當(dāng)前地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)質(zhì)量提升對(duì)策

摘 要：利用鐵干里克氣象站1961—2020年極端最高和最低氣溫、降水、沙塵暴、大風(fēng)、雷暴資料，采用一元線性趨勢(shì)法等統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行分析，并結(jié)合當(dāng)前地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)的全面自動(dòng)化開展中遇到的問題，從設(shè)備日常維護(hù)校準(zhǔn)、工作人員業(yè)務(wù)能力及素質(zhì)培養(yǎng)方面提出相應(yīng)對(duì)策。

關(guān)鍵詞：氣候特征；自動(dòng)化改革；氣象觀測(cè)；影響因素；地面觀測(cè)

中圖分類號(hào)：P412.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）10–0-03

地面氣象觀測(cè)是氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)重要組成部分，主要從事下墊面云、能見度、天氣現(xiàn)象、氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)向風(fēng)速、降水等氣象要素的觀測(cè)工作[1-2]。2020年4月1日起，我國(guó)地面氣象觀測(cè)實(shí)現(xiàn)了全面自動(dòng)化，氣象觀測(cè)自動(dòng)化改革在尉犁縣鐵干里克氣象站表現(xiàn)出良好的運(yùn)行效果，增強(qiáng)了觀測(cè)能力，提升了氣象業(yè)務(wù)現(xiàn)代化水平。利用長(zhǎng)時(shí)間序列氣象觀測(cè)資料，深入細(xì)致分析鐵干里克地區(qū)各種災(zāi)害性天氣的氣候特征及其變化，對(duì)提高地面觀測(cè)質(zhì)量、應(yīng)對(duì)氣象觀測(cè)自動(dòng)化改革中出現(xiàn)的問題具有重要意義，促使現(xiàn)代化地面觀測(cè)綜合效益不斷提升，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展提供重要支撐。

1 資料與方法

使用鐵干里克氣象站1961—2020年極端最高和最低氣溫、降水、沙塵、大風(fēng)、雷暴等資料，閃電資料選用2014年1月1日—2020年12月31日巴州地區(qū)的地閃數(shù)據(jù)資料，所有數(shù)據(jù)通過新疆氣象局?jǐn)?shù)據(jù)中心質(zhì)量控制及均一性檢驗(yàn)，并通過信息化處理，變化趨勢(shì)采用一元線性趨勢(shì)方程進(jìn)行擬合。

2 研究區(qū)概況

鐵干里克氣象站位于新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第二師。新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第二師三十四團(tuán)，地處塔克拉瑪干沙漠東緣，為塔克拉瑪干沙漠與庫(kù)姆塔格大沙漠的中間地帶，常住人口1.6萬(wàn)，轄區(qū)面積183萬(wàn)hm2，耕地

1.47萬(wàn)hm2，林地7.87萬(wàn)hm2，有胡楊風(fēng)光、大西海水庫(kù)、蒲昌古城、營(yíng)盤古城等旅游資源。屬暖溫帶大陸性荒漠氣候，晝夜溫差大，光熱資源豐富，冬季干冷，極端最低氣溫達(dá)-20.0 ℃以下，夏季炎熱，極端最高氣溫達(dá)40.0 ℃左右，春季升溫迅速而不穩(wěn)定，秋季降溫劇烈，風(fēng)、風(fēng)沙、浮塵天氣較為常見，是塔里木河下游最后一個(gè)灌溉單位，也是新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第二師自然環(huán)境最艱苦、生態(tài)責(zé)任最艱巨的團(tuán)場(chǎng)之一。

3 現(xiàn)階段地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)質(zhì)量的影響因素

3.1 外部觀測(cè)場(chǎng)環(huán)境

全自動(dòng)氣象站觀測(cè)儀器、設(shè)備都是現(xiàn)代化高精密度的智能設(shè)備，對(duì)周圍環(huán)境中光照、溫度、濕度、壓強(qiáng)、磁場(chǎng)等影響因素較敏感，自動(dòng)氣象站觀測(cè)站選址時(shí)要將以上影響因素考慮在內(nèi)，設(shè)備安裝更要結(jié)合儀器自身?xiàng)l件選址；結(jié)合不同設(shè)備自身?xiàng)l件及周圍環(huán)境因素，選擇抗阻性較強(qiáng)的設(shè)備安裝運(yùn)行，確保采集數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性。

