區(qū)域自動(dòng)氣象站標(biāo)校體系建設(shè)的探討

張建敏

(浙江省大氣探測(cè)技術(shù)保障中心,浙江杭州 310017)

1 浙江省區(qū)域站的一般情況

浙江省自 2000年起已經(jīng)建立了近 2000個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站 (以下簡稱區(qū)域站),進(jìn)一步完善了地面氣象觀測(cè)網(wǎng)。區(qū)域站為局部區(qū)域的氣象預(yù)報(bào)服務(wù)和災(zāi)害監(jiān)測(cè)提供了大量氣象觀測(cè)資料,使有效捕捉中小尺度天氣系統(tǒng)有了可能。

這些區(qū)域站,觀測(cè)要素基本在 3個(gè) (雨量、溫度、風(fēng))以上,區(qū)域站要素情況見圖 1。

圖 1 區(qū)域站要素情況表 (數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)至 2008年)

區(qū)域站作為地面觀測(cè)網(wǎng)的重要組成部分,要求其提供高質(zhì)量的觀測(cè)資料,具備“可靠性、代表性、比較性”的氣象觀測(cè)要求。當(dāng)區(qū)域站承擔(dān)捕捉中小尺度天氣系統(tǒng)的任務(wù)時(shí),其觀測(cè)質(zhì)量可能比常規(guī)氣象站的要求更高。但這些區(qū)域站與常規(guī)站相比,卻存在諸多不足,主要表現(xiàn)在以下方面。

1.1 建站時(shí)間越長,觀測(cè)儀器設(shè)備的準(zhǔn)確性必然受到影響,觀測(cè)資料的可靠性降低。各年份建立的自動(dòng)站數(shù)量如表 1。

1.2 生產(chǎn)廠家多,型號(hào)不一,儀器性能有差別。截至 2011年 1月底,浙江省所建區(qū)域站的型號(hào)和數(shù)量 (以生產(chǎn)廠家為準(zhǔn))見表 2。

1.3 區(qū)域站站址不佳。某些區(qū)域站建設(shè)在公園、校區(qū)、屋頂、山腰、小區(qū)等,其周邊環(huán)境、儀器安裝等難以達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)范要求,對(duì)觀測(cè)資料的代表性和比較性產(chǎn)生負(fù)面影響。

1.4 區(qū)域站數(shù)量多,站點(diǎn)分布散,維護(hù)保障困難,不利保持良好的工作狀態(tài)。

2 開展標(biāo)校工作的必要性

區(qū)域站作為在野外觀測(cè)的氣象儀器,必然受到惡劣環(huán)境的影響而降低測(cè)量性能。當(dāng)區(qū)域站的觀測(cè)儀器不能準(zhǔn)確測(cè)量氣象要素變量時(shí),區(qū)域站的氣象觀測(cè)就毫無意義。為確保區(qū)域站觀測(cè)到的氣象資料的準(zhǔn)確性和可靠性,需對(duì)其進(jìn)行定期的維護(hù)保養(yǎng)和計(jì)量標(biāo)校。計(jì)量標(biāo)校是對(duì)觀測(cè)儀器的測(cè)量性能的最有效確認(rèn),也是促進(jìn)裝備保障質(zhì)量的有效途徑,全面開展區(qū)域站的標(biāo)校工作已迫在眉睫。

3 開展標(biāo)校工作的前提條件

3.1 確保區(qū)域站的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。區(qū)域站作為標(biāo)校對(duì)象時(shí),要求具有統(tǒng)一的技術(shù)指標(biāo)要求和使用方法,為確認(rèn)區(qū)域站的計(jì)量性能是否合格作出判定依據(jù)。從已建立的區(qū)域站來看,大部分區(qū)域站符合我國的自動(dòng)氣象站觀測(cè)規(guī)范要求,而部分 (如美國 DAV IS產(chǎn)的區(qū)域站)則需要進(jìn)行論證,確定是否符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn);區(qū)域站作為氣象觀測(cè)儀器時(shí),要求具有統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范要求,以確保氣象資料的代表性和比較性;當(dāng)區(qū)域站安裝不標(biāo)準(zhǔn)或選取的安裝地址不能代表一定范圍的氣象要素時(shí),區(qū)域站就難以納入觀測(cè)體系,標(biāo)校的意義不大。

