新版地面气象观测操作手册

新版地面气象观测操作手册引言地面气象观测是气象工作的基础，是获取气象资料的主要手段，其数据质量直接关系到天气预报、气候分析、气象服务及科学研究的准确性与可靠性。随着气象事业的不断发展和观测技术的进步，对地面气象观测工作的规范性、精细化和自动化水平提出了更高要求。本手册依据最新的国家气象观测规范及相关技术标准编制，旨在为全国各级气象观测站的观测人员提供一套系统、全面、实用的操作指南，确保观测数据的高质量和观测工作的高效开展。本手册适用于各级地面气象观测站（含国家基准气候站、国家基本气象站、国家一般气象站及专业气象观测站）的日常观测业务，观测人员应熟练掌握并严格遵照执行。一、观测准备与仪器检查1.1观测员准备观测员应具备相应的专业资质，熟悉本手册各项规定及所使用仪器的性能、操作方法和维护知识。上岗前需检查个人状态，确保精力充沛，无影响观测工作的不良因素。应提前到达观测场，预留充足时间进行各项准备工作。1.2场地环境检查每日首次观测前，应对观测场及周围环境进行检查。确保观测场地面平整，无积水、积雪（除规定需保留的观测积雪外）、杂物；围栏、小路、百叶箱、各种仪器支架等设施完好、整洁；观测场内及四周的杂草、灌木等植被高度符合规范要求，不影响仪器感应和观测操作。若发现影响观测环境的情况，应及时处理并记录。1.3仪器设备检查1.3.1通用检查检查所有运行中的观测仪器是否处于正常工作状态，有无明显的损坏、松动、变形或异物遮挡。查看仪器的电源、通讯连接是否稳定可靠。对于自动观测设备，需检查数据采集器运行指示灯、屏幕显示是否正常，有无报警信息。1.3.2具体仪器检查*温湿度传感器：检查传感器是否清洁、通风良好，百叶箱门是否关紧，箱内有无凝露、霜、雪等。对于人工观测用干湿球温度计，检查水银柱（酒精柱）是否连续，有无断柱、气泡。*气压表（计）：对于动槽式水银气压表，检查水银面是否清洁，有无气泡，游尺是否灵活；对于定槽式水银气压表，检查指针是否归零。对于气压传感器，检查其安装是否牢固，通气孔是否通畅。*风向风速仪：检查风杯、风向标转动是否灵活，有无卡顿、偏心，与采集器的连接是否正常。*雨量传感器：检查承雨口是否清洁，有无异物堵塞，漏斗是否畅通，翻斗（或其他感应部件）动作是否正常，记录器工作是否正常。*能见度仪：检查发射器与接收器之间是否有遮挡物，镜头是否清洁，加热装置（如配备）在低温天气是否正常工作。*天气现象仪：检查光学镜头或探测部件是否清洁，视野是否开阔，有无遮挡。*地温表（传感器）：检查地表温度表（传感器）是否水平放置，与地面紧密接触，浅层、深层地温传感器埋设是否符合规范，探头周围土壤是否疏松、平整，无杂草、石子。*日照计：检查感光迹线（或记录介质）是否安装正确，仪器是否水平，方位是否准确，遮光板是否完好。二、观测要素与方法2.1气温与湿度观测气温和湿度通常采用集成的温湿度传感器进行自动观测，也可采用干湿球温度计等进行人工观测。*自动观测：数据采集器按设定的采样频率采集传感器输出信号，并计算、存储小时（或规定时次）平均值、极值等。观测员应关注实时数据的合理性，发现异常及时排查。*人工观测：干湿球温度计读数时，应保持视线与水银柱（酒精柱）顶端齐平，避免视差。读取干球温度后，立即读取湿球温度。若湿球纱布冻结，按规范进行溶冰处理。根据干、湿球温度值，查算相对湿度。2.2气压观测气压观测可采用气压传感器自动观测或水银气压表、空盒气压表人工观测。*自动观测：气压传感器应安装在气压室内，数据采集器采集并计算本站气压，再根据本站海拔高度和气温等参数换算成海平面气压。