常規觀測

常規觀測（conventional observation）是指運用常規觀測儀器和方法進行的氣象觀測。

基本介紹

• 中文名：常規觀測
• 外文名：conventional observation
• 含義：運用常規觀測儀器進行的氣象觀測

概述

常規觀測是指運用常規觀測儀器和方法進行的氣象觀測。例如，氣象站按照地面氣象觀測規範所進行的地面氣象觀測。這是相對於採用氣象雷達、雷射技術、氣象火箭、氣象衛星等新興探測設備所進行的專門氣象觀（探）測而言的。

背景介紹

目前，大氣觀測包括:直接定位測量主要的大氣變數參數，包括風速、大氣壓強、溫度和濕度;對雲、能見度和各種降水的直觀觀測;對溫度、水汽、雲和風的遙感觀測。這些觀測提供的大量數據資料有助於數據初始化和檢驗數值預報模式;有助於進一步理解和研究大氣及大氣在陸地一大氣一海洋系統中所起的作用。但是，一些重要數據的缺乏仍然存在，而且需要繼續出現新的觀測系統來不斷提高分析和預報產品的準確率。觀測系統的迅速發展成為進行觀測系統影響試驗的一個有利條件。除了已存在的固定觀測網，近幾年又出現了多種特殊的現場觀測技術，如:漂浮探空、自動飛機、機用海面浮標、探空火箭、雙向探空等。

研究現狀

紀立人、穆穆等對非線性擾動，特別是其與數值天氣預報和氣候預測的可預報性問題做了大量的研究，對大尺度的可預報性問題的研究已經取得了出色成果。

周秀驥院士在可預報性問題中提出了要開展大氣隨機動力學研究。

中國己加入到THORPEX計畫中。對現有常規觀測系統進行數值試驗，以便根據需要和可能，最佳化建立新的可適應性或目標性的觀測系統，獲取更多的有用信息;改進初始資料質量，提高高影響天氣的預報準確率;改進東亞地區的觀測系統，為THORPEX全球計畫作出貢獻己經被定為中國THORPEX ( C-THORPEX)計畫的主要目的。

常規觀測氣象站

傳統的人工觀測即常規觀測氣象站己經為我國的天氣預報、氣候研究以及公眾服務等方面提供了長時期的氣溫、降雨量等數據。近百年來，人工氣象觀測站是各種氣象資料的主要來源，它提供了較長時期的氣象觀測記錄。人工氣象觀測站所觀測的數據一直作為準確可靠的氣象信息得到了公認。

隨著氣象觀測技術的快速發展，人工氣象觀測逐步由自動化的氣象觀測所替代，使得因觀測系統的變化導致氣象要素觀測值的系統偏差將是不可避免的。因此，檢測自動氣象觀測與人工觀測的差異，並分析產生這些差異的原因，對於校正氣象要素值、建立均一的氣象要素時間序列，科學合理的使用氣候資料序列進行氣候變化研究具有重要的意義;同時對於改進我國地面自動氣象觀測系統，減少觀測值的系統誤差，使其更有代表性，也具有重要的參考價值。

氣象要素常規觀測

氣溫常規觀測

在常規觀測中，對於氣溫觀測，包括最高、最低和乾濕球溫度的觀測，通常採用玻璃液體溫度表。這種溫度表是利用裝在玻璃容器中的測溫液體，隨溫度改變引起體積膨脹，從液柱位置的變化來測定溫度。玻璃液體溫度表的感應部分是一充滿測溫液的球部，與它相連的是一根一端封閉，粗細均勻的毛細管。溫度變化引起玻璃管內測溫液體體積的變化，使得測溫液進入毛細管內，從而毛細管內液柱長度改變，故液柱長度的改變數與溫度的變化成正比，溫度升高或降低，毛細管中的液柱伸長或縮短。液體的體積相對於其容器的變化量是由毛細管中液體長度的變化來指示的;用標準溫度表來校準，可以把溫度標度刻在表柱上，或是刻在一個緊固在表柱上的單獨標尺上。

