[科普中国]-常规观测

概述

常规观测是指运用常规观测仪器和方法进行的气象观测。例如，气象站按照地面气象观测规范所进行的地面气象观测。这是相对于采用气象雷达、激光技术、气象火箭、气象卫星等新兴探测设备所进行的专门气象观（探）测而言的。

背景介绍目前，大气观测包括:直接定位测量主要的大气变量参数，包括风速、大气压强、温度和湿度;对云、能见度和各种降水的直观观测;对温度、水汽、云和风的遥感观测。这些观测提供的大量数据资料有助于数据初始化和检验数值预报模式;有助于进一步理解和研究大气及大气在陆地一大气一海洋系统中所起的作用。但是，一些重要数据的缺乏仍然存在，而且需要继续出现新的观测系统来不断提高分析和预报产品的准确率。观测系统的迅速发展成为进行观测系统影响试验的一个有利条件。除了已存在的固定观测网，近几年又出现了多种特殊的现场观测技术，如:漂浮探空、自动飞机、机用海面浮标、探空火箭、双向探空等。

研究现状纪立人、穆穆等对非线性扰动，特别是其与数值天气预报和气候预测的可预报性问题做了大量的研究，对大尺度的可预报性问题的研究已经取得了出色成果。

周秀骥院士在可预报性问题中提出了要开展大气随机动力学研究。

中国己加入到THORPEX计划中。对现有常规观测系统进行数值试验，以便根据需要和可能，优化建立新的可适应性或目标性的观测系统，获取更多的有用信息;改进初始资料质量，提高高影响天气的预报准确率;改进东亚地区的观测系统，为THORPEX全球计划作出贡献己经被定为中国THORPEX ( C-THORPEX)计划的主要目的。

常规观测气象站传统的人工观测即常规观测气象站己经为我国的天气预报、气候研究以及公众服务等方面提供了长时期的气温、降雨量等数据。近百年来，人工气象观测站是各种气象资料的主要来源，它提供了较长时期的气象观测记录。人工气象观测站所观测的数据一直作为准确可靠的气象信息得到了公认。

随着气象观测技术的快速发展，人工气象观测逐步由自动化的气象观测所替代，使得因观测系统的变化导致气象要素观测值的系统偏差将是不可避免的。因此，检测自动气象观测与人工观测的差异，并分析产生这些差异的原因，对于校正气象要素值、建立均一的气象要素时间序列，科学合理的使用气候资料序列进行气候变化研究具有重要的意义;同时对于改进我国地面自动气象观测系统，减少观测值的系统误差，使其更有代表性，也具有重要的参考价值。

气象要素常规观测气温常规观测在常规观测中，对于气温观测，包括最高、最低和干湿球温度的观测，通常采用玻璃液体温度表。这种温度表是利用装在玻璃容器中的测温液体，随温度改变引起体积膨胀，从液柱位置的变化来测定温度。玻璃液体温度表的感应部分是一充满测温液的球部，与它相连的是一根一端封闭，粗细均匀的毛细管。温度变化引起玻璃管内测温液体体积的变化，使得测温液进入毛细管内，从而毛细管内液柱长度改变，故液柱长度的改变量与温度的变化成正比，温度升高或降低，毛细管中的液柱伸长或缩短。液体的体积相对于其容器的变化量是由毛细管中液体长度的变化来指示的;用标准温度表来校准，可以把温度标度刻在表柱上，或是刻在一个紧固在表柱上的单独标尺上。

温度表使用何种液体，取决于所需测量的温度范围。水银可用于在其凝固点(-38. 3℃)以上的温度;而酒精或其他的纯有机液体用于较低温度。玻璃应当是经认可适用于温度表的一种“标准”玻璃或“硅酸硼”玻璃。玻璃球要制成既有适当强度又薄到便于热量传入或传出球部及其内装液体。对于一个给定的表柱长度，细窄的管腔使毛细管中的液体在给定的温度变化中可以有较大的移动，但却减少了温度表可使用的温度范围。温度表在进行刻度之前，应当进行适当的热处理以减少玻璃老化引起的缓慢变化。

根据台站观测经验，水银最高温度表对温度值的感应有滞后惯性，它起到了平滑最高温度的作用，另外，在最高温度出现之后，随着温度下降，最高温度表水银柱往往还发生稍微回缩的现象。这也是造成人工站的日最高测值小于自动站测值的原因。1

积雪常规观测积雪作为影响中国气候的的关键因子，一直是气象工作者关注的焦点.目前，积雪监测的手段有卫星遥感和常规观测两大类。中国常规观测积雪的年代较长，可以提供积雪深度和日数，但其缺点是空间上不均匀性，而积雪往往集中在山区，那里积雪年际变化最为显著，但通常无测站分布。中国气候工作者曾利用以上两类积雪资料，对高原与欧亚积雪分布演变规律和积雪与中国降水及东亚季风的相互关系进行了大量研究，所得的结论不尽相同，有时甚至是相反的。这给业务工作中对相关结论的应用造成一定的困难。2

积雪常规观测牵涉积雪一般物理、力学特性, 例如积雪颗粒形状、自由水含量等。这些特性参数能在野外借助于肉眼、徒手或者简单仪器直接观测, 无需精密仪器和严格实验条件。同时, 这些参数广泛应用, 具有实际意义。

积雪特性取决于积雪结构, 而积雪结构和大气中的雪晶形状、规模、降落过程以及雪在地表堆积后的变质过程密切相关。

野外搜集积雪资料的过程通常是: 首先测量夯锤硬度数, 然后在其附近隔开一定距离的地方挖雪坑, 观测积雪特性的有关参数。搜集的资料、数据经过分析、计算后, 绘成用字母、图示符号及测量值表达的积雪剖面图。这样的图件和搜集的资料、数据等构成积雪研究的基本资料, 在积雪特性的描述中, 广泛采用这种图表。3

沙尘暴常规观测沙尘天气分为浮尘、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴四个等级，常规观测中，用水平能见度(后统称能见度)来衡量，当能见度小于10公里为浮尘;能见度在1到10公里之问为扬沙;能见度小于1公里为沙尘暴;小于500米为强沙尘暴。目前的气象台站是依靠人工常规观测来确定能见度和沙尘暴天气现象，存在一定的人为误差。随着沙尘暴监测站的建立，沙尘观测仪器逐步使用，业务中可以得到器测能见度、PM10等连续、定量的观测数据，同时也有一些学者对沙尘器测资料的使用做了分析。

常规观测与器测的比较：

（1）器测资料与常规观测资料的相关性较好，且器测资料之问的相关性更好。由于避免了水平能见度观测过程中，人为误差的影响，器测资料更具有连续稳定性。

（2）器测能见度与能见度的变化趋势一致，r =0. 767，相关显著，但器测能见度与能见度存在系统性偏差。当能见度小于2KM时，器测能见度的值较能见度大;当能见度大于2KM时，器测能见度比能见度小。且能见度小时，两者数值接近，当能见度增大时，两者差异明显增大。

（3）给出了器测能见度业务应用修正方案:当器测能见度