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    大气科学学院
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    中心概况-规章制度-城市气象观测站建设及运行管理规范
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    一、目的

    为规范我院城市气象观测站的建设及运行管理,充分发挥城市气象观测站观测在城市气象研究、城市气象灾害研究以及“产、学、研”一体化中的强大推动力,特参照《中华人民共和国气象法》和《地面气象观测规范》制订本规范。

    二、适用范围

    本规范适用于校园及移动城市气象观测站的建设及运行管理过程,面向参与校园及移动城市气象观测、数据处理及使用观测资料的全体人员。

    三、城市气象观测站建设规范

    1.城市气象观测站的选址及布局

    (1)城市气象观测站的构成。城市气象观测站由校园城市气象观测站定点观测站(地基综合观测系统、城市大气边界层平均场观测系统、城市陆气交换通量观测系统、城市大气环境观测系统)、移动性城市气象观测站(车载移动观测、系留气球观测系统)及卫星遥感观测系统共同构成。校园定点观测站的建设以“三维、立体、综合”为原则,移动性城市气象观测站的融入将提高对灾害性天气加密观测和突发事件的应急气象观测能力。

    (2)校园城市气象观测站站址的选择。校园城市气象观测站地基综合观测系统及城市大气环境观测系统拟建设在校园内部,主要用于进行长期、定点的观测。这两个系统的选址应根据学校实际情况,因地制宜选择合适空旷的地方,既要使观测具有一定的科学性,又要便于观测人员的观测及数据的采集,同时也要满足教学的需要。站址四周环境以不得影响测值准确、客观为原则,应尽量避免建在高大建筑群(教学区),陡坡、凹地等影响气象观测代表性的区域。此外,在满足学?;肪匙芴宀季值那榭鱿?,校园城市气象观测站所在地应保持相对稳定。由于航空港空域限制,校园城市气象观测站城市大气边界层平均场观测系统及城市陆气交换通量观测系统拟建设在温江气象局观测场内,主要用于大气边界层及陆气交换通量的梯度观测。移动性城市气象观测站的观测依托于科研项目,主要应用于配合相关科研项目的对应观测,建设位置与科研需求相对应。

    (3)校园城市气象观测站观测场的布局。观测场应建在地面,不宜建在楼顶平台。校园气象站观测场由4个观测系统构成,包括40余项观测项目,需配备超过50种观测仪器,因而建站之前应对观测场的整体布局进行合理的规划并细致验证,按照各观测系统的要求,对观测场进行分区并合理规划每个观测仪器的放置位置。观测场内仪器的安装按照南低到北高排列,可参照《地面气象观测规范》中仪器的安装要求确定安装位置。此外需平整观测场地,布设避雷地网,避雷地网的接地电阻要求小于4Ω。

    (4)校园城市气象观测站观测场内外辅助设施建设。观测场一般应安装通风良好的围栏,围栏颜色为白色,可使用工程塑料材质,亚光不锈钢材质等;围栏不应有锐利的尖角,高低以安全为主,不会对观测人员及师生造成伤害;观测场宜为自然植被,也可以铺设草坪;仪器设备的电缆应穿管入地或采取安全措施,避免裸露,既保证观测人员和设备安全又便于维护。

    (5)移动性城市气象观测站的构成。移动性城市气象观测站主要用于应对突发灾害性天气,用于弥补定点观测不足而采用的应急观测设备,由车载移动观测和系留气球观测系统组成。车载移动观测系统配备能够实时采集现场及周边高精度综合地面气象观测设备以及能够进行实时通讯的通讯设备。系留气球观测系统主要用于对边界层的低空探测,能够测定大气边界层中从地面至1000m高度范围内的气象状况,包括温度、湿度、气压、风向、风速等参量的测量(及其短期变化)和,某固定(选择的)高度上气象状况的长期测量。

    2.城市气象观测站仪器设备配备要求

    (1)校园城市气象观测站宜采用自动观测设备,同时对于部分观测项目(如温、压、湿等基本气象要素的观测)配备人工观测设备,以供仪器订正、应对突发事件及教学演示使用。各观测系统所需仪器设备参照《地面气象观测规范》,具体仪器设备配置、规格和数量要求详见附录。