溫度表使用何種液體，取決於所需測量的溫度範圍。水銀可用於在其凝固點(-38. 3℃)以上的溫度;而酒精或其他的純有機液體用於較低溫度。玻璃應當是經認可適用於溫度表的一種“標準”玻璃或“矽酸硼”玻璃。玻璃球要製成既有適當強度又薄到便於熱量傳入或傳出球部及其內裝液體。對於一個給定的表柱長度，細窄的管腔使毛細管中的液體在給定的溫度變化中可以有較大的移動，但卻減少了溫度表可使用的溫度範圍。溫度表在進行刻度之前，應當進行適當的熱處理以減少玻璃老化引起的緩慢變化。

根據台站觀測經驗，水銀最高溫度表對溫度值的感應有滯後慣性，它起到了平滑最高溫度的作用，另外，在最高溫度出現之後，隨著溫度下降，最高溫度表水銀柱往往還發生稍微回縮的現象。這也是造成人工站的日最高測值小於自動站測值的原因。

積雪常規觀測

積雪作為影響中國氣候的的關鍵因子，一直是氣象工作者關注的焦點.目前，積雪監測的手段有衛星遙感和常規觀測兩大類。中國常規觀測積雪的年代較長，可以提供積雪深度和日數，但其缺點是空間上不均勻性，而積雪往往集中在山區，那裡積雪年際變化最為顯著，但通常無測站分布。中國氣候工作者曾利用以上兩類積雪資料，對高原與歐亞積雪分布演變規律和積雪與中國降水及東亞季風的相互關係進行了大量研究，所得的結論不盡相同，有時甚至是相反的。這給業務工作中對相關結論的套用造成一定的困難。

積雪常規觀測牽涉積雪一般物理、力學特性, 例如積雪顆粒形狀、自由水含量等。這些特性參數能在野外藉助於肉眼、徒手或者簡單儀器直接觀測, 無需精密儀器和嚴格實驗條件。同時, 這些參數廣泛套用, 具有實際意義。

積雪特性取決於積雪結構, 而積雪結構和大氣中的雪晶形狀、規模、降落過程以及雪在地表堆積後的變質過程密切相關。

野外蒐集積雪資料的過程通常是: 首先測量夯錘硬度數, 然後在其附近隔開一定距離的地方挖雪坑, 觀測積雪特性的有關參數。蒐集的資料、數據經過分析、計算後, 繪成用字母、圖示符號及測量值表達的積雪剖面圖。這樣的圖件和蒐集的資料、數據等構成積雪研究的基本資料, 在積雪特性的描述中, 廣泛採用這種圖表。

沙塵暴常規觀測

沙塵天氣分為浮塵、揚沙、沙塵暴、強沙塵暴四個等級，常規觀測中，用水平能見度(後統稱能見度)來衡量，當能見度小於10公里為浮塵;能見度在1到10公里之問為揚沙;能見度小於1公里為沙塵暴;小於500米為強沙塵暴。目前的氣象台站是依靠人工常規觀測來確定能見度和沙塵暴天氣現象，存在一定的人為誤差。隨著沙塵暴監測站的建立，沙塵觀測儀器逐步使用，業務中可以得到器測能見度、PM10等連續、定量的觀測數據，同時也有一些學者對沙塵器測資料的使用做了分析。

常規觀測與器測的比較：

（1）器測資料與常規觀測資料的相關性較好，且器測資料之問的相關性更好。由於避免了水平能見度觀測過程中，人為誤差的影響，器測資料更具有連續穩定性。

（2）器測能見度與能見度的變化趨勢一致，r =0. 767，相關顯著，但器測能見度與能見度存在系統性偏差。當能見度小於2KM時，器測能見度的值較能見度大;當能見度大於2KM時，器測能見度比能見度小。且能見度小時，兩者數值接近，當能見度增大時，兩者差異明顯增大。

