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致敬70年气象成就系列报道·地面观测篇
从有到优 从量变到质变
来源:中国气象报 日期:2019年11月19日08:14

  中国气象报记者 王亮

  70年光阴,我国观测业务整体实力达到同期国际先进水平,地面气象观测取得阶段性发展成果——

  从新中国成立初期仅有的101个台站到如今建成10747个国家级地面气象观测站,平均站距小于30公里,全国乡镇覆盖率达96.5%;经历目力及定性观察、人工仪器测量、自动化观测等阶段,地面观测数据传输时效缩短至1分钟,地面观测的信息化、智能化水平不断提升。

  起跑线上——

  时不我待 艰苦奋斗谱新篇

  地面观测作为最基本业务,要求全球所有地面气象观测站要在同一时间,按照统一技术要求,实施同样观测项目,并按照统一数据格式,提供全球交换的基本气象要素直接观测资料。

  地面气象观测是气象和地球相关学科业务与科研的重要基础,也是综合气象观测中历史最早、开展最普遍、发展最为成熟的一类观测工作,在气象防灾减灾、应对气候变化和生态文明建设中占有重要地位。

  新中国成立初期,全国仅有101个气象台站,尚构不成合格的全国气象监测网。观测员们需要利用玻璃温度表、水银气压计、雨量筒、风速计和目测等开展人工观测,并通过编发报传输观测信息。

  从上世纪五六十年代在吉林省从事气象测报、管理工作的长春气象站原站长叶震,纷飞的思绪回到70年前。

  那是1949年冬的长春,净月潭已冰冷刺骨,从当年12月1日开始,长春气象站每天定时开展6次地面观测,拍发4次绘图报。

  1950年11月和1951年3月,军委气象局先后制定《气象测报简要》《地面气象记录审核查询暂行办法》;1954年1月开始,全国气象(气候)台站执行新的《气象观测暂行规范》,自此我国气象资料的记录格式和统计方法得到统一。

  地面观测作为最基本的观测业务,要求全球所有的地面气象观测站要在同一时间,按照统一的技术要求,实施同样的观测项目,并按照统一的数据格式,提供全球交换的基本气象要素直接观测资料。

  这其中,涉及气温、气压、湿度、风向、风速、降水、云、能见度、天气现象等气象要素及其变化过程,同时还需开展系统地连续地观察测定、数据收集及处理工作。“当时,这些不同类别的观测信息都得准确记录在观测记录簿上。”中国气象局气象探测中心正高级工程师雷勇介绍。

  没有谁比气象人更明白温度及数值的意义。长春的冬季寒冷漫长,是观测员们最难捱的季节,但定时、定点的观测容不得一丝疏忽。

  长春气象站的锅炉房建在半地下室,每到冬天,站内职工要冒着零下20℃至零下30℃的严寒,轮流到大井里挑水烧锅炉,暖气管道常常会因温度过低而冻裂。“但那时大家都有一股精气神儿——把气象站当成自己的家。”时任长春气象站副站长许加财说。

  随着国家发展,观测技术逐步实现现代化。从1982年开始,地面观测业务采用PC-1500袖珍计算机,观测资料的计算、统计、编报实现了自动化。

  1984年1月,《气象现代化建设发展纲要》在第三次全国气象局长会议上审议通过,并在全国气象部门组织实施。这也给地面气象观测带来新的发展机遇。

  站在20世纪90年代中旬回望过往,地面观测气象工作者兢兢业业、艰苦奋斗,逐步将基础气象业务规划等纲要中描绘的蓝图变为了现实,谱写了一曲艰苦奋斗的赞歌!

  接力拼搏——

  “内涵”渐丰 观测更精细

  从20世纪90年代后期开始,我国发力追赶国际先进技术水平,气温、湿度、气压和雨量等气象要素逐步实现自动观测。

  从20世纪90年代中后期开始,地面气象观测仪器的研制和使用有了新进展,与观测能力相适应的业务流程初步建立,观测、预报和气象服务岗位一体化发展,县级综合气象业务岗也随之设立。

  气象要素定量器测的项目在扩大,气象要素定量观测的精准度在提高,从人工目测、器测,发展到自动化观测……变化一刻也没有停息。

  也正是在这个时期,地面观测的“内涵”渐趋丰富。1994年,瓦里关大气本底基准观象台筹备成立。从此,世界上海拔最高的臭氧和温室气体监测观象台屹立在中国的土地上。

  作为北半球内陆腹地唯一的大气本底观测站,这里自成立起就担负着为地球“量体温”等重要观测任务。

  千禧年初,当刘鹏成为中国大气本底基准观象台本底监测员时,瓦里关站尚处在发展初期。那时候,位于瓦里关山顶的监测基地设施简陋,生活条件艰苦,为了完成每班监测任务,寒冬腊月里,观测员们时常要冒着风雪在观测场开展工作。有时大雪封山,车辆无法到达山顶,换班人员只能背着监测样品从半山腰步行到基地。