3.1.1 極端最高、最低氣溫

由圖1可知，鐵干里克1961—2020年極端最高氣溫最大值為43.2 ℃，最小值為38.1 ℃，平均為40.4 ℃；

極端最低氣溫最低為-27.5 ℃，最高為-16.9 ℃，平均為-20.9 ℃。近60年極端最高、最低氣溫均呈明顯升高趨勢(shì)，平均每10年增加0.4 ℃。

圖1" 1961—2020年鐵干里克日極端最高（a）、最低氣溫（b）的變化趨勢(shì)

分析鐵干里克1961—2020年日極端最高、最低氣溫月變化可知，鐵干里克極端最高氣溫最大值在7月，

4—9月均會(huì)出現(xiàn)35 ℃以上高溫天氣；極端最低氣溫最小值在1月，6—9月極端最低氣溫均在0 ℃以上。

3.1.2 日最大降水量

由圖2可知，鐵干里克1961—2020年日最大降水量為36.3 mm，出現(xiàn)在2016年10月，近60年日最大降水量平均每10年增加0.925 mm。年平均暴雨日數(shù)僅0.13 d。近60年鐵干里克日最大降水量常出現(xiàn)在4—10月，最大為10月，其次為8月，秋冬季（11月至翌年2月）日最大降水量較小，一般＜10 mm。

圖2" 1961—2020年鐵干里克日最大降水量的年變化

3.1.3 沙塵暴

沙塵暴指大風(fēng)揚(yáng)起地面的沙塵，使空氣混濁，水平能見度＜1 km的天氣現(xiàn)象。出現(xiàn)沙塵暴天氣時(shí)，空氣中含有大量塵土，污染大氣，危害人們健康，嚴(yán)重時(shí)影響正常生產(chǎn)生活，也影響氣象站精密儀器和設(shè)備正常運(yùn)行。鐵干里克位于盆地東部風(fēng)口核心區(qū)，此處下墊面多沙源豐富，極易發(fā)生沙塵暴天氣。由圖3可知，1961—2020年鐵干里克年平均沙塵暴日數(shù)為9.2 d，最多年份為36 d（1962年），最少年份為1 d；近60年沙塵暴天氣日數(shù)平均每10年減少2.8 d。近60年鐵干里克沙塵暴天氣從春季3月開始增多，6月最多，沙塵暴天氣日數(shù)為1.7 d，之后沙塵暴日數(shù)開始減少，夏季沙塵暴日數(shù)月平均少于2 d，秋冬季（10月至翌年2月）沙塵暴日數(shù)最少，月平均不足0.2 d。

圖3" 1961—2020年鐵干里克沙塵暴日數(shù)的年變化

3.1.4 大風(fēng)

大風(fēng)是一種災(zāi)害性天氣現(xiàn)象，氣象部門把瞬時(shí)風(fēng)速≥17.1 m/s或風(fēng)力≥8級(jí)作為大風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)。1961—2020年鐵干里克年平均大風(fēng)日數(shù)為8.5 d，最多為26 d（1963年），最少為2 d。近60年大風(fēng)日數(shù)平均每10年減少1.3 d

（圖4），20世紀(jì)60年代大風(fēng)天氣明顯偏多，之后保持較低水平。

圖4" 1961—2020年鐵干里克大風(fēng)日數(shù)的年變化

1961—2020年鐵干里克大風(fēng)天氣從3月開始增多，6月最多，平均大風(fēng)日數(shù)為1.7 d，之后大風(fēng)日數(shù)開始減少，夏季大風(fēng)日數(shù)月平均少于2 d，秋、冬季（10月至翌年2月）大風(fēng)日數(shù)最少，月平均大風(fēng)日數(shù)為0.2 d以下。鐵干里克站歷年極大風(fēng)速中最大值為23.8 m/s，出現(xiàn)在2017年5月2日，最小值為17.2 m/s，鐵干里克站位于農(nóng)墾區(qū)，周邊建筑及樹木受極大風(fēng)速影響較大。

3.1.5 雷暴

鐵干里克站2014年前雷暴和閃電以人工觀測(cè)為依據(jù)，2014年后通過閃電定位儀器觀測(cè)。由圖5可知，1961—2013年鐵干里克歷年雷暴最早初日為3月21日（1961年），最晚終日為10月26日（1978年）；年平均雷暴日數(shù)為21 d，雷暴日數(shù)最多為40 d（1976年），最少為5 d（2010年）。鐵干里克近53年雷暴日數(shù)總體呈減少趨勢(shì)，平均每10年減少2.9 d。1961—2013年鐵干里克7月雷暴天氣最多，平均6.8 d，其次是6月，為5.7 d，

