浅谈气象观测与计算机运用

摘要：近几年，我国气象灾害多发，频发。为了加强对灾害天气的监测，以便更准确地预报天气，山西省气象局增强了观测力度,在全省范围内增加各类需求的气象观测自动站，增加了气象雷达数量,加大气象观测密度。随着气象观测设备不断增加,致使气象观测数据骤增,因此保障数据传输的稳定性(包括到报率、及时率、误码率等)成为气象部门的一个关注议题。而地面气象观测也是气象观测的一个重要部分,其中的人工目测与器测项目一样,都是一种统一技术的规范行为,在地面气象观测项目中也有着非常重要的地位,准确的目测能为天气预报和气候分析以及科学研究等提供重要的科学依据。

关键词：气象观测计算机操作传输数据共享

中图分类号： P42 文献标识码： A

一．地面气象观测概况

1.1地面气象观测内涵

地面观测是指，在各种地面观测平台上，用仪器及目力对气象要素和天气现象进行测量和观察的方法和技术。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。国家基本站每天进行2时、8时、14时、20时四次观测，昼夜守班。除此还要根据需要增加观测项目和次数。高空气象观测借助仪器对自由大气中各高度的气象状况进行观察和测定。观测项目有空气温度、湿度、气压和风等。主要的探测工具有无线电探空仪和测风气球，以及气象飞机、气象火箭和气象卫星等。

1.2地面气象观测的发展进程

地面气象观测是气象观测中开始最早、发展最普遍的一类。在没有气象仪之前，全凭目力（风、云和各种可见现象）和感觉（干、湿、冷、热）判定。在气象仪发展的基础上，17~18世纪欧洲陆续组建了气象观测网。至19世纪末，随着通信网络的发展，基本建成了系统的气象台站网。此后，由于各种气象仪器的创新和新技术的应用，常规观测逐渐向自动化遥测过渡。

1.3遥感与地理信息系统技术的应用

随着卫星遥感技术的发展，利用遥感影像及通过卫星影像解译技术，对于开展农业气候资源，尤其是为山地农业气候资源、区域分布界限及旱涝等灾害的时空分布规律的研究提供了有利条件，在很大程度上克服了常规战网和山区气候资料不足的缺点，并大大提高了农业气候地域规律研究的准确性。因此，使农业气候资源和灾害分布规律及农业气候区划地域界限研究更加符合自然客观规律。

地理信息系统是对地理环境有关问题进行分析和研究的重要手段。它利用计算机建立地理数据库，将地理环境的各要素，包括它们的地理空间分布状况和所具有的属性数据，进行数字存储，发展各种分析和处理功能，建立有效的数据管理系统。通过对多要素的综合分析，方便快速地获取信息，满足应用或研究的需要，并能用图形和数字的方式表示结果。农业气候要素的地域分布规律与下垫面的地理环境要素有密切的关系，因此，应用地理信息系统技术进行农业气候资源、灾害、生物生态适应性、生产力等区域分布规律的研究，能够快速、准确地处理大量数据，并能同空间位置联系在一起，迅速而客观地给出我们所需要的图形。

二：常规气象观测报文传输

随着气象业务的快速发展，气象资料种类越来越多，气象数据流量越来越庞大，传输时效要求越来越高，分钟级的数据越来越密集。另一方面，资料传输环节、流程之复杂，使得任何一个环节出现故障，都能使资料不能上传成功。面对气象资料的传送及时性要求极高，数据监控以及维护人员在排除故障确保资料的及时上传上具有极大的时间精神压力。有时为了分秒必争，连最原始的电话抄报方式也要用上。

2.1气象电报之地面报传输时限的规定

基本地面天气报告定为每六小时进行一次数据的全球交换。基本地面天气报告编报时间分别为国际时的00、06、12、18时。

2.2网络数据流程

省中心负责收集省内各台站的气象数据，经省中心多个环节后上传至国家局和省级最终用户。资料经由台站测报软件将报文通过省内宽带网络传送到省中心，再经本地常挂作业打包处理程序进行每1分钟打包至业务软件上传送口目录。一方面该上传接口目录会在时效内通过软件将资料上传给国家局服务器，资料成功上传至国家局后，会在目录下形成日志文件，值班员可以通过查看日志得到资料传输情况；另一方面该接口目录会将资料直接进行省内分发，传送给省级最终用户（预报员）接受。服务器除了将资料发送给资料使用者外，还会将资料发送到实时资料文件服务器进行实时资料入库储存。此外，服务器还需要将资料发送至临时存储文件服务器，以便资料的临时备份。在进行实时资料入库储存的同时，还将资料传到历史资料文件服务器进行归档处理。

