气象台研学｜天气观测 了解气象知识

1本次研学活动整体概述演讲人2026-06-12本次研学活动整体概述01气象观测数据的应用与知识拓展02地面气象观测站现场实操教学03研学总结与感悟分享04目录气象台研学｜天气观测了解气象知识各位参与本次研学的同学大家好，我是本次研学的带队导师，就职于XX市气象局观测科，从事地面气象观测与科普宣教工作已有12年。不同于常规的场馆参观，本次研学将以“实操落地、逻辑串联”为核心，带领大家完整走完气象观测从数据采集到服务输出的全流程，在亲手操作、亲眼观察的过程中系统掌握基础气象知识，理解气象工作的社会价值。本次研学活动整体概述011研学目标定位本次研学的核心目标可以拆解为三个层级：第一是认知层，了解气象观测的基本规范与核心观测要素，破除对天气预报、气象预警的认知误区；第二是操作层，亲手完成人工观测全流程，将课本上的抽象气象知识与实际操作对应，建立具象化的知识体系；第三是意识层，理解气象工作对防灾减灾、生产生活的支撑价值，建立主动关注气象预警、用气象知识规避风险的科学意识。本次研学全程设置互动答疑环节，我会结合自己十几年的一线观测经验，为大家解答所有与气象相关的问题。2研学场地与流程安排我们本次研学的场地是XX国家基本气象站，是我省1952年首批建成的3个国家基本站之一，至今已积累了71年的连续气象观测数据，是支撑我省区域气候分析、灾害预警、天气预报的核心基准站点。本次研学共设置三个递进式环节：第一环节为地面观测场实操教学，时长约60分钟，我们将逐个讲解观测设备的布设规则、观测原理，分组完成人工观测实操；第二环节为气象台预报大厅观摩，时长约40分钟，了解观测数据的传输、处理、应用全流程，观察预报员的实际工作场景；第三环节为气象知识科普与答疑，时长约30分钟，讲解常见气象灾害的识别与预警规则，解答大家的所有疑问。需要提醒大家的是，观测场内的所有设备均处于24小时连续运行状态，请勿随意触碰设备、踩踏观测场草坪，避免影响观测数据的准确性。完成基础规则与流程说明后，我们首先进入本次研学的核心实操环节，也是所有气象工作的起点——地面气象观测场教学。地面气象观测站现场实操教学021观测站场地布设规范大家现在站的位置就是标准国家气象观测场，首先请大家观察一下观测场的环境：有没有发现观测场是平整的自然草坪，周边没有高大建筑、树木，甚至连电线都很少？这不是偶然选择，而是《地面气象观测规范》的强制性要求。标准观测场的面积为25m×25m，选址要求平坦开阔，周边障碍物的高度与障碍物到观测场边缘的距离比例不得超过1:10，也就是说如果观测场周边有一棵高10米的树，那么这棵树至少要距离观测场100米，避免遮挡光照、阻挡气流，影响气温、风、降水等要素的观测准确性。观测场内的设备布设也有严格的顺序要求：高价值、高高度的设备布设在场区北侧，低矮设备布设在场区南侧，避免设备之间互相遮挡。大家现在看到北侧的10米高风塔、中部的百叶箱群、南侧的雨量筒、蒸发皿，就是按照“北高南低”的规则布设的。我刚参加工作的第二年，观测场西侧村子种的杨树3年内长到了12米高，已经不符合观测规范要求，1观测站场地布设规范我们前前后后跑了4次村委会协调，最终对树木进行了移栽，才保证了观测数据的连续性和准确性。大家不要觉得这些要求过于严苛，观测数据是气象工作的生命线，1℃的气温误差、1mm的降水误差，都可能导致预报结论偏差，甚至影响灾害预警的发布时机。2核心气象要素的观测原理与实操方法了解完场地的基础布设规则，我们接下来逐个拆解7项核心气象要素的观测原理，大家可以同步做好记录，后续分组实操时可以对照验证。