【图文】能见度的观测_百度文库
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能见度的观测
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人工观测的能见度是看一个方向的吗？
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&类型
　　观测和天文服务类
&问题
　　人工观测的能见度是看一个方向的吗？
&答复
　　人工观测能见度，一般指有效水平能见度。有效水平能见度是指四周视野中二分之一以上的范围能看到的目标物的最大水平距离。
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气象测报员 边搓手边录人工观测数据（图）
山西晚报-- 04:01
董剑查看百叶箱内的自动站温湿传感器放置是否正常2012年12月以来，忻州出现了气温较历年同期偏低、降水偏多等天气状况，使这个严冬更加残酷。就在这样寒冷艰苦的条件下，有一群人正默默坚守在风雪一线。五台山气象站是华北地区唯一的一类高山艰苦站，担负着天气报和航空报等重任。
1月8日是三九第一天，本报记者走进了这个极高极寒的重要之地，现场感受了这里气象人的辛劳。五台山气象站在海拔2208.3米处
1月8日早8时，五台山台怀镇景区内，天气晴朗，能见度很好。但西北风呼呼的，冷得人直缩脖子。
9时许，临时充当向导的五台山气象站纪检监察员高福元开车，带领记者沿五台山西线行进。五台山气象站位于五台山南台木鱼山，由于大都是盘山路，冰雪尚未消融，高福元特意开了一辆厚重的四驱皮卡车。
10时许，终于来到一处开阔地。经向导介绍，记者看到不远处的山头上，仪器设备林立的五台山气象站静静矗立在风中。爬过几道坡，很快就来到气象站。
办公区大厅内，南侧东面是摆满各种自动化设备的监测值班室，南侧西面是一排宿舍，北侧西面是一个小会议室，北侧东面是一个小餐厅。走进值班室，南侧靠窗是排放整齐的自动站、航空报文传输、天气会商等各种自动化设备区域。气象站副站长董剑热情地招呼记者。董剑说：“今天虽是三九第一天，但这里恰逢晴日，只有-14℃，而且风不大。前段时间气温最低时达到过-29℃，而且风很大，我们的大门都被风吹倒了，现在还在那儿放着呢。”
从董剑的讲述中，记者了解到，五台山气象站于1955年10月始建于五台山中台顶，海拔2895.8米；1998年，迁于现南台木鱼山，海拔2208.3米，是国家基本气象站，为华北地区唯一的一类高山艰苦站，担负着每日8次天气报和24次航空报任务和酸雨观测业务，也是下游地区天气预报的指标站，气象资料参加全球交换。五台站天气条件极其恶劣，历史最低气温-44.8℃，年大风日数157天，瞬时极大风速达43.4米/秒，积雪日数158天，最深积雪达50多厘米，雾日180天，雷暴日38天。观测站距最近的交通主干道3公里，距五台山旅游中心区20多公里，距五台县城约60公里，交通很不方便。如遇特殊天气，人工定时观测会很复杂
董剑向记者说：“以20时为气象日界点，我们每隔3小时会有一次人工观测，全天共8次。此外每隔1小时会有1次航空报服务，全天24次，这就要求我们的值班员每时每刻坚守在观测点，直面风霜雪雨。”
目前，这里的观测项目分为人工观测和自动观测两类。其中，人工观测项目主要是云、能见度、天气现象等，而自动观测项目主要涉及温度、气压、湿度、风向、风速、地温、雨量等。
10时30分，到了值班员巡视仪器的时间，记者跟随董剑来到了院内观测场。在董剑的介绍下，记者看到观测场内分东西两侧耸立着2个风塔，在塔下分东西向和南北向立着两个电线结冰架，后面是3个整齐成行的百叶箱，再后面是雨量筒、酸雨采样架，最后一排是固态降水测量仪、日照计、地温场。
寒风中，董剑走到靠东面的一个放置着自动站温湿传感器的百叶箱前，打开百叶箱，仔细查看里面传感器放置是否正常。之后他又来到中间的百叶箱前，打开箱查看了里面的人工站温度表，包括干球、湿球等测温机器设备，最后又查看了人工和自动雨量仪、日照计、地温场等。
10时45分，进门后身子还没暖和，董剑又站了起来。到人工定时观测时间了，他拿着记录本带记者来到院中，“咱们先看云。”董剑开始向四周观测，记者看到天空很晴朗，有薄云，董剑解释说，那云叫“密卷云”，预示着天气较好。随后，他在本上记录：云量为“一成”、云状为“密卷云”。
接着，董剑引导记者观测能见度。他用手向西南方向指去，记者看到，远处一座山峰清晰可见。董剑介绍说，观测能见度需要些经验，主要是看四周一半以上水平观测距离内的参照物，因今日天气较好，海拔1828m、距离23.2km的松峰掌看起来比较清晰，说明能见度较好。最后看的是天，“今天天气好，没有什么天气现象。”董剑说。
记者了解到，今天的这个项目很简单，但如果遇上特殊天气情况，人工定时观测就复杂多了：如遇降水天气要有性质、强度、时间等记录；如遇视程障碍现象要有类别、性质、强度等区分。此外，还有地面凝结等记录。只要出现上述情况，值班人员就要详细记录。