当省内观测站与省中心线路出现故障的时候，为了分秒必争地满足业务时效的需求，不得不进行电话抄报。值班员通过电话记录气象数据后，经手工编辑进中心报房微机转报系统，通过该系统将资料传输到目录中。同样通过本地定时作业打包处理程序每1分钟打包至上传接口目录转发到资料使用者。为国家局收集全国各省的气象数据后，一方面将全国的气象数据广播至各省，再由省中心传输给省级最终用户。

2.3总概气象观测报文传输

气象资料除了地面资料外，还包括探空、城市空气质量、紫外线预报、酸雨资料、雷达图、闪电定位资料、大气成分资料等。每种资料都有各自的时效规定。由于资料的增加，传输流程越来越复杂，流程涉及的单位和环节随之增加，环环想扣，任何一个环节出现问题，都能影响资料的传输，整体出现故障几率也随之上升。24小时日夜轮流坚守的值班员的精神压力越来越大，也不可避免地造成部分信息传输时效满足不了业务要求。所以，传输业务流程的调整和优化非常必要。还有更多的气象科研人员在研究解决业务流程的调整和优化问题，较大地提高了传输时效，取得了很好的业务效果。

三:气象系统数据共享

科学数据共享的总体技术框架主要由三大部分构成：科学数据共享标准化体系、科学数据中心和科学数据共享服务网。科学数据共享服务网主要考虑科学技术的主要领域，选择牵头单位，支持拥有本领域有关数据的部门、单位建立数据库和网站，借助国际互联网和其他公用网络，整合国内外相关数据资源，形成统一的数据共享服务网，最大限度地为政府部门、科技教育界和社会提供服务。各领域科学数据共享服务网之间通过网上链接，形成科学数据共享服务网络体系。科学数据共享服务网采用逻辑上集中、物理上分布的建库和运行服务模式，有若干数据中心和一系列主体数据库构成，并基于主体数据库，加工和集成针对不同用途的数据产品，进而建立一个网络环境。中国气象科学数据共享服务网是气象科学数据共享服务的主平台，是大气科学领域的网上服务中心。它于2001年底开始建设，最先建设完成的是基本气象资料服务分节点网站，随后，该网站逐渐成为气象科学数据共享服务窗口。2003年初开始全面启动中国气象科学数据共享服务网主节点和其他分节点建设。

地球大气中的各种天气现象和天气变化都与大气运动有关，而大气运动在空间和时间上具有很宽的尺度谱。在研究与天气和气候有关的大气运动中，都涉及到如何处理大量的表征大气状态的气象数据。气象作为数学、物理学等多科学的综合领域，是最早进入信息时代的高科技部门，也是始终处于信息革命和技术革命前沿的科学，这也是气象预报科技中所使用的计算机始终是当期世界计算机中速度最快、性能最稳定、存储量最大的一流机器的原因所在。每一个观测数据的获得和每一份预报信息的制作都与卫星、雷达、自动气象站、计算机等高科技技术密不可分，每天数以百兆计的资料信息必须依靠通讯卫星和计算机进行处理、管理和分发。气象数据一般可分为格点资料和台站资料。台站数据一般是用观测仪器测量到的最原始的文本数据；格点资料基本上是一个要素形成一个数据文件，每个文件由若干各二维数据组成，一个数组为某个时间某一垂直层次上的全球或半球或某个区域的要素。而从时间尺度上看，天气是指某一瞬时或某一短时间内大气中气象要素和天气现象的综合；而气候是一个历史的概念，它和特定的时间阶段相联系，某一时间段的气候状态是指这一时段气候系统各属性的平均统计特征。而气候资源信息的主体就是气象数据。

结论：

随着信息时代的发展，计算机的普及程度，气象观测逐渐趋于数据化，网络实现数据的共享与及时传输。但对于传统的目力测量，也不能就此搁置，在关键的时候，发挥作用。亦随着科技的发达，计算机的升级，我们所观测到的数据更为准确切实，要有效地利用，并且不断地更新、创新。