地面气象观测基础知识.ppt
2023/11/12,1,地面气象观测规范,地面气象测报基础知识,地面气象观测规范目录,第1章 地面气象观测组织工作,定义：气象观测是气象业务工作的基础。地面气象观测是气象观测的重要组成部分，它是对地球表面一定范围内的气象状况及其变化过程进行系统地、连续地观察和测定，为天气预报、气象情报、气候分析、科学研究和气象服务提供重要的依据。地面气象观测规范是从事地面气象观测工作的业务规则和技术规定，观测工作中必须严格遵守。地面气象观测仪器和业务软件的技术、操作手册是对本规范的必要补充，编制时必须以观测规范为依据。地面气象观测人员在认真贯彻执行本规范的同时，也要熟练掌握地面气象观测仪器和业务软件的技术、操作手册中的有关内容。,地面气象观测资料的四性1,地面气象观测获取的资料必须具有代表性、准确性、比较性。连续性。代表性-观测记录不仅要反映测点的气象状况，而且要反映测点周围一定范围内的平均气象状况。准确性-观测记录要真实地反映实际气象状况。地面气象观测使用的气象观测仪器性能和制订的观测方法要充分满足本规范规定的准确度要求。,地面气象观测资料的四性2,比较性-不同地方的气象台站在同一时间观测的同一气象要素值，或同一个气象台站在不同时间观测的同一气象要素值能进行比较，从而能分别表示出气象要素的地区分布特征和随时间的变化特点。地面气象观测在观测时间、观测仪器、观测方法和数据处理等方面要保持高度统一。连续性站址变动将导致数据缺乏连续性,1.1 观测的分类、方式和任务,地面气象观测台站按承担的观测业务属性和作用分为国家基准气候站国家基本气象站国家一般气象站无人值守气象站承担气象辐射观测任务的站，按观测项目的多少分为一级站、二级站和三级站。三级站：总辐射,1.1.2 观测方式,地面气象观测分为人工观测人工目测和人工器测。自动观测两种方式,1.1.3 观测任务,基本任务是观测、记录处理和编发气象报告。积累气候资料进行定时气象观测。自动观测项目每天进行24次定时观测；人工观测项目昼夜守班站每天进行02、08、14、20时四次定时观测白天守班站每天进 行08、14、20时三次定时观测。基准站使用自动气象站后仍然保留二十四次人工定时观测。制作天气预报提供气象实况资料进行天气观测，并按规定的种类和电码及数据格式编发各种地面气象报告。,(3)进行国务院气象主管机构根据业务新增项目观测(4)按省、地、县级气象主管机构的规定，进行自定项目和开展气象服务所需项目的观测。(5)经省级气象主管机构指定的气象站，按规定的时次、种类和电码，观测、编发定时加密天气观测报告、不定时加密雨量观测报告和其他气象报告。,观测任务（续）,(6)按统一的格式和规定统计整理观测记录，进行记录质量检查，按时形成并传送观测数据文件和各种报表数据文件。(7)按有关协议观测、编发定时航空天气观测报告和不定时危险天气观测报告。(8)对出现的灾害性天气及时进行调查记载。,1.2 观测项目,各台站均须观测的项目：云、能见度、天气现象、气压、空气的温度和湿度、风向和风速，降水、日照、蒸发、地面温度、雪深由国务院气象主管机构指定台站观测的项目：浅层和深层地温、冻土、电线积冰、辐射、地面状态由省级气象主管机构指定台站观测的项目：雪压,1.3 观测程序,自动观测方式观测程序每日日出后和日落前巡示观测场和仪器设备，具体时间，各站自定，但站内必须统一；正点前约10分钟查看显示的自动观测实时数据是否正常；00分，进行正点数据采样；00-01分，完成自动观测项目的观测，并显示正点定时观测数据;,01-03分，向微机内录入人工观测数据按照各类气象报告的时效要求完成各种定时天气报告和观测数据文件的发送。