（3）給出了器測能見度業務套用修正方案:當器測能見度<1000米時，Y二一1. 964十8. 799X-6.505 X2;當1000<器測能見度X2000米時，Y二一1. 491十2. 213X-0. 274X3;當器測能見度>2000米時，Y=-2. 798十4.497X-0.207X2 （Y為修正後的能見度，X為器測能見度)。

（4）PM10與器測能見度有明顯的負相關，r二一0. 814，通過了相關性的顯著性檢驗，且有較好的曲線擬合關係。器測能見度與PM10的擬合函式為Y=6.604X0.9998X (Y為器測能見度，X為PM10)。

降雨量常規觀測

在天氣氣候研究中，降雨量的變化是一個地區氣候變化最直接、最敏感的因素，降雨量的變化直接影響當地的工農業生產。特別是在氣候變化異常的情況下，乾旱和洪澇頻繁發生，而洪澇、乾旱、暴雨、連陰雨等災害天氣與降雨量、雨日的多少有關。陝

人工觀測雨量計 ：分辨力為1mm的人工觀測式雨量器，它的承雨口組件安裝在室外，儲水瓶放置於室內，用於人工觀測降水量，可方便地用於大雨、暴雨觀測及可能發生的山洪、山體滑波警示。

組成及工作原理：本雨量器由口徑為200mm的標準承雨口、濾網、外筒、帶水平座的底座組件、引水管、、儲水瓶組成。承雨口組件安裝在室外或屋頂、儲水瓶安裝在室內，降水時承雨口承接的雨水經濾網、引水管注入儲水瓶，儲水瓶的有效容積為160mm降水量，瓶上的刻度值為1mm降水量，可以方便地用於人工觀測降水量和因暴雨引發的山洪、山體滑波警示。在每次降水後，只需將儲水瓶中的水倒出，然後將引水管重新插入到儲水瓶中即可進行下一次降水過程的觀測。本型雨量器的承雨口、濾網採用進口高強度耐輻照的塑膠合金製造，儲水瓶用進口高強度材料製造，儀器造型美觀、堅固耐久。

常規高空氣象觀測

常規高空氣象觀測是指氣球攜帶無線電探空儀，以自由升空方式對自地球表而到兒萬米向度空間的大氣氣象要素(氣壓、溫度、濕度)和運動狀態〔風向、風速)等的變化進行觀測、收集、處理的活動和工作過程。

高空氣象觀測站

（1）高空氣象觀測站環境要求

①採用定向大線(需達)觀側系統的高空氣象觀測站應四周開門，障礙物對觀測系統大線形成的遮擋仰角不得高於50°，特別是觀測站盛行風下風向120°範圍內的障礙物對觀測系統的大線形成的遮擋仰角不得高於2°。在觀測氣球施放場地半徑50m範圍內要求平坦空曠無架空電線、建築、林木等障礙物。

②採用衛星導航定位系統的.佰空氣象觀測站應四周開闊，障礙物對衛星導航定位系統接收大線形成的遮擋仰角不得高於5°。在氣球施放場地半徑50m範圍內要求平坦空曠，無架空電線、變壓器、建築、林木等障礙物。

③高空氣象觀側站的電磁環境應滿足觀測系統的要求。由國家無線電頻率管理部門審定的.句空氣象探空系統所使用的無線電頻段，不允許其他部門或個人非法使用。

④高空氣象觀測站應有鈞一合國家供電規範的電源和滿足實時資料傳輸要求的通信方式，水、電、暖、交通等附屬設施齊全、便利。

（2）空氣象觀測站制(儲、用)氫要求

①制(儲、用)氫室應選擇遠離繁華的市區、住宅和火源區域;不宜位十明火源的下風向;制〔儲、用)氫室與民用建築的距離必須人一於25m以上，與重要建築的蹌離大於50m以.上。制氖室、儲氯室和充氣室均為防暴間，應採用輕質屋頂和有利十泄壓的門窗，各房間門、窗的而積與房間體積的比值介十0.05--0.22(㎡/m³)。