表 1 建站年份數(shù)量表

表 2 區(qū)域站 /生產(chǎn)廠家數(shù)量表

3.2 建立相應(yīng)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)校方法。僅當(dāng)確認(rèn)了區(qū)域站的技術(shù)性能指標(biāo)要求后,才可建立相應(yīng)的標(biāo)校用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。僅當(dāng)確認(rèn)規(guī)范化的標(biāo)校方法后,才可進(jìn)行計(jì)量標(biāo)校。目前,我國氣象部門實(shí)施的規(guī)范為《自動(dòng)氣象站現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法》,在一定程度上適合區(qū)域站的標(biāo)準(zhǔn)要求。但由于區(qū)域站數(shù)量多,現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)很難開展。我國自動(dòng)氣象站的室內(nèi)檢定方法尚未完全建立,可考慮地方自行編寫省級(jí)區(qū)域站檢定規(guī)程,但這需要建立課題,進(jìn)行研究。

3.3 建立計(jì)量標(biāo)校機(jī)構(gòu)和確定經(jīng)費(fèi)支持。區(qū)域站作為新建業(yè)務(wù)項(xiàng)目極大擴(kuò)充了地面氣象觀測(cè)網(wǎng),而且區(qū)域站的數(shù)量遠(yuǎn)大于常規(guī)業(yè)務(wù)的地面氣象觀測(cè)站,現(xiàn)有的技術(shù)保障能力難以適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展要求。迫切需要制定相應(yīng)的技術(shù)保障體系,新增技術(shù)保障隊(duì)伍,建立計(jì)量標(biāo)校機(jī)構(gòu),測(cè)算經(jīng)費(fèi)需求,將區(qū)域站的技術(shù)保障工作納入正常業(yè)務(wù),全面實(shí)現(xiàn)氣象綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)現(xiàn)代化。

4 標(biāo)校體系的建立

計(jì)量標(biāo)校工作是技術(shù)保障體系的重要組成部分。計(jì)量標(biāo)校是以測(cè)量儀器 (區(qū)域站的觀測(cè)儀器)為對(duì)象的,其目的是確認(rèn)觀測(cè)儀器是否合格(是否符合標(biāo)準(zhǔn))。合格的觀測(cè)儀器在沒有有效的維護(hù)保障制度下運(yùn)行,就難以確保其合格的正常運(yùn)行狀態(tài),難以確保區(qū)域站有完整的使用周期;對(duì)不合格的觀測(cè)儀器需要有相應(yīng)的維修供給保障制度,確保區(qū)域站完整有效。因此,標(biāo)校工作的開展要求在完整的技術(shù)保障體系下運(yùn)行,計(jì)量標(biāo)校體系的建立過程可按圖 2進(jìn)行。在具備完整的技術(shù)保障體系下,標(biāo)校工作一般有 4種方法：

圖 2 標(biāo)校體系建立過程

(1)比對(duì)觀測(cè)。使用便攜式高性能的氣象觀測(cè)設(shè)備作為標(biāo)準(zhǔn),與被標(biāo)校區(qū)域站置于同一觀測(cè)點(diǎn),通過一段時(shí)間的對(duì)比觀測(cè)后,將標(biāo)準(zhǔn)與區(qū)域站的觀測(cè)資料進(jìn)行分析,確認(rèn)區(qū)域站是否合格。其優(yōu)點(diǎn)是方法簡單,不影響區(qū)域站的正常工作。但可操作性不強(qiáng),且對(duì)比觀測(cè)時(shí)間難以確認(rèn),合格與否不易判定。

(2)核查比對(duì)。將區(qū)域站移到室內(nèi)與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì),或?qū)鞲衅髋c標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì),按一定的核查方法,確定區(qū)域站是否合格。該方法簡便,操作性強(qiáng),但不確定度較大。

(3)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)。按照中國氣象局監(jiān)網(wǎng)司發(fā)布的《自動(dòng)氣象站現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法》進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)。由于區(qū)域站數(shù)量太多,場(chǎng)地復(fù)雜,現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)可操作性不強(qiáng)。

(4)室內(nèi)檢定。編制區(qū)域站檢定規(guī)程,在室內(nèi)檢定區(qū)域站的儀器。室內(nèi)檢定具有科學(xué)的檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)設(shè)備,是確認(rèn)儀器合格與否的最有效途徑。但開展室內(nèi)檢定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備昂貴,檢測(cè)方法復(fù)雜,還需要有完善的組織體系和質(zhì)量管理體系。

