告观测；遇有雷暴大风、恶劣能见度等天气时，还需进行不定时的危险天气报告观测。

3.1 气温的测量

气温是指衡量空气冷热程度的量，表示空气分子运动的平均动能。用摄氏度（t）表示，也有用华氏度（F）表示的，理论研究工作中常用绝对温度（T）表示，其间换算关系为：t=5/9（F─32）；t=T─273.15。气温一般指距地面1.25─2.0米处的大气温度。测量时，为了防止太阳辐射对测值的影响，测温仪器必须放在百叶箱或防辐射罩内，还要满足测量元件有良好的通风条件。

3.2 湿度的测量

湿度表示空气中水汽的含量或干湿程度，在气象观测中常用水汽压、相对湿度和露点温度三种物理量表示。

1）水汽压（e）：是水汽在大气总压力中的分压力。它表示了空气中水汽的绝对含量的大小，以毫巴为单位。空气吸收水汽有一定限量，达到了限量就不再吸收，这个限量叫“饱和点”。空气中水汽达到饱和点时的水汽压，称为饱和水汽压（或称最大水汽张力）。饱和水汽压是温度的函数，随温度升高而增大。在同一温度下，纯冰面上的饱和水汽压要小于纯水面上的饱和水汽压。

2）相对湿度（rh）：湿空气中实际水汽压e与同温度下饱和水汽压E的百分比，即rh =（e/E）* 100%。相对湿度的大小能直接表示空气距离饱和的相对程度。空气完全干燥时，相对湿度为零。相对湿度越小，表示当时空气越干燥。当相对湿度接近于100%时，表示空气很潮湿，越接近于饱和。

3）露点（或霜点）温度：指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。形象地说，就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。露点温度本是个温度值，可为什么用它来表示湿度呢？这是因为，当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点温度相同；当水汽未达到饱和时，气温一定高于露点温度。所以露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。

3.3 云的观察

云是悬浮在大气中的大量小水滴和（或）冰晶微粒组成的可见聚合体。常规气象观测要测定云状、云量和云高。

云状：主要指云的外形特征的不同形态。由于云的形成原因不同，引起外形特征的差异，分成积状云、层状云和波状云。积状云的形成主要是不稳定大气的对流运动，云中气流垂直速度很大，常有几米/秒甚至20米/秒以上。云体孤立、分散，垂直伸展与其水平扩散范围具有同一个数量级。常见的积云和伴有雷电现象的积雨云就是积状云；层状云由大范围系统性缓慢上升运动形成，多发生在锋面、气旋或低槽的气流辐合区，云层范围宽广，均匀幕状，无明显起伏的连续云层，典型的层状云有雨层云、高层云和卷层云三种；波状云是由于空气的波状运动和湍流混合 .

云量：云量多少，全凭目测云块占据天空的面积来估计。因为是目测，当然并不十分准确，但也没有更好的办法，全世界的气象站至今还是用这种目测方法估计云量。天气预报广播中的晴、少云、多云和阴，就是根据云量的多少划分的。通常将整个天空划分为10等份，碧空无云或被云遮蔽不到0.5份时，云量为“0”；云遮盖天空一半时，云量为“5”。云量多时，应估计露出的青天，再推算出云量。云量少时，则直接估计云所遮蔽天空的份数，如云块占全部天空的1/10时，云量为“1”；云块占天空2/10时，云量为“3”，余类推。天空无云，或者虽有零星云层，但云量不到2成时称为晴；低云量在8成以上称为阴；中、低云的云量为1-3，高云的云量为4-5时，称为少云；中、低云的云量为4-7，高云的云量为6-10时，称为多云。一般说来，当天空被云掩蔽，颜色发白，地上东西显得明亮时，这种云较高。相反，云色呈灰或灰黑色，显得阴沉，这种云则较低。移动慢的云较高，移动快的云较低。

云高：指云底距地面的垂直距离。通常用目力估计，也可用气球、云幕灯，激光测云仪测定。

3.4 降水量的测量

在一定时段内，从云中降落到水平地面上的液态或固态（经融化后）降水，在无渗透、蒸发、流失情况下积聚的水层深度，称为该地该时段内的降水量，单位为毫米。在气象上通常用某一段时间内降水量的多少来划分降水强度。最常用的对降雨的分类方法是按降水量的多少来划分降雨的等级。根据国家气象部门规定的降水量标准，降雨可分为小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨六种。

二.气象观察中的问题

1.有关变化中的云状的问题

云的变化虽然瞬息万变，但是通常也是有规可循的。对于一些典型的云状的变化，观测员一般不会产生误记，漏记。而以下三种情况，是最容易产生问题的：

①云的成因不明，变化不规律，无法根据经验对其做出正确判断；

②多个层次的云同时存在，或仅能从云缝中窥见上层云，却无法对云状做出有效判断；

③云码编报无规律可循，仅以定时观测时的云状编码。

2.关于蒸发量值产生误差的原因

我们在对于蒸发量的研究中发现，影响蒸发量的因素有很多。但是经过归纳和总结我们不难看出，在众多因素中，风速和日照时数是最主要因子。温度和湿度次之。而蒸发速度在温度饱和差大，温度高、风速大的情况下变快。反之，则慢。

3.关于仪器的原因

在目前各地气象站使用的测量蒸发的设备中，E-601B型蒸发器由于器口面积大，安装高度低，其测量结果受自然因素影响较小。相比之下，另外一种测量仪器――小型蒸发器，受自然因素影响较大。 当有强降雨产生时，雨水落到蒸发器内会使蒸发器内的水溅出，导致所测得的蒸发量值偏大。同时，如果不及时从蒸发器中取水，也会导致蒸发器内的水外溅，甚至溢出，后果十分严重。

解决问题的办法

1.要求观测员在工作中端正态度，增强责任心。工作细致，绝不敷衍了事。敢于提出疑问和承担责任。2.要求观测员加强地面气象观测相关知识的学习，熟练掌握云的生成和变化原理，同时培养在实际工作中的分析、应变和判断能力。3.增强对气象观测方面新技术的学习和应用，提高观测的精准度和实效性。

地面气象观测工作，是气象工作中非常重要的环节。是一门理论性强，实际操作复杂，不断变化和发展的学科。本文只是就笔者工作中发现的问题进行简要阐述，并提出并不成熟的解决对策和建议。要想切实做好地面气象观测工作，促进其进步和发展，需要我们全体从业人员的不懈努力。我们要在不断地学习和实践中总结经验和教训，使这项工作的相关知识日趋丰富和完善。