第一章　绪　纶

一、气象观测的对象和任务

气象学是研究大气中发生的各种物理现象和物理过程的形成原因、时空分布以及变化规律的一门科学。

为了深入系统地研究该领域，需要对各种气象要素（如辐射、温度、湿度、气压、风等）进行量化分析，找出其内在的规律性。因此，通过对大气进行观测，采集各种气象数据资料，是进行气象学研究与应用的最基础的工作之一。气象观测是指对大气中的各种物理现象及其变化过程进行个别的或系统的、连续的观察和测定。它可以为天气预报、气候资源开发利用、科学研究以及国民经济各个领域提供基础的数据信息服务。在20世纪，气象观测方法与手段获得了极大的发展与改进，已由传统的目测和直接感应观测，发展到使用各种间接测定方法和遥感探测技术等,并形成了气象学的一门分支学科——大气探测学。

二、气象观测的分类

根据气象观测的层次和范围，可将气象观测分为三类：

（一）地面气象观测　用目测和气象仪器对近地面层（主要在离地1.5m的层次内）的气象要素进行测定，是气象观测的重要组成部分。观测的主要项目有：辐射、日照强度与时数、气温、地温、空气湿度、气压、风、降水、蒸发、能见度、冻土、积雪以及各种特殊的天气现象等。

（二）高空气象观测　利用探空气球、无线电探空仪（气象雷达）、飞机、火箭、气象卫星等对大气的温度、湿度、气压、云以及气流运动等要素进行探测，是对大尺度天气过程和气候变化进行研究的主要手段。

（三）专业气象观测　为适应各个专业领域的不同需要而进行的观测。如农业气象观测、水文气象观测、海洋气象观测、航空气象观测等。

农业生物特别是农业植物，其生长发育的整个生命历程都离不开地—气介层。因此，进行农业气象观测主要是进行地面气象观测。

三、地面气象观测基本知识

（一）气象观测资料的特点

气象观测资料是对大气状态的真实记录和准确反映。由于气象要素值在空间分布上的不均衡性，以及在时间上具有脉动变化的特点，加之气象观测站台少而稀疏，在获取气象数据资料时，必须能够准确地代表一个地区的天气气候特点，并且可以在不同地区、不同国家乃至全球范围内进行比较分析，这就要求气象观测资料必须具有代表性、准确性和比较性，简称气象观测资料的“三性”。所以，在气象观测站点的分布及场地设置，观测仪器的精度及安装使用，观测的时间、项目、方法以及观测资料的整理等方面，都应按照世界气象组织（WMO）和中国国家气象局的统一要求来进行。

（二）气象观测场地的布设

1.观测站点的布设和观测场的选择　气象观测站点必须按照一定的密度来布设，形成一联合观测网。两气象站点的间隔距离，平原地区一般为150km，山区为100km。对于中小尺度天气系统的监测，观测站点的密度可以更大些。对于一些有突出代表性或地形条件复杂的区域，可以增设观测点或建立无人自动气象观测站。

观测场是取得地面气象资料的主要场所，地点应选在能较好反映本地区较大范围气象要素特点的地方，并且避免受局部地形影响。观测场四周必须空旷平坦，远离丛林、烟囱、高层建筑等高大障碍物，避免设在陡坡、洼地、铁路、公路等地方。在城市及工矿区，观测场要建在上风方位。在观测场四周10m²范围以内，要避免种植高秆植物，以保证场内气流通畅。对于设在高山、海岛、丘陵山区的观测站，可以根据具体情况灵活调整。

2.观测场的要求　标准观测场大小应为25m²×25m²，四边应与东西南北方向一致。如条件限制，场地面积可调整为16m²（东西向）×20m²（南北向）。场地要平整，并覆盖有匀厚的草层，草高不超过0.2m。场内不得种植作物。

为保护场地的自然状态，场内要铺设0.3～0.5m宽的小路，并只允许在小路上行走。为保护场内仪器设备，观测场四周要建高约1.2m的白色稀疏围栏，并保证场内空气流通。