    (2)地面综合观测系统包括地面温度、湿度、风、气压、辐射、降水(类型及强度)、云(云量、云顶、云底)、能见度以及雷电等观测项目,需配备多要素自动气象站、地表反照率辐射仪、交通气象监测站、雨滴谱仪、Campbell天气现象仪、天气现象仪-owi430、全天空成像仪-TSI800、红外云天仪、多普勒天气雷达、移动式边界层风廓线雷达、地基微波辐射计、测云雷达、GFE(L)1型二次测风雷达、微脉冲激光雷达、GPS/Met水汽观测系统、快慢电场仪、雷电监测仪、闪电定位仪等19类观测仪器。

    (3)城市大气边界层平均场观测系统包括多层(地面至100米)大气温度、湿度、风、气压、辐射分量、降水、多层土壤温度和湿度等观测项目,需配备铁塔(100米)、空气温度和相对湿度传感器、超声风速风向传感器、日总辐射计、直接辐射表、紫外总辐射表、雨量计、地表红外温度探头、气压计、土壤温度廓线仪、自标定土壤热通量板、无线土壤水分测试传感器、土壤墒情传感器接装盒和监测数据无线发送???、监测数据无线接收??榈纫瞧魃璞?。

    (4)城市陆气交换通量观测系统塔高100米,计划划分为5层(20m,30m,50m,70m,100m),每层包括局地及区域感热和潜热通量、CO2通量、动量通量、土壤热通量等观测项目,需配备涡动相关通量观测系统、BLS450大孔径激光闪烁仪等通量观测设备。

    (5)城市大气环境观测系统包括PM1、PM2.5、PM10、TC、黑碳气溶胶、臭氧、SO2、NO、NO2、CO等气体浓度、水汽浓度、气溶胶物理光学特性及大气稳定度等观测项目,需配备GRIMMEDM180颗粒物粒径谱仪、黑碳仪、浊度仪、臭氧分析仪、CE-318自动跟踪太阳光度计、大气稳定度仪、多滤波旋转遮光辐射仪-MFR-7等仪器设备。

    (6)城市气象移动观测系统包括系留气球和移动车载观测。系留气球包括气温、湿度、气压、风等观测项目,移动车载观测包括气温、湿度、气压、辐射、风、雨滴大小垂直扩线、降雨速率、液态水含量、气溶胶浓度及光学特性等观测项目,需配备系留气球边界层低空探测系统-GTXII、气象应急移动车、车载气象站、微型雨雷达-MRR2、手持式太阳光度计、PM10环境粒子监测仪等仪器设备。

