蘇雪燕 索朗多布杰

摘要：自動氣象站的觀測儀器計量檢定工作具有科學(xué)性強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格、準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，因?yàn)橐蕾囉谧詣觾x器觀測所取得的氣象資料關(guān)系到本地生產(chǎn)、生活各方面的安排。如何實(shí)現(xiàn)計量檢定工作的流程標(biāo)準(zhǔn)化，提高氣象服務(wù)能力氣象技術(shù)和保障部門首先所要考慮的問題。本文旨在通過探討日常氣象站儀器檢定工作的細(xì)節(jié)，針對尚未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的問題進(jìn)行分析，具體提出一套改進(jìn)方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：自動氣象站;計量檢定;標(biāo)準(zhǔn)化;對策

引言

全國各地基本已經(jīng)普及不同類型自動氣象站，西藏自治區(qū)也引進(jìn)大量自動氣象站以滿足本省氣象觀測自動化需要。但是隨著自動氣象站運(yùn)行經(jīng)過一段時間，對其進(jìn)行必要校準(zhǔn)、檢定、維護(hù)工作不可忽視。對新型自動站溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向風(fēng)速、地溫和雨量傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)檢定，為氣象觀測數(shù)據(jù)實(shí)時、準(zhǔn)確、有效提供有力保障。檢定應(yīng)該按照標(biāo)準(zhǔn)化計量檢定要求，充分應(yīng)用氣象計量業(yè)務(wù)系統(tǒng)及氣象動態(tài)裝備系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)檢測分析，深度排查儀器故障隱患并及時處置，能有效提高自動氣象站運(yùn)行穩(wěn)定性，同時也可就儀器檢定后備份自動站數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù)比較分析。通過檢定提升業(yè)務(wù)人員自動站儀器使用和維護(hù)能力。

1 自動氣象站儀器檢定校準(zhǔn)工作

1.1 氣壓標(biāo)準(zhǔn)器

利用準(zhǔn)確度高于0.3的振筒壓力儀器，布設(shè)密閉測量裝置并用人工控制調(diào)壓器。調(diào)壓裝置要用管道連接成為一密閉系統(tǒng)，可以滿足不同升降壓要求。首先打開標(biāo)準(zhǔn)器開關(guān)，預(yù)測約40min左右進(jìn)行調(diào)壓校準(zhǔn)，允許誤差±0.3pha。取測站年平均氣壓（取整）為校準(zhǔn)點(diǎn)，從低（高）到校準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定，再從校準(zhǔn)點(diǎn)到高（低），往返10次，調(diào)壓速率保持適當(dāng)范圍內(nèi)，分別讀取示值，然后求取差值平均做為校準(zhǔn)值。

在實(shí)際操作中，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)器在動態(tài)變化條件下容易出現(xiàn)附加誤差，即當(dāng)周圍溫度≥30℃時，或降溫幅度達(dá)8℃以上時，氣壓標(biāo)準(zhǔn)器會出現(xiàn)數(shù)值正向偏差，約0.2pha。為預(yù)防此種情況，檢校開始前應(yīng)該將兩臺氣壓標(biāo)準(zhǔn)器放于觀測室內(nèi)，并保持開機(jī)運(yùn)行狀態(tài)長達(dá)4h以上，觀察兩臺標(biāo)準(zhǔn)器顯示值修正后差值穩(wěn)定在0.1pha內(nèi)時，將其中一臺標(biāo)準(zhǔn)器置于觀測場室外（注意避免大風(fēng)降溫天氣下進(jìn)行），進(jìn)行校準(zhǔn)。完畢后在和觀測室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行數(shù)據(jù)比對，這時若前后變化幅度在0.05pha范圍內(nèi)，則可判定檢校過程沒有附加誤差影響。