*人工观测：读取水银气压表时，需调整游尺，使水银柱顶与游尺零线相切，读取气压值，并进行器差、温度差、重力差等订正。空盒气压表使用前需进行水平调整和读数订正。2.3风的观测风的观测包括风向和风速，通常由风传感器自动测量。*自动观测：风向以度（°）为单位，风速以米/秒（m/s）为单位。数据采集器记录规定时次的平均风向风速（如2分钟平均、10分钟平均）、最大风向风速及极大风向风速。*人工观测：使用测风器时，根据风向标指向读取风向（8方位或16方位），根据风速器（如风杯式）旋转情况估算或读取风速。观测时应选择有代表性的时段。2.4降水观测降水观测包括降水量和降水强度，通常由翻斗式雨量传感器等自动观测。*自动观测：雨量传感器将降水量转换为电信号，数据采集器累计降水量。观测员应定期检查传感器的清洁度和翻斗动作的准确性，特别是在强降水、沙尘、结冰等天气过后。*人工观测：使用雨量筒和量杯，每日规定时间（通常为20时）量取降水量。降雪时，应将雪收集后融化成水再量取，或使用专用的雪量计。2.5能见度观测能见度观测分为人工观测和仪器自动观测。*自动观测：能见度仪通过测量大气消光系数等参数计算能见度值，数据采集器实时记录。*人工观测：观测员根据视野内已知目标物的距离和清晰程度，结合经验判定能见度。白天选取向各方向分布均匀、亮度适中的目标物；夜间则根据灯光目标物或天空明亮程度及目标物的轮廓清晰程度进行估测。2.6天气现象观测天气现象是指发生在大气中、地面上的一些物理现象，如雨、雪、雹、雾、霜、雷暴等。*自动观测：天气现象仪通过图像识别、光学感应等方式自动识别和记录部分天气现象。*人工观测：观测员应随时注意天空状况、云的变化及其他出现的天气现象。对于规范中规定的应记录起止时间的天气现象，需准确记录其开始和终止时间；对于持续出现的天气现象，按规定时段记录。观测时应结合各种迹象综合判断，确保准确。2.7地温观测地温包括地表温度、浅层地温（如5cm、10cm、15cm、20cm）和深层地温（如40cm、80cm、160cm、320cm）。*自动观测：各类地温传感器将温度信号传输至数据采集器，实现连续观测。*人工观测：使用地面温度表、曲管地温表、直管地温表等。观测时应迅速读取，避免人体温度影响。地表温度需在规定时间（如2、8、14、20时）观测，其他层次地温按相应频次观测。2.8日照观测日照观测是测量太阳实际照射地面的时间。*自动观测：采用直接辐射表或日照传感器，通过感应太阳直接辐射强度超过阈值的时段来计算日照时数。*人工观测：使用暗筒式日照计，通过感光迹线的长度计算日照时数。每日日落后换纸，次日记算。三、数据记录、处理与质量控制3.1数据记录观测数据应按照规范要求及时、准确、完整地记录。自动观测数据由采集器自动存储，观测员需每日检查数据的完整性和正确性。人工观测数据应使用规定的记录表格，用黑色或蓝黑色墨水笔填写，字迹清晰、端正，不得涂改。如需更正，应采用规范的方法（如划改）并注明原因。3.2数据处理数据处理包括对原始观测数据的计算、换算、统计等。自动观测系统通常具备自动处理功能，生成小时、日、月等不同时段的统计数据。人工观测数据需按规范进行计算，如湿度查算、气压订正、日照时数计算等。处理过程中应严格遵守计算公式和方法，确保结果准确。3.3质量控制质量控制是保证观测数据质量的关键环节，应贯穿于观测全过程。3.3.1实时质控观测员在观测过程中，应对仪器显示数据或人工读数进行初步判断，发现明显异常（如超出仪器测量范围、与实况严重不符）应立即检查原因并处理。