2核心气象要素的观测原理与实操方法2.1气温与湿度观测大家现在看到的白色箱体就是大家课本里提到的百叶箱，首先回答大家问得最多的两个问题：第一，百叶箱为什么是白色？因为白色可以最大限度反射太阳辐射，避免箱体本身被晒热，导致箱内温度高于实际大气温度；第二，为什么要设置向内倾斜的百叶？这一设计既可以保证箱内外空气流通，又可以阻挡太阳直射、雨水淋入、沙尘落入，确保箱内的传感器只感应大气的真实温度与湿度。目前百叶箱内同时配备自动观测传感器和人工观测温度表：自动温湿度传感器每1分钟采集一次数据，直接同步到气象数据中心；人工观测设备包括干球温度表、湿球温度表、最高温度表、最低温度表，其中干球温度表测量的是实际气温，湿球温度表测量的是被湿润纱布包裹的温度，通过干、湿球的温度差值就可以计算出大气相对湿度；最高、最低温度表可以分别记录过去24小时内的最高、最低气温。2核心气象要素的观测原理与实操方法2.1气温与湿度观测我刚参加工作的时候还没有实现全自动观测，每小时就要到观测场读一次温度表，夏天正午地面温度接近50℃、冬天凌晨零下15℃的时候也要按时读数发报，现在虽然自动站已经普及，但我们依然保留了人工观测设备，作为自动站数据的校验备份，避免设备故障导致数据中断。等下大家分组实操的时候，可以按照“视线与水银柱顶端齐平”的要求读取温度表数值，和旁边电子屏显示的自动站数据做比对，看看误差有多少。2核心气象要素的观测原理与实操方法2.2降水观测大家看到南侧的两个桶状设备，分别是人工雨量筒和翻斗式自动雨量计。人工雨量筒的承雨口口径为标准20cm，下方连接储水瓶，降水结束后将储水瓶内的雨水倒入专用的雨量杯，就可以读取降水量数值。很多同学对降水量等级没有概念，这里给大家一个直观的换算标准：24小时降水量10mm以下为小雨，10-25mm为中雨，25-50mm为大雨，50mm以上就是暴雨。大家不要觉得50mm的降水量很少，1亩地的面积约为666.7㎡，下50mm的雨，1亩地就会接收约33立方米的降水，也就是33吨水，因此暴雨的致灾性非常强。翻斗式自动雨量计是自动观测设备，内部设置两个对称的小翻斗，每承接0.1mm的降水，翻斗就会翻转一次，触发一次电信号，系统就会自动记录降水量。2022年7月我市出现极端强降水过程，小时最大降水量达到89mm，当时我们每10分钟就要校验一次雨量数据，确保数据准确无误，为暴雨预警发布、防洪调度提供核心支撑。2核心气象要素的观测原理与实操方法2.3风向风速观测观测场北侧10米高的塔架上安装的就是风速风向观测设备，传统设备由风杯和风向标组成：风向标指向的方向就是风向，风杯的转动速度对应风速。目前我们已经更换为超声波风速风向仪，没有机械转动部件，不会因为冬季结冰、春季沙尘卡壳，数据稳定性更高。大家平时听到的“蒲福风级”就是根据风速划分的：0级无风时烟柱直上，3级微风时树叶晃动，8级大风时可以折断树枝，12级就是我们常说的台风级风力。2020年冬季强冷空气过境时，我市观测到的极大风速达到11级，当时传统风杯被飞来的杂物打坏，超声波设备依然稳定运行，没有中断数据记录。2核心气象要素的观测原理与实操方法2.4气压与能见度观测百叶箱下方安装的就是气压传感器，标准大气压为1013.2百帕，气压的变化与天气走势高度相关：通常情况下，气压持续下降往往对应阴雨、大风天气，气压持续上升则对应晴好天气，大家平时可以自己观察验证这个规律。观测场西侧看起来像摄像头的设备是前向散射能见度仪，以前能见度靠人工目测，需要通过不同距离的预设目标物的可见度判断数值，现在的能见度仪通过测量空气中气溶胶颗粒对光的散射强度，自动计算能见度数值：能见度低于1000米为雾，低于500米为浓雾，低于50米为强浓雾，对高速公路、民航运行的影响非常大，每次雾天过程我们都会加密观测频次，及时向交通部门发布预警信号。