1.2 氣溫標(biāo)準(zhǔn)器

氣溫傳感器校準(zhǔn)一般采取常溫單點(diǎn)比較方法，允許誤差范圍在±0.2℃以內(nèi)。首先將標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計和溫度傳感器同時且等高懸掛于百葉箱內(nèi)，保持穩(wěn)定狀態(tài)達(dá)15min，然后每隔1min讀取一次兩者顯示值，共取10對測量數(shù)據(jù)。并且每分鐘末時對標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行采樣，作為該時段氣溫瞬時值。自動站氣溫傳感器每1分鐘采樣6次，去掉最大值和最小值后，將其余幾個采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值計算所得出的數(shù)據(jù)便是該分鐘氣溫瞬時值。

同氣壓標(biāo)準(zhǔn)器一樣，溫度標(biāo)準(zhǔn)器也會在風(fēng)速大或觀測場溫度變化不穩(wěn)定時，其1分鐘內(nèi)顯示值變化幅度大，這時標(biāo)準(zhǔn)器和被檢校傳感器二者數(shù)值比對有不對稱，易有偏差。這時要增加標(biāo)準(zhǔn)器讀取頻率，保持10s一次頻率，和氣溫傳感器保持一致，使得校準(zhǔn)誤差被消除。

1.3 濕度標(biāo)準(zhǔn)器

啟動恒濕鹽濕度發(fā)生器，將濕度標(biāo)準(zhǔn)器的傳感器部分和被校準(zhǔn)的氣象自動站濕度傳感器同時安置于相對濕度為33%發(fā)生器中，保持穩(wěn)定狀態(tài)達(dá)20min左右，再進(jìn)行檢校。在該濕度對應(yīng)點(diǎn)上，每隔1min便讀取一次二者測量顯示值，取一共十組數(shù)據(jù)。校準(zhǔn)完畢后，再對相對濕度為87%點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，方法同上。進(jìn)行校準(zhǔn)實(shí)操時，可能會存在讀數(shù)不對稱問題，也可采取使標(biāo)準(zhǔn)器傳感器和氣象站傳感器讀數(shù)頻率一致措施，消除因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)器顯示值瞬時波動產(chǎn)生的對校對結(jié)果相對濕度1%的影響。也可采取標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)干濕表或準(zhǔn)確度優(yōu)于2%通風(fēng)干濕表，在百葉箱內(nèi)直接與濕度傳感器比對。同樣取十組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)讀取間隔不超過30s，最后綜合計算其平均差值作為校準(zhǔn)值。

1.4 地溫和蒸發(fā)傳感器校準(zhǔn)

將數(shù)字式鉑電阻溫度計與自動站地溫傳感器儀器插入到液體恒溫槽同等深度位置，首先進(jìn)行-20℃溫度點(diǎn)校準(zhǔn)，接下來依次是0℃點(diǎn)和30℃點(diǎn)校準(zhǔn)，誤差范圍保持在±0.5℃內(nèi)。

進(jìn)行蒸發(fā)傳感器校準(zhǔn)時，應(yīng)保持其處于水平放置狀態(tài)，先將72mm模塊放入傳感器桶內(nèi)，讀取零位值，然后和其他模塊分別組成20mm、40mm、60mm、80mm、100mm高度標(biāo)準(zhǔn)模擬值，并進(jìn)行數(shù)值校準(zhǔn)。出現(xiàn)某次校準(zhǔn)偏差較大時，要慢慢旋轉(zhuǎn)模塊進(jìn)行調(diào)試，找到誤差最小點(diǎn)。