從計(jì)量角度出發(fā),將核查比對(duì)與室內(nèi)檢定結(jié)合起來比較科學(xué)。室內(nèi)檢定合格的觀測(cè)設(shè)備,需要核查比對(duì)來檢查使用過程中觀測(cè)設(shè)備的性能變化情況,確認(rèn)設(shè)備處于正常的工作狀態(tài)。當(dāng)核查比對(duì)中發(fā)現(xiàn)觀測(cè)設(shè)備性能有疑問時(shí),可由室內(nèi)檢定確認(rèn)觀測(cè)設(shè)備是否合格。

核查比對(duì)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)可參照現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)或室內(nèi)檢定的標(biāo)準(zhǔn)配置。標(biāo)校設(shè)備如表 3所示.

表 3 核查比對(duì)標(biāo)校設(shè)備

在現(xiàn)有的技術(shù)裝備保障方案中,一般采用省市縣 3級(jí)保障機(jī)制,其優(yōu)點(diǎn)是充分利用了省市縣的人力資源,使保障工作及時(shí)有效。考慮到標(biāo)校工作既需要標(biāo)校用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn),又需要合格的標(biāo)校人員,顯然省市縣都具備是不現(xiàn)實(shí)的,宜采用省市 2級(jí)標(biāo)校。

因此,綜合考慮工作量大小、標(biāo)校方法,可確定標(biāo)校機(jī)構(gòu)建設(shè)方案：

(1)省級(jí)氣象計(jì)量部門,負(fù)責(zé)全省的計(jì)量管理和質(zhì)量監(jiān)督工作,配置部門最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。

(2)組建市地局標(biāo)校實(shí)驗(yàn)室,根據(jù)所屬區(qū)域站的多少,配置相應(yīng)工作人員和核查比對(duì)設(shè)備。負(fù)責(zé)本地區(qū)區(qū)域站的核查比對(duì),每 2 a進(jìn)行一次。其標(biāo)校質(zhì)量由省級(jí)氣象計(jì)量部門考核。

(3)縣級(jí)氣象站配合市地局做好標(biāo)校工作。

5 應(yīng)用與實(shí)踐

目前,浙江省嘉興市氣象局成立了區(qū)域站標(biāo)校實(shí)驗(yàn)室。其情況大致如下：

人員：編制 4人,縣局保障人員協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)工作。

職責(zé)：負(fù)責(zé)全地區(qū)約 70個(gè)區(qū)域站的標(biāo)校、維護(hù)和運(yùn)行監(jiān)控。

標(biāo)校項(xiàng)目：溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向風(fēng)速和雨量的室內(nèi)標(biāo)校。

標(biāo)校方法：參照自動(dòng)氣象站現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法和自動(dòng)氣象站室內(nèi)檢定規(guī)程 (試行)。

運(yùn)行管理：市局業(yè)務(wù)部門。

質(zhì)量監(jiān)督：市局和省局業(yè)務(wù)部門。

技術(shù)支持：省局保障部門。

經(jīng)費(fèi)支持：市局。

目前該局標(biāo)校體系運(yùn)行良好,對(duì)確保區(qū)域站資料準(zhǔn)確、可靠奠定良好的基礎(chǔ)。

6 結(jié) 語

區(qū)域站作為新建的業(yè)務(wù)項(xiàng)目,國家投入了大量經(jīng)費(fèi),促進(jìn)了我國氣象事業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。標(biāo)校工作是區(qū)域站保障工作的重要組成部分。當(dāng)前,我們應(yīng)加快區(qū)域站的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化建設(shè),研究計(jì)量標(biāo)校方法,研制計(jì)量標(biāo)校設(shè)備,成立標(biāo)校部門,以加快標(biāo)校工作的實(shí)施。

[1] 中國氣象局.自動(dòng)氣象站檢定規(guī)程 (試用).

[2] 羅昶.省級(jí)氣象計(jì)量檢測(cè)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的構(gòu)建與設(shè)計(jì)[J].浙江氣象 ,2008,29(2)：40-43.

[3] 全國論證認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求 GB/T27025-2008[S].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.

[4] 全國法制計(jì)量管理計(jì)量技術(shù)委員會(huì).計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范JJF1033-2008[S].中國計(jì)量出版社,2008.

[5] 全國法制計(jì)量管理計(jì)量技術(shù)委員會(huì).法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)考核規(guī)范 JJF1069-2007[S].中國計(jì)量出版社,2007.