10月至翌年3月幾乎無(wú)雷暴發(fā)生。

圖5" 1961—2013年鐵干里克雷暴日數(shù)的年變化

分析2014—2020年鐵干里克雷暴變化特征，閃電主要集中在巴州北部天山南支霍拉山至庫(kù)魯塔格山一帶，尤其在輪臺(tái)、庫(kù)爾勒西北部山區(qū)和尉犁縣北部山區(qū)密度最高，這部分地區(qū)冷暖空氣交匯頻繁，地形復(fù)雜，海拔較高，水汽資源豐富，春夏季常有對(duì)流活動(dòng)發(fā)生；而鐵干里克地區(qū)水汽條件不足，降水稀少，對(duì)流天氣活動(dòng)較少，閃電頻次較低。

正地閃強(qiáng)度大值區(qū)主要集中在巴州南部的且末、若羌南部山區(qū)，中部的塔克拉瑪干沙漠地區(qū)正地閃強(qiáng)度也較大，巴州北部天山山區(qū)及沿山平原地區(qū)為強(qiáng)度低值區(qū)。負(fù)地閃強(qiáng)度大值區(qū)與正地閃強(qiáng)度分布基本一致，大值區(qū)也是位于若羌東南部的羅布泊和塔克拉瑪干沙漠地區(qū)，鐵干里克地區(qū)雖然地閃發(fā)生頻率較低，但正負(fù)閃強(qiáng)度都較強(qiáng)，需要加強(qiáng)雷電防護(hù)。

3.2 工作人員業(yè)務(wù)能力

氣象觀測(cè)自動(dòng)化改革后工作人員尚不能完全掌握新儀器新設(shè)備使用及日常維護(hù)方法，不能盡快處理設(shè)備操作失誤及故障，導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常而準(zhǔn)確性不高；有些處于觀測(cè)、預(yù)報(bào)、服務(wù)等關(guān)鍵崗位的工作人員，不明確工作職責(zé)，導(dǎo)致工作貽誤。鐵干里克氣象站為四類艱苦站，與縣局相比，業(yè)務(wù)工作單一，職工年齡結(jié)構(gòu)整體偏大，雖然不斷有大學(xué)生入職，但50～60歲的職工仍占多數(shù)，占比為38%，中間年齡段職工比例偏少，職工年齡結(jié)構(gòu)不合理，而且該地自然條件差，人員流動(dòng)較大，不利于臺(tái)站可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，鐵干里克氣象人員學(xué)歷較低，本科以下學(xué)歷占職工總數(shù)的75%，2名本科人員也是在職專升本，缺乏本科以上高學(xué)歷人才，導(dǎo)致單位科研經(jīng)驗(yàn)匱乏，缺少學(xué)科帶頭人，亟須補(bǔ)充高學(xué)歷專業(yè)性人才，滿足應(yīng)臺(tái)站改革需要。

3.3 臺(tái)站觀測(cè)儀器

保障硬件設(shè)備正常工作，維護(hù)軟件的正常運(yùn)行是氣象工作業(yè)務(wù)展開的重要保障。自動(dòng)氣象站設(shè)備儀器多為高精密性、強(qiáng)靈敏性設(shè)備，使用中易發(fā)生采集器破損、通信線路異常、電源和計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)異常等故障現(xiàn)象。儀器在長(zhǎng)時(shí)間使用過程中會(huì)發(fā)生損耗，準(zhǔn)確性降低，出現(xiàn)缺測(cè)或分析異常等情況。如采集器供電電壓不穩(wěn)定，直接影響氣象要素?cái)?shù)據(jù)分析，或發(fā)生深層地溫間斷性跳躍現(xiàn)象；電源銜接處或設(shè)備間連接線接口處電源銜接松動(dòng)、生銹、外部數(shù)據(jù)線開裂破損等，會(huì)導(dǎo)致測(cè)報(bào)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性偏差增大。受觀測(cè)儀器自身性能不穩(wěn)定影響，導(dǎo)致觀測(cè)數(shù)據(jù)異常情況，而這些不穩(wěn)定影響具有較強(qiáng)隱蔽性，工作人員對(duì)數(shù)據(jù)變化需具備較強(qiáng)敏感性[3-4]。

3.4 管理人員

隨著自動(dòng)化改革，氣象站內(nèi)組織管理工作與現(xiàn)階段管理不匹配，前后工作重點(diǎn)及人員安排管理上的變動(dòng)較大，但管理層不能及時(shí)調(diào)整工作安排及工作規(guī)劃部署，業(yè)務(wù)系統(tǒng)間銜接不到位，導(dǎo)致不能充分體現(xiàn)出氣象觀測(cè)自動(dòng)化改革后的效益。