1.5 雨量傳感器

按照《自動氣象站現(xiàn)場校準(zhǔn)方法》模擬1mm/min和4mm/min的降水強(qiáng)度，用兩點(diǎn)法校準(zhǔn)。先模擬在1mm/min降水強(qiáng)度下雨量傳感器工作狀態(tài)，用標(biāo)準(zhǔn)雨量杯盛滿10.0mm清水，并注入校準(zhǔn)孔內(nèi)，同時記錄采集器雨量顯示數(shù)據(jù)資料，往復(fù)三次左右為宜。然后以同樣手段模擬在4mm/min降水強(qiáng)度下雨量傳感器工作狀態(tài)，往復(fù)三次，最大允許誤差在±0.4mm范圍內(nèi)。在檢定單翻斗式雨量傳感器在4mm/min降水強(qiáng)度狀態(tài)時，這種不穩(wěn)定性可能會引致較大誤差，進(jìn)而出現(xiàn)誤判。此時要直接向被檢定雨量傳感器注水，進(jìn)行讀秒，根據(jù)時間和翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)，慢慢調(diào)試流量控制器，使其達(dá)到校準(zhǔn)低降水強(qiáng)度時每6秒翻一斗，高降水強(qiáng)度時達(dá)到每1.5秒至2秒翻一斗，保持在整個標(biāo)準(zhǔn)時再進(jìn)行檢定。

2? 校準(zhǔn)時段選擇和數(shù)據(jù)處理

選取合適校準(zhǔn)時段是為避開自動氣象站日常氣象數(shù)據(jù)極值常出現(xiàn)時段，正常發(fā)報氣象電文或數(shù)據(jù)集中上傳處理時間點(diǎn)，努力將數(shù)據(jù)測量損失降到最低。在對檢校過程中，所測得虛擬氣象數(shù)據(jù)值難以避免會被進(jìn)行集中上傳，而這些虛擬數(shù)據(jù)必須有配套的修改銷毀措施。可在自動站局域網(wǎng)軟件高級設(shè)置中，在檢校開始時將主通道啟動時間推遲6min左右，檢校結(jié)束后立即恢復(fù)正常設(shè)置。然后在正點(diǎn)打開定時觀測軟件，修改因校準(zhǔn)產(chǎn)生的虛擬數(shù)據(jù)，將其中小時降水量和分鐘降水量數(shù)據(jù)進(jìn)行清空，而異常情況記錄則按缺測處理再行數(shù)據(jù)計算和保存，保證數(shù)據(jù)內(nèi)容正確性。

3? 加強(qiáng)氣象站標(biāo)準(zhǔn)化計量檢定工作

首先要提高檢定規(guī)程需求匹配度。在計量設(shè)備使用過程中，對氣象部門采購和使用工具有充分的了解，引進(jìn)新設(shè)備時要考慮到其和區(qū)域氣象自動站監(jiān)測工作適配度，短期內(nèi)無法培訓(xùn)氣象工作人員技術(shù)應(yīng)用能力時，就不能盲目引進(jìn)新科技設(shè)備，以免影響檢定工作效率。計量管理部門要和氣象自動站工作人員時刻保持密切聯(lián)系，了解計量工具工作運(yùn)行狀態(tài)和實(shí)際問題，聽取一線工作人員改進(jìn)建議，使計量規(guī)程更加人性化，合理化。

設(shè)備管理系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)一體化。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)要放在第一位，各氣象站要保證計量檢定設(shè)備配置一致性，降低誤差出現(xiàn)幾率。在檢定過程中難免長時間使用計量設(shè)備，會有損耗發(fā)生影響校準(zhǔn)精度。所以對那些已經(jīng)不符合檢定標(biāo)準(zhǔn)的計量設(shè)備及時進(jìn)行報廢和更新?lián)Q代，不可固守能用則用觀念。同時設(shè)立專門設(shè)備更換儲備金，以便及時補(bǔ)換新設(shè)備，保證計量檢校工作高效、快速完成。建立完善的計量設(shè)備名目情況檔案，在氣象部門內(nèi)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)檔案共享，讓設(shè)備來源可溯，現(xiàn)狀可觀，并且設(shè)立相信部門權(quán)限，信息安全防護(hù)監(jiān)控措施，以防設(shè)備數(shù)據(jù)被篡改或刪除。

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第一作者簡介：蘇雪燕（1968-），女， 四川省人，本科，工程師，從事氣象計量檢定工作。