2核心气象要素的观测原理与实操方法2.5地温与蒸发观测大家看到地面上埋置的温度表就是地温观测设备，包括测量地表温度的地面温度表，以及埋入地下5cm、10cm、20cm的深层地温表。地温数据对农业生产的指导价值非常高，比如我市春播玉米的要求是5cm地温稳定在12℃以上，否则种子容易出现低温烂芽，每年春播前我们都会每周发布地温专项预报，为农户提供生产参考。地温观测区旁边的不锈钢圆盘就是E601型蒸发皿，用于测量水面蒸发量，蒸发数据是区域水资源评估、农业抗旱调度的核心参考指标，我市春季蒸发量通常是降水量的5-6倍，因此春旱风险较高，我们每年春季都会每周发布蒸发与干旱监测预报，指导农业抗旱工作。刚才我们在观测场了解了所有气象观测数据的生成过程，大家可能会好奇，这些零散的数据是怎么变成我们每天看到的天气预报、气象预警的？接下来我们到气象台预报大厅，了解观测数据的应用逻辑，拓展更多实用气象知识。气象观测数据的应用与知识拓展031观测数据的传输与处理流程我们现在所在的就是市气象台预报大厅，大家看大屏幕上滚动的就是全市127个自动气象站的实时观测数据。观测场的自动观测设备每1分钟就会将数据传输到省级气象数据中心，同步下传到我市预报平台，整个传输过程不到10秒。预报员拿到观测数据后，会结合卫星云图、多普勒雷达回波、数值预报模式的运算结果，综合分析后得出天气预报结论。这里要给大家纠正一个常见的认知误区：很多人觉得天气预报不准，实际上目前我市24小时晴雨预报准确率已经达到89%，24小时气温预报误差控制在1℃以内的准确率达到85%，但由于大气系统是复杂的混沌系统，存在极小的不确定性，因此不可能做到100%准确，所有气象工作者也一直在通过技术升级、观测网络加密提升预报准确率。2常见气象灾害的识别与预警我国是世界上气象灾害最严重的国家之一，70%以上的自然灾害都属于气象灾害，我们目前采用四级预警信号体系，从低到高分别为蓝色（一般）、黄色（较重）、橙色（严重）、红色（特别严重）。比如暴雨红色预警的含义是未来3小时内降水量将达到100mm以上，收到预警后应尽量避免外出，待在地势较高的安全区域；高温红色预警的含义是未来24小时最高气温将升至40℃以上，需停止户外露天作业，做好防暑降温措施。2021年我省出现极端强降水过程，我们提前32小时发布了暴雨红色预警，为各部门提前部署防洪措施、转移危险区域群众争取了宝贵时间，最大程度降低了灾害损失。大家平时一定要养成关注气象预警的习惯，收到预警后按照提示做好防护措施。3公众气象服务的产品体系大家平时在手机上看到的日常天气预报只是气象服务的一小部分，基于观测数据我们还开发了覆盖多个领域的专项气象服务：面向农业的有春耕春播气象服务、病虫害防治气象预报、秋收秋种气象服务；面向交通的有道路结冰预警、高速大雾预警、高铁大风预警；面向旅游的有景区雷电预警、负氧离子监测预报等。目前大家可以通过我市气象局官方公众号查询逐小时天气预报、分钟级降雨预报、灾害预警推送等个性化服务，日常出行、安排户外活动时都可以参考。今天的所有研学环节到这里就全部结束了，相信大家经过现场实操、后台观摩、知识讲解三个环节的学习，对气象观测和气象知识已经有了系统的认知，接下来我对本次研学的核心内容做总结回顾。研学总结与感悟分享041核心知识要点回顾本次“气象台研学｜天气观测了解气象知识”活动，我们系统学习了三个模块的内容：第一是气象观测的基础规则，理解了“准确性是气象工作生命线”的核心要求，所有观测场布设、设备运行都有严格的规范作为支撑；第二是7项核心气象要素的观测原理与应用场景，掌握了气温、降水、风等要素的观测方法和对生产生活的影响；第三是气象数据的全流程应用逻