  新世纪临近,从1996年开始,中国气象局先后印发《全国气象综合探测系统发展规划(1996-2010年)》《综合气象观测系统发展指导意见》《综合气象观测系统发展规划(2010-2015年)》和《综合气象观测系统发展规划(2014-2020年)》,以及《全国地面气象观测系统发展规划(1996-2010年)》等专项规划,地面观测业务与时俱进。

  1999年至2008年,中国气象局分批次完成了自动气象站推广建设和应用,形成了以自动气象站为主,与云、能见度、天气现象等人工观测方式并行的地面观测业务体系,实现了信息的自动化传输,建立了观测数据质量控制流程,以及完善的观测规划和业务规章制度。这一阶段,海洋气象、交通气象、农业气象等专业气象服务进一步发展;通过在高原、荒漠、海岛等地区布设无人自动气象站,布局合理、自动化程度高的地面气象站网得以进一步适应气象预报服务需求。

  与此同时,瓦里关同龙凤山、上甸子、临安等大气本底观测站相继完成升级建设,“国家大气成分本底观测研究台站体系”“中国遥感卫星辐射校正场”被列入国家野外科学观测体系。

  如今,瓦里关大气本底基准观象台实现了温室气体、气溶胶、太阳辐射和大气物理等30多个项目、60多个要素的全天候、高密度观测,每天产生6万多个数据,基本形成覆盖主要大气成分本底的观测技术体系和技术系统。

  驰而不息——

  “智慧”给业务和管理带来新活力

  综合判识智能化观测新模式,从无到有、从有到强、从本地到全国,一步一个脚印往前走。

  暖阳初升,衡山秀美,湖南南岳国家基准气候站迎来新的日出。从事气象观测工作已有30余年的站长易建平同许多老一辈观测员一样——一支笔、一张纸、一台电报机这“老三样”,曾是他长期的陪伴。

  党的十八大以来,中国气象局开始配备能见度仪、云高云量观测仪、天气现象仪器、自动日照计、固态降水观测仪等自动化观测设备,并逐步取代人工观测任务。涉及地面观测等内涵的智慧气象概念从酝酿到提出,到逐渐丰富,再到转化为应用,气象部门脚踏实地探索通向未来的道路。

  2012年3月31日20时,全国地面气象观测业务改革调整进入业务切换阶段。随着涉及云、能见度、天气现象等观测要素的定时观测数据文件顺利转换入库并成功应用,我国地面气象观测业务改革取得阶段性进展。

  很快,可复制、可借鉴、可推广的技术方法推广开来,跨部门和跨省的推广交流稳步推进,与国家级层面的应用合作有序衔接。

  综合判识智能化观测新模式,从无到有、从有到强、从本地到全国,一步一个脚印往前走。

  ——从2016年起,中国气象局在15个省(自治区、直辖市)气象局共276个国家地面观测站开展了前期试点。这些试点观测业务工作量显著减少,基层台站综合业务能力明显提升。

  ——2017年1月,中国气象局印发《综合气象观测业务发展规划(2016-2020年)》,明确提出“大力推进观测模式智能化,发展天气实况自动判识能力”。

  ——2018年,中国气象局组织编制《气象观测站分类及命名规则》,持续推进气象观测业务标准化、体系化发展,做好气象观测站分类及命名的顶层设计。

  与此同时,“智慧”也给业务和管理带来新活力。在武汉,对接武汉军运会需求,在现有地面观测站网基础上,新建30个场馆气象站,实现35个军运会场馆气象观测全覆盖;在深圳,180个地面气象站连同梯度塔、高层楼宇站构成海表面到海拔900米高的精准垂直观测,为城市提供立体、网格化的智慧气象服务;在雄安新区,结合研究型业务发展的需求,构建了基于人工智能图像识别技术的社会气象多维观测格局,并逐步投入业务及服务应用。

  今年6月15日,地面气象观测自动化改革在全国开展试运行。探索取消台站日常守班、人工定时观测、人工连续观测天气现象、重要天气报、地面观测记录簿记录、值班日记填写、人工数据质量控制等7项任务,地面气象观测自动化改革对人力资源尝试进行更为合理的优化配置。

  如今,我国建成10747个国家级地面气象观测站,平均站距小于30公里,全国乡镇覆盖率达96.5%。

  2020年在即,自动综合判识、“天脸识别”与人工应急观测相结合的自动化业务运行,地面气象观测业务自动化调整完成,真正实现数据全自动采集、传输和质量控制的日子一天天近了!(张晓霞、杨志彪对本文有贡献)

  (来源:《中国气象报》2019年11月19日一版 责任编辑:张林)