4 地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)質(zhì)量提升的對(duì)策

4.1 加強(qiáng)氣象站自動(dòng)化設(shè)備日常維護(hù)校準(zhǔn)

每日氣象觀測(cè)工作開展前，工作人員應(yīng)提前檢查所有氣象觀測(cè)設(shè)備和儀器，保證所有設(shè)備和儀器能在良好狀態(tài)下運(yùn)行。設(shè)立固定的設(shè)備檢查、維護(hù)、保養(yǎng)、清潔日期，對(duì)所有精密性設(shè)備及組件，如傳感器、通訊器、設(shè)備儀器等，展開精密性巡查工作，及時(shí)更替舊設(shè)備或老化組件，做好觀測(cè)儀器校準(zhǔn)，確保儀器能在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。加強(qiáng)研究地面氣象觀測(cè)質(zhì)量控制流程，做好固定時(shí)段內(nèi)均檢觀測(cè)儀器輸出數(shù)據(jù)資料工作，確保儀器讀取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4.2 提高管理工作人員業(yè)務(wù)能力

在氣象觀測(cè)工作中，根據(jù)實(shí)時(shí)工作內(nèi)容加強(qiáng)監(jiān)控管理，做好突發(fā)狀況及時(shí)應(yīng)急等，妥善協(xié)調(diào)工作安排，使工作人員盡快明確工作職責(zé)及內(nèi)容，做好責(zé)任劃分，避免出現(xiàn)推諉現(xiàn)象。完善氣象臺(tái)站觀測(cè)業(yè)務(wù)監(jiān)控平臺(tái)，加強(qiáng)綜合氣象觀測(cè)網(wǎng)監(jiān)控管理，發(fā)生異常情況時(shí)，能快速判斷出原因并短時(shí)間內(nèi)采取有效措施解決，保證整體工作順利進(jìn)行。做好組織管理，加強(qiáng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)銜接，確保各項(xiàng)業(yè)務(wù)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，充分發(fā)揮地面氣象觀測(cè)自動(dòng)化改革效益。加快修訂完善觀測(cè)業(yè)務(wù)考核評(píng)價(jià)機(jī)制，優(yōu)化市縣觀測(cè)業(yè)務(wù)職能，持續(xù)做好重要觀測(cè)設(shè)備保障和應(yīng)急配件備份等工作，從而提高綜合氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)質(zhì)量。

4.3 提升工作人員素質(zhì)培養(yǎng)

加強(qiáng)觀測(cè)、預(yù)報(bào)和服務(wù)等關(guān)鍵崗位人員培訓(xùn)，注重觀測(cè)人才隊(duì)伍培養(yǎng)，提高省級(jí)業(yè)務(wù)部門數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、疑誤數(shù)據(jù)處理等工作能力。定期對(duì)觀測(cè)人員的基礎(chǔ)知識(shí)掌握和實(shí)踐操作能力進(jìn)行測(cè)評(píng)，開展心得分享交流會(huì)，加強(qiáng)個(gè)人間溝通及培養(yǎng)其形成積極學(xué)習(xí)的心態(tài)，通過多種方式，促使綜合氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)人員夯實(shí)自身基礎(chǔ)，確保氣象觀測(cè)工作質(zhì)量實(shí)質(zhì)性提高。組織做好臺(tái)站觀測(cè)資料整編工作，確保觀測(cè)資料的連續(xù)性，強(qiáng)化對(duì)科研應(yīng)用的支撐。

5 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，氣象觀測(cè)自動(dòng)化程度越來(lái)越高，業(yè)務(wù)調(diào)整后，地面觀測(cè)工作面臨著巨大挑戰(zhàn)，必須從設(shè)備保障、運(yùn)行監(jiān)控、質(zhì)量控制等環(huán)節(jié)提高業(yè)務(wù)質(zhì)量。在如今社會(huì)快速發(fā)展的時(shí)代下，信息技術(shù)尤為重要，基層氣象部門應(yīng)不斷探索氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)，解決各種影響觀測(cè)業(yè)務(wù)質(zhì)量的問題，提高業(yè)務(wù)質(zhì)量，使氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)保持積極向上的發(fā)展態(tài)勢(shì)，為氣象事業(yè)整體和社會(huì)發(fā)展提供良好幫助。

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收稿日期：2024-06-21

作者簡(jiǎn)介：賀成科（1993—），男，甘肅合水人，助理工程師，研究方向?yàn)榈孛鏈y(cè)報(bào)裝備保障農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)。