3.3.2自动质控自动观测系统应具备数据质量控制算法，对采集的数据进行极值检查、逻辑检查、内部一致性检查等，标记可疑数据。3.3.3人工质控与审核每日观测数据应进行人工审核。审核内容包括：数据的完整性、合理性，天气现象与要素数据的对应关系，各要素之间的相关性，仪器故障记录与数据缺测、异常的对应情况等。对发现的疑问数据，应及时核查、订正；无法确认的，应按规定进行标记并上报。四、数据传输与资料归档4.1数据传输观测数据应按照规定的格式和时限，通过专用通讯线路或网络平台向指定的上级业务部门传输。自动观测站应实现数据的自动上传。数据传输前应进行检查，确保数据文件完整、格式正确。如遇传输故障，应及时排查，并采取人工补传等措施，确保数据不丢失。4.2资料归档观测原始数据、处理后的数据、质量控制记录、仪器检查维护记录、天气现象纪要等资料，均为重要的气象档案，应妥善保管。*电子资料：应定期备份，存储在安全可靠的介质中，做好防磁、防潮、防火等工作。备份介质应标明资料内容、时间、版本等信息。*纸质资料：如人工观测记录表、仪器检定证书、维修记录等，应分类整理，装订成册，按规定的保存期限妥善存放。五、观测仪器的维护与保养5.1日常维护观测仪器的日常维护是保证其正常运行和观测数据质量的基础。应根据不同仪器的要求，制定日常维护计划并严格执行。*清洁：定期清洁仪器外壳、感应部件、镜头、百叶箱内外等，保持仪器干净，防止灰尘、污垢影响仪器性能和观测精度。清洁方法应遵循仪器说明书要求。*检查与紧固：定期检查仪器各部件连接是否牢固，有无松动、锈蚀；传感器安装是否水平、垂直，位置是否正确。*润滑：对需要润滑的部件（如风向标轴承、活动关节等），按规定添加适量润滑剂。*电源管理：确保供电稳定，定期检查蓄电池（若配备）的电压和容量，及时充电或更换。*软件维护：对于自动观测系统，应保持采集器软件、通讯软件等为最新稳定版本，定期进行病毒查杀。5.2定期检定与校准仪器设备应按照国家计量法规和气象行业规定，定期进行检定或校准，确保其示值准确。新购置、维修后的仪器在投入使用前必须经过检定或校准合格。检定/校准证书应妥善保存。5.3故障处理发现仪器故障时，观测员应首先根据故障现象进行初步判断和排查。对于简单故障，应按操作规程尝试修复；对于复杂故障或无法自行修复的，应立即停止使用该仪器，启用备用仪器（若有），并及时上报，联系专业维修人员进行处理。故障现象、处理过程及结果均应详细记录。六、特殊天气条件下的观测在恶劣或特殊天气条件下（如暴雨、大雪、冰雹、大风、雷暴、浓雾、低温、高温、沙尘等），观测员应在确保人身安全的前提下，尽力保证观测工作的正常进行，并重点关注相关要素的变化和天气现象的记录。*安全防护：雷雨天气应避免在观测场逗留，不接触金属仪器；大风、冰雹天气应注意躲避，防止仪器损坏和人员受伤；高温天气注意防暑，低温天气注意防冻。*仪器保护：根据天气情况，对仪器采取必要的防护措施，如为怕冻的仪器采取保温措施，大风前检查仪器固定情况。*加密观测：在重要天气过程影响期间，应根据上级指示或业务规定，进行加密观测，详细记录天气变化的起止时间、强度、影响范围等。*数据保障：确保在特殊天气下数据采集和传输的连续性，必要时采取人工辅助观测和记录。七、观测记录的保管与上交观测员对每日的观测记录（包括原始记录、处理结果、质量控制报告、仪器维护记录等）负有保管责任。应按照规定的时间和程序，将整理好的观测资料及时上交归档