    (7)风杆及通量塔必须安装合格的避雷针和接地装置,每年进行防雷检测。

    (8)校园城市气象观测站需配备专门的城市气象工作室,用于观测资料的保存和分析,以及教学实践等。

    3.城市气象观测站建设管理要求

    建立负责人负责制,由大气科学院副院长周筠珺教授担任建设负责人,主要负责校园和移动性城市气象观测站的选址、布局及仪器购置等工作。

    三、城市气象观测站运行管理制度

    建立负责人负责制,由副院长陈权亮教授担任城市气象观测站运行管理负责人,下设站长及管理人员。站长由韩琳副教授担任并聘任廖婷婷、曾胜兰讲师担任管理人员。

    1.岗位职责

    1.1负责人职责

    (1)拥护党的基本路线,遵守国家政纪法纪。运行管理负责人负责对城市气象观测站站长及管理人员进行责任、道德和纪律教育,组织和领导管理相关人员保质完成各项观测任务。

    (2)团结站长和管理人员,合理组织分工。

    (3)以身作则,起模范带头作用。遇重要任务或复杂天气时要做好协调、组织、指导工作。

    1.2站长职责

    (1)督促、检查和管理观测人员严格执行《地面气象观测规范》及各项规章制度。和安排观测任务,充分调动人员的工作热情和积极性。

    (2)组织观测业务学习,不断提高管理和观测人员的技术水平和能力。

    (3)负责考核管理和观测人员的工作。

    (4)?;ず霉鄄饣肪澈统〉?,组织好仪器设备的安装和维护。

    (5)负责观测站档案和气象观测业务技术档案的填写和核实。

    (6)以身作则,起模范带头作用。遇重要任务或复杂天气时要做好协调、组织、指导工作。

    1.3管理人员职责

    (1)严格执行《地面气象观测规范》和各项技术规定,及时准确地完成各项观测任务,按时取准取全第一性气象资料并按规定进行数据整理和归档。

    (2)服从领导,积极完成分配的各项观测任务。

    (3)关心集体,团结协作,作风正派,实事求是,不弄虚作假。

    (4)努力学习政治、文化和专业知识,做一个有理想、有道德、有文化、守纪律的城市气象观测员。

    1.4仪器维修保管员职责

    (1)建立仪器设备出入库登记制度,帐物清楚。

    (2)保管好器材,防止丢失、质变和浪费。

    (3)负责仪器的定期维护保养,发现故障及时排除。保证使用仪器合格、运转正常。

    (4)负责按时撤换和送检仪器,不使用超检仪器。

    (5)对备份仪器定期检查,使之处于良好状态。

    (6)当仪器维修保管员工作变动时,全部仪器设备要当面移交清楚,双方签字,以示负责。

    2.工作制度

    2.1日常观测制度

    (1)严格执行《地面气象观测规范》和各项技术规定,及时准确完成各项观测任务。

    (2)观测时严守岗位,不擅离职守,不做与观测无关的事;保持观测场的整洁、肃静,不让无关人员进入观测场。

    (3)按规定巡视仪器、监视城市气象观测站实时数据及组网监控软件运行状况,确保观测数据正确和网络传输正常。定期巡视仪器,注意检查仪器的水平、方位、纬度、线路联结等安置状况,清除传感器玻璃罩或薄膜上的灰尘等附着物;若观测设备出现问题要及时换用备份仪器,或进行人工观测、计算,不得缺测,保证记录完整;定期检查采集器、监视主机的运行状况,遇有疑难问题及时报告,采取措施,如及时更正错误数据,确保上传数据正确。

    (4)如遇有大风沙、降水等影响记录准确的天气现象,应及时采取措施?;ひ瞧?;遇有雾、露、霜、雨、雪、风沙、浮尘等附着仪器,应及时予以清除。

    (5)注意云、能、天的变化;进行人工观测时必须携带观测簿,观测一项,记录一项,不得追记。严禁伪造、涂改,防止缺、漏、早、迟测和缺、漏报等现象发生。人工观测记录字迹要工整、清楚,严禁字上改字和用橡皮擦、小刀刮。

    (6)定期认真校对上期全部观测记录、自动气象站数据、数据文件等,认真填写观测日记。

    (7)获得第一性气象资料后在规定的时间内按照统一方法、格式处理和存储相关数据,并按照要求进行归档,以便科研及教学时使用。严禁在数据处理计算机上进行非业务操作。

    (8)注意观测和积累本地天气变化的一些特征现象,为做好天气预报、空气质量预报提供依据。

    2.2移动性观测制度

    (1)移动观测系统主要针对相关科研项目进行配合观测。(以下是否删除呢?四类情况:a. 重大气象灾害事件,如:暴雨洪涝、台风、沙尘暴、大风、重大干旱等;b. 重大安全事件,如:突发性环境污染事件、地质灾害、森林、草原火灾、风暴潮灾害等;c.重大公共活动时提供气象要素和空气质量定点、定时和定量的监测,实时跟踪区域天气状况,提供天气和空气质量预报服务,如:重大赛事、重大庆典、重大科学实验、重大工程的关键作业等;d.对突发性事件的监测响应及替代发生重大故障而短时间内又无法修复的固定布网观测系统,实现完整的监测业务工作进程等)。

    (2)移动观测系统的使用采取登记制度,使用者必须认真填写使用登记表,注明目的,使用者,使用时间,归还时间,仪器设备状态检查等信息,并在使用前以书面申请的形式报告负责人及设备管理人员,申请批准后可按申请要求使用移动观测设备。

    (3)移动观测系统进行观测时必须严格执行《气象探测环境和设施?;ぐ旆ā?,?;ず霉鄄饣肪?。严格执行《地面气象观测场建设规范》,防雷设施应符合QX 30-2004《自动气象站场室防雷技术规范》的要求,严格按照野外作业人身防雷注意事项及其规范进行移动观测。

    (4)严格遵守移动观测工作流程。到达现场后,首先视情况选择合适的工作场地,安装防雷设备并指导现场观测人员的人身防雷安装;其次安装调试供电系统、现场探测设备,安装通信设备并调试计算机网络及应用软件;最后通过现场探测设备采集现场气象资料,通过信息传输系统获取所需其他资料,现场处理获取数据并在规定时间内完成数据资料的整理和归档。