,各类气象资料传输时限要求,资料内容 及时报 逾限报 缺报 正点地面气象要素数据 HH+7 HH+7HH+30 HH+30日地面气象要素数据 每日20:01-20:45日照数据 每日20:01-23:452013年4月3起执行,1.3.2 人工观测方式观测程序,一般应在正点前30分钟左右巡视观测场和仪器设备，尤其注意湿球温度表球部的湿润状况，做好湿球溶冰等准备工作；45-60分观测云、能见度、空气温度和湿度、降水、风向和风速、气压、地温、雪深等发报项目，连续观测天气现象；雪压、冻土、蒸发、地面状态等项目的观测可在40分至正点后10分钟内进行；日照在日落后换纸，换其他自记纸的时间由省级气象主管机构自定；电线积冰观测时间不固定，以能测得一次过程的最大值为原则；观测程序的具体安排，台站可根据观测项目的多少和观测仪器的布设状况确定，但气压观测时间应尽量接近正点，全站的观测程序必须统一，并且尽量少变动。,1.3.2 人工观测方式观测程序,40-45分:地温、冻土；45-48分:云、能、天；48-51分:温度、湿度；51-54分:降水量54-56分:风；56-58分:气压；58-03分:计算、编发报；03-10分:蒸发、日照。,1.4 时制、日界和对时,时制 人工器测日照采用真太阳时，辐射和自动观测日照采用地方平均太阳时，其余观测项目均采用北京时。日界 人工器测日照以日落为日界，辐射和自动观测日照以地方平均太阳时24时为日界，其余观测项目均以北京时20时为日界。,1.4.3 对时,台站观测时钟采用北京时。实时上传数据均采用世界时。使用自动气象站的台站以自动气象站采集器的内 部时钟为观测时钟；采集器与计算机每小时自动对时一次，保持两者时钟同步；值班员每天19时正点检查屏幕显示的采集器时钟，当与电台报时的北京时相差大于30秒时，在正点后按自动气象站操作手册规定的操作方法调整采集器的内部时钟。未使用自动气象站的台站，观测用钟表要每日19 时对时，保证误差在30秒之内。避开正点对时,1.5 地面气象观测员,应经过系统业务技术培训，取得省级或以上业务主管部门认定的地面气象观测业务岗位资格。应熟练掌握地面气象观测技术，严守观测值班纪律，密切监视天气演变，坚持实事求是，不得涂改、伪造观测记录，积极、认真地按本规范的要求完成观测任务。地面气象观测员负责观测仪器和场地的日常维护，时刻保持仪器和场地处于良好状态。,地面气象观测员在每次观测时，要及时、认真地填写地面观测簿和向微机终端输入人工观测记录，并应按规定的数据格式和编码规定按时发送气象观测数据，进行资料预审和编制报表。地面气象观测员应积极参加业务主管部门组织的专项业务技术进修培训，不断掌握新的观测业务技术知识和新仪器的使用维护方法。地面气象观测员应积极参加业务主管部门定期组织的考核。,2.1 观测场环境条件要求,(1)观测场应设在能较好地反映本地较大范围的气象要素特点的地方，避免局部地形的影响。观测场四周必须空旷平坦，避免建在陡坡、洼地或邻近有丛林、铁路、公路、工矿、烟囱、高大建筑物的地方。避开地方性雾、烟等大气污染严重的地方。观测场四周障碍物的影子应不会投射到日照和辐射观测仪器的受光面上，在日出日落方向障碍物的高度角不超过5度，附近没有反射阳光强的物体。(2)在城市或工矿区，观测场应选择在城市或工矿区最多风向的上风方。(3)观测场的周围环境应符合中华人民共和国气象法和中国气象局令第7号气象探测环境和设施保护办法,对外的保护标准,对气象部门内部建筑的要求,1.