②制(儲、用)氫室通風良好，嚴禁菸火，室外要有明顯的警不杯志，並有健全的安全措施。化學制氧用的苛性鈉、矽鐵粉必須分別存放。制氯室、儲氧室、和充氣室必須互為獨立。

③制(儲、用)氖室供電裝置必須符合《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規範》等要求，井安裝防暴燈和防暴開關。配備必要的消防設施。

④制<儲、用)氯室設備要定期的檢查、維護和檢定。

觀測時次

（1）定時高空氣象觀測時次是指北京時02時、08時、14時、20時，正點施放時間分別是北京時01時15分、07時15分、13時15分、19時15分。各高空氣象觀測站具體進行觀測的時次及項目由國務院氣象主管機構規定。

（2）需臨時增加高空氣象觀測時，須經省、自治區、直轄市以上氣象主管機構批准，並報國務院氣象主管機構備案。

觀測裝備

（1）無線電探空儀：由溫度、濕度、氣壓感測器，測量電路，控制（解碼）電路，發射電路和電池等部分組成。探空儀感測器的測量範圍分別為：溫度從50℃至―90℃；濕度從1%至100%（RH）；氣壓從1050hPa至1hPa，觀測精度應符合規定要求。

（2）探空儀基測箱：探空儀基測箱是對探空儀溫度、濕度感測器在探空儀施放前與檢測箱內溫度、濕度的標準器進行比對的綜合性檢測設備。探空儀基測箱內環境要穩定，智慧型化程度高，儘可能消除由於操作而引起的誤差。定期對基測箱內標準器進行檢定。

（3）探空氣球:具有良好的彈性、防老化性和耐低溫性。高空氣象觀測站根據其觀測業務的要求，選用相應型號的探空氣球。探空氣球按用途和質量主要有兩種：經緯儀測風氣球（如：30g氣球）和探空氣球（如：300g、750g、800g、1600g氣球等），經緯儀測風氣球為紅色、黑色或膠乳本色，探空氣球為膠乳本色。

數據採集系統

（1）測風雷達:由接收、發射、天線和伺服系統等組成。具備對壓、溫、濕、仰角、方位角、斜距等基本數據的接收和處理功能。雷達的性能指標應符合其功能規格書的要求。

（2）衛星導航定位接收系統:能夠接收和處理衛星導航定位探空儀發回地面的信號，利用衛星星曆解算導航電文，通過數據處理軟體完成高空氣象要素觀測。

（3）數據處理終端:數據處理終端由硬體和軟體組成。硬體要滿足系統的基本配置需求，軟體要符合規範要求。

高空壓、溫、濕、風觀測

（1）高空壓、溫、濕觀測是由氣球攜帶無線電探空儀升空，將實時觀測的壓、溫、濕等高空氣象數據傳送至地面接收設備。

（2）高空風觀測採用定向天線（雷達）跟蹤、經緯儀或衛星導航定位系統等方式。定向天線（雷達）和經緯儀主要通過跟蹤氣球飛升過程中的仰角、方位角、斜距或高度計算風向、風速。衛星導航定位系統通過接收導航信號，確定氣球攜帶探空儀（應答器）在空間的位移，計算風向、風速。風向是指風的來向，以º為單位，以正北方位為0º，順時針旋轉。風速是指單位時間內空氣移動的水平距離，以m/s為單位。

（3）地面數據處理終端對氣壓、溫度、濕度、風向、風速等數據進行處理，獲取規定等壓面、規定高度、特性層、對流層頂、零度層、空間定位等資料，並形成上傳數據檔案和秒數據檔案等，編制高空壓、溫、濕記錄月報表和高空風記錄月報表，形成月數據檔案，觀測業務人員在規定的時間內完成檔案傳輸。