3.观测场内仪器的布置　在安置气象观测仪器时，要注意仪器互相不受影响，并且便于观测操作，具体要求如下：

（1）高的仪器安置在北面，较低的仪器顺次向南安置，仪器东西向成行排列，南北向错位安置；

（2）仪器之间南北间距不小于3m，东西间距不小于4m。仪器距离围栏不小于3m；

（3）观测场出入口设在北面。仪器应安置在紧靠东西向小路的南侧，观测人员应从北面接近仪器；

（4）观测场内仪器的布置，可以参考图1-1。(www.daowen.com)

图1-1　气象观测场仪器布置参考

（三）地面气象观测的组织工作

1.观测时间国家基本观测站每天进行02、08、14、20点共四次定时观测，要求昼夜值班。国家一般观测站每天进行02、08、14、20点共四次，或08、14、20点共三次定时观测，需要昼夜值班或仅白天值班。

2.观测项目

（1）各次的定时观测，均需观测云、能见度、天气现象、空气温度和湿度、风、气压、0～40cm地温；

（2）08点观测降水、冻土、雪深等；

（3）14点观测80～320cm地温，更换温度计、湿度计、气压计等自记仪器的记录纸；

（4）20点观测降水、蒸发、最高最低气温、最高最低地表温度，调整上述的温度表；

（5）日落后更换日照纸，在一次降水过程结束后更换雨量计的记录纸。

3.观测程序每次定时观测和补绘报观测，一般应在正点前30分钟左右巡视观测场及所用仪器，特别要注意湿球温度表感应球部的湿润状况以及冬季湿球溶冰等准备工作；正点前45～60分钟时观测云、能见度、天气现象、空气的温湿度、降水、风、气压等；地温、蒸发、雪深、冻土等可在正点前40分钟至正点后10分钟之间观测。

4.观测时制和日界日照用真太阳时，其余项目均采用北京时。日照以日落为日界，其余项目均以北京时20点为日界。

5.气象观测工作的基本要求由于气象观测工作具有既高度分散又高度集中的特点，所以对观测仪器、场地环境、操作规程、观测时间以及气象要素的准确度等方面，都提出了严格要求和统一的标准。气象观测人员要坚持实事求是的精神，严格执行操作规范和岗位职责，认真、严肃对待每项观测、每个数据、每份报表记录，严禁涂改、伪造。要十分注意保护观测场地和周围环境，使之符合观测要求。观测仪器要符合相应的技术标准，仪器性能良好、检定合格、安装规范。在观测使用中要经常进行检查、清洁和维护。

（四）气象仪器与观测误差

1.气象仪器用以测定各种气象要素值的计量工具，构造上一般分为感应部分和指示部分，自记仪器还包括传动放大装置和自动记录装置。气象仪器的材质、设计、制造、检定、安装以及使用等，决定了观测结果的质量。因此要了解仪器的工作原理、构造性能等方面的基本知识，学习掌握仪器的安放、调整与检定，以及观测数值的订正等方法，这样才能科学准确地进行气象观测工作。气象仪器与其他科学仪器一样，在使用性能上具有共性特点，即精确度、灵敏度、惯性、适用量程和坚固耐用性等。此外，气象仪器在自然的环境条件下进行观测使用时，还需具有构造简单、使用方便、性能适当、持久耐用等特点。

2.观测误差在所有科学领域的数值测量中，无论采用多么精密的测量仪器，采用何种观测方法，都不能测得被测物的真实数值，总是存在一些差异，即误差。气象观测也是如此。造成观测误差的原因很多，一般可分为系统误差和偶然误差两类，有时误差又可分为习惯误差、趋势误差和滞后误差等。

（1）系统误差　由于仪器性能和测定方法的不完善而造成的常定误差。根据成因又分为仪器误差、环境（条件）误差和读数误差。可以通过器差订正、特种设备、计算订正和提高观测人员的业务素质和责任意识来减小此类误差。

（2）偶然误差　由不可预料的突发情况而引起的误差。误差的大小反映了观测精度和观测质量的好坏，对误差的分析研究是进行科学实验与探索发现的一项有益工作。在进行气象观测与研究中，同样要尽量避免误差产生的不良影响，尽可能将误差降到最小程度。

复习思考题

1.观测场的选址应注意哪些问题？

2.观测场内的仪器应如何布置？

3.地面气象观测的基本程序是什么？