观测场围栏距障碍物最近点的距离与障碍物最高点的比值大于等于10倍。2.从观测场围栏距离障碍物最近点看，障碍物的水平最大遮挡角度小于等于22.5度。3.从观测场围栏距相邻两个障碍物的最近处看，两障碍物无遮挡间距的水平视宽角应大于等于22.5度。4.相邻障碍物之间最近距离应大于30米。,2.2 观测场,(1)观测场一般为与周围大部分地区的自然地理条件相同的25米25米的平整场地；确因条件限制，也可取16米（东西向）20米（南北向）；需要安装辐射仪器的台站，可将观测场南边缘向南扩展10米。(2)要测定观测场的经纬度（精确到分）和拔海高度（精确到0.1米），其数据刻在石桩上，埋设在观测场内的适当位置。围栏外2米与观测场同植被。,(3)观测场四周一般设置约1.2米高的稀疏围 栏，围栏所用材料不宜反光太强。场地应平整，保持有均匀草层（不长草的地区例外），草高不能超过20厘米。对草层的养护，不能对观测记录造成影响。场内不准种植作物。(4)为保持观测场地自然状态，场内铺设米宽的小路（不用沥青铺面），只准在小路上行走。有积雪时，除小路上的积雪可以清除外，应保护场地积雪的自然状态。,(5)根据场内仪器布设位置和线缆铺设需要，在小路下修建电缆沟或埋设电缆管，用以铺设仪器设备线缆和电源电缆。电缆沟（管）应做到防水、防鼠，并便于铺设和维护。(6)观测场的防雷必须符合气象台（站）防雷技术规范（QX4-2000）的要求。,2.3 观测场内仪器设施的布置,观测场内仪器设施的布置要注意互不影响，便于观测操作。具体要求：(1)高的仪器设施安置在北边，低的仪器设施安置在南边；(2)各仪器设施东西排列成行，南北布设成列，相互间东西间隔不小于4米，南北间隔不小于3米，仪器距观测场边缘护栏不小于3米；(3)观测场围栏的门一般开在北边，仪器设备紧靠东西向小路南侧安设，观测员应从北面接近观测仪器；(4)辐射观测仪器一般安装在观测场南边，观测仪器感应面不能受任何障碍物影响。,(5)因条件限制不能安装在观测场内的辐射观测仪器,总辐射、直接辐射、散射辐射、日照以及风观测仪器可安装在天空条件符合要求的屋顶平台上，反射辐射和净全辐射观测仪器安装在符合条件的有代表性下垫面的地方。观测场内仪器的布置可参考图2.1。仪器设备安装和维护、检查按表2.1的要求进行。北回归线以南的地面气象观测站观测场内设施的布置可根据太阳位置的变化进行灵活掌握，使观测员的观测活动尽量减少对观测记录代表性和准确性的影响。,仪器高度,2.4 站址迁移及对比观测要求,(1)基准站、基本站、一般站站和辐射站站址的迁 移必须报国务院气象主管机构审批。(2)为取得全年完整的观测资料，在旧站址的观测 记录应持续到12月31日，新站址的正式观测记录应从1月1日开始。(3)为了解站址迁移前后观测资料序列的非均一性 程度，提供正确使用迁站前后观测资料的依据，凡新旧两地水平距离超过2000米、或海拔高度差在100米以上、或地形环境有明显差异者，迁站时须在新旧站址同时进行对比观测。对比观测可在迁站前进行，也可在迁站后进行。(4)对比观测项目为自动气象站全部要素。对比观测的时间，为1整年。(5)对比观测资料应统计整理成月报表，并上报存档。,地面气象观测仪器,3.1 地面气象观测仪器的一般要求应具有国务院气象主管机构业务主管部门颁发的使用许可证，或经国务院气象主管机构业务主管部门审批同意用于观测业务；准确度满足规定的要求；可靠性高，保证获取的观测数据可信；仪器结构简单、牢靠耐用，能维持长时间连续运行；操作和维护方便，具有详细的技术及操作手册。