    (5)采集数据应及时进行整理、处理、存储和归档。信息采集及处理时应严格遵守操作规程,确保设备电缆连接正确牢固,各种相关软件安装正确,参数配置正确,定时巡检信息采集及处理系统运行情并及时排除突发故障;

    (6)观测人员应定时巡查数据通信及网络设备的运行情况,实时监控数据收集、发送及处理情况,保证数据传输和信息的收集和汇总等工作,如遇故障应及时排除,如不能解决应及时记录并联系相关维护人员进行维修。

    2.3场地、仪器设备维护制度

    (1)要求?;ず霉鄄饣肪?,经常检测百叶箱、风向杆、围栏是否牢固并保持洁白,一般1-3年油漆一次;大风和降雨(雪)等天气之后要及时检查、清洁仪器。

    (2)严格执行仪器的操作规程,保证仪器状态良好,运转正常。现用仪器发生故障应及时查明原因,不能排除的要求尽快更换。同时要求在短时间内(数小时之内)报告维修部门,严禁私自拆卸自动气象站主要部件,更不得使用超检仪器。仪器损坏要及时查明原因,填写“损坏仪器情况报告表”并报告负责人。

    (3)保持观测场内整洁,若为浅草平铺,草高超过20厘米时,应及时剪割。地温场要保持裸地及土质疏松,雨后及时耙松;观测场四周在规定距离内不能种高杆作物,在围栏上不得爬蔓生植物和晾晒衣物等。

    (4)现用仪器设备每天小清洁一次,每月按《地面气象观测规范》规定全面检查清洁一次。每天清扫一次辐射传感器感应部分外部(遇到恶劣天气时应增加维护次数),由负责人组织每月全面检查、维护仪器一次。定时、及时更换干燥剂、薄膜罩等。

    (6)安装、维护仪器一定要严密组织,保证安全。

    (7)数据处理计算机要专机专用,并按规定操作维护。

    (8)网络维护和管理安排专人负责,定期检查计算机及网络病毒,确保网络通信传输通畅。

    2.4资料整理及归档制度

    (1)有关原始记录及整理数据、数据磁盘应妥善保管、归档,不得毁坏、丢失。

    (2)校园定点观测系统的数据应在规定时间、按照统一规格、文档格式完成数据整理和资料归档。

    (3)移动观测系统的数据必须当天进行处理和归档。

    2.5检查制度

    (1)城市气象观测站应按照《地面气象观测规范》以及自动气象站的技术规定每年进行一次自检。

    (2)城市气象观测站自检由运行管理负责人主持,自检情况记入气象站档案的记事栏内。

    (3)自检中发现的问题要积极采取措施改进。

    2.6汇报及交流制度

    (1)每年定期向上级管理部门上报全年观测工作总结和安排。

    (2)不定期专题报告

    a.观测经验与教训。

    b.新技术、新观测手段进展汇报、数据分析结果展示。

    c.观测站发生重大问题。如伪造涂改记录、损坏自动气象站器、丢损原始记录资料、缺测、缺报,安全事故以及场地、环境发生重大变化等。

    (3)加强与当地气象部门的联系,对观测人员进行定期气象培训。

    2.7非日常观测及观测数据使用制度

    (1)因科研要求需要进行加密、移动观测、或为满足教学要求需使用相关设备时,需在使用前以书面申请的形式报告运行管理负责人及设备管理人员,申请批准后可按申请要求(时间、设备)使用相关设备,使用时应认真填写仪器设备使用登记表。若未按要求申请,一律不得使用相关仪器。

    (2)因科研或教学要求需使用气象站相关观测数据时,需在使用前以书面申请的形式报告运行管理负责人及气象站相关管理人员,申请批准后可按申请要求在相关管理人员处获取数据?;袢〉氖萁鲇糜谏昵肱际孪?,以观测数据发表的研究成果需注明数据来源。数据使用需认真填写数据使用登记表,若未按要求申请,一律不得擅自窃取数据。

    3.质量保证制度

    3.1数据质量标识分级

    在城市气象观测站实时数据质量控制中,对各数据按如下级别进行可信度标识:0:数据正确;1:数据可疑;2:数据错误;3:数据有订正值;4:数据已修改;8:数据缺测。

    3.2采样值的质量控制

    对城市气象观测站采样值采取实时质量控制,其质量控制方法如下:

    (1)采样值可疑性检查。对每一个样本值检查是否在其传感器的测量范围内,如果样本值不在其范围内,则该样本被舍弃,且该样本不能参与其后的相关参数的计算。

    (2)采样值可疑变化率的检查。目的是检查采样值的不真实跳跃,这种方法最适合检验高时间分辨率(即取样频率高)样本的临近样本相关性。当前样本与前一个样本进行比较,如果该两个样本之间的差大于某一阈值,则当前样本值当作可疑,并且不能用于平均值的计算。然而,它仍然可以用于检查样本的时间一致性。这就意味着新的样本仍然被可疑的样本检测,可导致产生比较大的噪声,导致一个或者两个后续的样本都不能用于平均值的计算。在城市气象观测站具有连续样本要素的时间变化界限(差的绝对值)时应该遵循如下原则:气温:2℃;气压:1 hPa;相对湿度:10 %;地表和土壤温度:2℃;风速:20 m/s;太阳辐射(辐照度):800 W/m2;至少应该有66 %(2/3)的样本可用于计算一个瞬时(1 min)值;对于风速,至少应该有75 %的样本可以用来计算2 min或10 min平均值。如果可以用于计算瞬时值的样本少于66 %,那么当前的计算值就不能通过质量控制规范,而被标记为缺测,并且在以后的相关参数的计算中不能被使用。

    3.3测量值的质量控制

    (1)测量值合理性检查。验证瞬时值(1 min的平均或总量,风的2 min和10 min平均)在可接受的合理界限范围内??刹慰家韵驴山邮艿暮侠斫缦拗担浩拢?90℃~+70℃;地表温度:-80℃~+80℃;本站气压:400~1100hPa;相对湿度:0 %~100 %;风速:0~75m/s(2 min和10 min平均);瞬时风速:0~150m/s;太阳辐射(辐照度):0~1600W/m2(拔海高度3000 m以下)或0~2000W/m2(拔海高度3000 m或以上);降水量(1 min):0 mm~40 mm。如果超出允许的界限,该值应标记为错误。

    (2)测量值时间一致性检查:

    a.验证瞬时值的变化率,检测不真实的尖峰或跳变值,或传感器损坏。如果当前的瞬时值与前次的值的差异大于给定的界限,该瞬时值未通过检验,并应标记为数据可疑。瞬时值最大允许变化参考判断值如下表(表1)。

    表1城市气象气象站瞬时最大允许变化参考标准

    参量

    可疑界限

    错误界限

    气温

    3℃

    5℃

    本站气压

    0.5hPa

    1hPa

    相对湿度

    5%

    10%

    地表温度

    5℃

    10℃

    2分钟平均风速

    10m/s

    20m/s

    太阳辐射(辐照度)

    800W/m2

    1000W/m2

    b.瞬时值最小变化,参考判断值如下:

    ��气温:0.1℃,超过60 min;

    ��地表温度:0.1℃,超过60 min;

    ��风速:0.2 m/s(风速>0.2 m/s),超过60 min。

    如果这些值未能通过一致性检验,应标记为数据可疑。

    (3)内部一致性检查

    可参考下面列出的两个或多个要素的关系做内部一致性检查:极大、最大风速应大于等于相应时段内的平均风速,否则两个测量值有疑问;气温与相对湿度或露点温度反算计算水汽压和露点温度或相对湿度,若不一致,则相关值有疑问;如果日照时数>0而总辐射=0,这两个测量值有疑问;如果总辐射>500 W/m2而日照时间=0,则这两个测量值有疑问。如果这些值有疑问,则未能通过内部一致性检验,相应测量应标记为可疑。

    (4)气温传感器的检测

    气温传感器的检测:在百叶箱内3支温度传感器的值相互比较,在–50℃-+50℃范围内时,两两之间误差阈值设为0.2℃;在小于50℃和大于50℃时两两之间误差阈值设为0.5℃。在通风防辐射罩内的3支温度传感器的值相互比较,在50℃-+50℃范围内时,两两之间误差阈值设为0.3℃;在小于50℃和大于50℃时两两之间误差阈值设为0.6℃。通风防辐射罩的通风要求:风扇的标称通风速度FNi,风扇的临界风速Fci(判别风速是否合乎要求的阈值),Fi为实际工作风速。其中,Fci=0.8×FNi通风速度也可用风扇的转速表示。

    本规范由成都信息工程学院大气科学院负责解释,自发布之日起实行。

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