,地面气象观测仪器,地面气象观测仪器设备应按规定进行校验和检定，气象台站不得使用未经检定、超过检定周期或检定不合格的仪器设备。地面气象观测仪器设备应经常维护和定期检修，保证在规定的检定周期内仪器保持规定的准确度要求。,为什么要观云,云的生成、外形特征、量的多少、分布及其演变，不仅反映了当时大气的运动、稳定程度和水汽状况等，而且也是预示未来天气变化的重要征兆之一。正确观测、分析云的变化，是了解认识大气物理状况，掌握天气变化规律的一个重要因素。,云的形成和演变和天气有着密切的联系：大量的高云出现，常常与大范围的天气系统，如气旋、锋面活动，有密切联系。夏季积云状高积云（堡状、絮状）云的出现，也常是雷雨天气的前兆。对航空也很重要人工影响天气中，要根据云的性质来决定所采取的方法。如人工降雨或人工消雹,形成云的基本过程,云的形成过程就是空气中的水汽由各种原因达到过饱和而发生凝结或凝华的过程。形成云的条件=凝结核+水汽过饱和水汽过饱和的方式：水汽含量不变，空气降温冷却（1）绝热上升冷却：上升运动局地对流上升大范围斜升波动上升（2）混合冷却（3）辐射冷却,4.1 云,云是悬浮在大气中的小水滴、过冷水滴、冰晶或它们的混合物组成的可见聚合体；有时也包含一些较大的雨滴、冰粒和雪晶。其底部不接触地面(和雾的主要区别）。云的观测主要包括：判定云状、估计云量、测定云高 选定云码。要求：云的观测应注意它的连续演变应经量选择在能看到全部天空及地平线的开阔地点或平台上进行。,云状分类,按云的外形特征、结构特点和云底高度，将云分为三族，十属，二十九类,积云,积雨云,层积云,层云,雨层云,高层云,高积云,卷云,卷层云,卷积云,云码口诀,一淡二浓三秃积，积成报四五普通，六是层云七碎雨，普积异高 八鬃九一透二蔽高雨层，三同四夹五侵入，积高报六双报七，堡絮为八九混乱毛密伪勾一到四，四十五度分五六，七满全天八未满，卷 积为主编码九,云的观测和纪录,云状的判定，主要根据天空中云的外形特征、结构、色泽、排列、高度以及伴见的天气现象，参照云图和各属云常见云底高度范围，经过认真细致的分析对比判定是那种云。判定云状要特别注意云的连续演变过程。,观测和记录,云状按云状分类表中二十九类云的简写字母记入观测薄，云量是指云遮蔽天空视野的成数。估计云量的地点应尽可能见到全部天空：当天空部分为障碍物（如山、房屋等）所遮蔽时，云量应从未被遮蔽的天空部分中估计；如果一部分天空为降水所遮蔽，这部分天空应作为被产生降水的云所遮蔽来看待。云量多的云状记在前面，量相同时自定无云时，云状栏空白均记为整数,地面气象观测气象要素中，自动气象站已实现温度、气压、湿度、风向、风速、地温、辐射和降水（包括固态降水）、蒸发等9类基本气象要素观测自动化云、能见度、天气现象、雪深、日照、冻土、结冰、地面状况等10类气象要素仍然依靠人工观测，形成了自动观测和人工观测并轨运行的局面，成为综合气象观测系统的瓶颈问题。,总云量的应用,天气预报中的晴、少云、多云和阴，就是根据云量的多少划分的天空无云，或者虽有零星运层，但云量不到2层时称为晴低云量在8层以上称为阴中、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。,云高的测定,云高：指云底距测站的垂直距离，以米(m)为单位，记录取整数并在云高数值前加记云状。云状只记十个云属和Fc、Fs、Fn三个云类。有条件的测站云高应尽量实测；无条件实测时，只在发报观测时进行估测，实测云高在数值右上角记S，估测云高不记任何符号。,实测云高,通常用目力估计，也可以用气球、云幕灯，激光测云仪测定。,