受冷风侵袭，这次回到室内，董剑的手由于记录已经冻得僵红，但这次工作流程还未完成，他一边搓着手，一边坐到自动站测报工作台前。11时，董剑准时开始录入人工定时观测数据工作，并准确进行航空报文编发传输，直至11时3分才发送成功。至此，一次每隔3小时的人工测报和每隔1小时的航空测报工作才告一段落。
记者了解到，即使在这样艰苦的环境下，气象站还是取得了骄人的成绩：获得省级以上荣誉11次，特别是1979年受到国务院通令嘉奖；省气象部门先进集体荣誉20多次；5人次获得“全国质量优秀测报员”称号；多人次获得“山西省质量优秀测报员”称号。本报记者　郭小强导读：能见度仪与人工观测对比观测分析，本文利用最新对比观测资料，对能见度自动观测设备与人工观测的数据进行对比分析，主要对观测数据的相关性、同步性、一致性、误差等方面进行了对比，重点分析了大雾天气低能见度状况下人工观测和各仪器观测之间的差异，将这一新的地面气象观测设备比较客观地展示出来，关键词能见度观测仪器对比，气象测报中的能见度观测属于目测项目，人工观测精度不高，而且能见度的观测因人而异，不同的观测
能见度仪与人工观测对比观测分析
黄思源罗国军
（1.宁波市气象局，宁波，.上虞市气象局，上虞，312300）
本文利用最新对比观测资料，对能见度自动观测设备与人工观测的数据进行对比分析。主要对观测数据的相关性、同步性、一致性、误差等方面进行了对比。对能见度仪在高、中、低三种能见度状况下分别进行比较，重点分析了大雾天气低能见度状况下人工观测和各仪器观测之间的差异。7种前向散射能见度仪在不同的能见度状况下表现出不同的特性，将这一新的地面气象观测设备比较客观地展示出来，供同行在选用能见度仪时有一个全面认识。为生产厂家改进和提高产品的质量和性能提供了依据。 关键词 能见度 观测 仪器 对比
气象测报中的能见度观测属于目测项目，人工观测精度不高，而且能见度的观测因人而异。不同的观测员在相同的天气条件下可能会有不同的观测值。能见度的准确性受到观测员的视力差异性和对“能见”定义的理解有所不同的影响，还与能见度目标物的设置环境及分布是否合理等多种因素的影响。因此，人们一直在探索利用仪器来自动测量能见度。近年来国内外气象仪器生产厂家不断研究和推出各种能见度观测仪，在杭州湾大桥工程气象专题中使用了FD12P型能见度仪对于海雾进行观测。但是到目前为止还处于业务对比试验阶段，中国气象局大气探测中心还没有发放气象技术装备使用许可证。在目前的交通气象和沿海的港口气象服务中能见度是一个非常重要的气象要素，依靠气象台站的目测能见度资料远远不能满足专业气象的服务需要。因此，如何选择一个测量精度高，运行稳定，性价比高的能见度仪是摆在气象探测装备部门面前的问题。本文将通过对几种能见度仪的观测数据对比分析提供同行一个参考。
能见度的定义和观测种类
能见度用气象光学视程(Meteorological Optical Range,简称MOR)表示。气象光学视程是指白炽灯发出色温为2700K的平行光束的光通量在大气中削弱至初始值的5%所通过的路途长度。
2.2人工观测能见度
一般指有效水平能见度。有效水平能见度是指四周视野中二分之一以上的范围能看到的目标物的最大水平距离。 2.3能见度仪器观测
能见度仪从观测的方式分类主要有，即透射能见度仪和散射能见度仪两类。能见度观测仪测定的是一定基线范围内的能见度。 2.3.1透射能见度仪
透射能见度仪采用测量发射器和接收器之间水平空气柱的平均消光(透射)系数而算出能见度。发射器提供一个经过调制的定常平均功率的光通量源，接收器主要由一个光检测器组成。由光检测器输出测定透射系数，再据此计算消光系数和气象光学视程。
透射能见度仪测定气象光学视程是根据准直光束的散射和吸收导致光的损失的透原理，
所以它与气象光学视程的定义密切相关，观测的能见距离与能见度很一致。发射器和接收器之间光束传递距离称为基线，可从几米到150m。它取决于气象光学视程值的范围与测量结果应用情况。透射能见度仪主要缺点是基线难以对准，基线的偏差直接影响能见度观测准确性，因此需要经常性的校准基线。 2.3.2散射能见度仪
散射能见度仪是测量散射系数从而估算出气象光学视程的仪器。前向散射能见度仪，由发送器、接收器与处理器组成。发射器发出近红外光脉冲，接收器测量的是与发射光束成33°(或45°)角的散射光束，然后由处理器计算出气象光学视程。散射能见度仪的优点是光源与接收安在同一支架上，避免基线难以对准的问题。缺点是以点代面的观测采样方式对于环境要求比较高，否则容易产生较大误差。
对比的能见度仪
本次对比的能见度仪均属于前向散射能见度仪，型号有7种。分别为：CJY-1C、ZQZ-DN、NQ-1、VPF-730、VM-910、PWD20、FS11。测量范围从5m-75km，大多数在10m-20km以内。国内生产的前向散射能见度仪大多数属于组装型，将国外进口传感器组装自家的采集器而成，但其中也有国产自主产权的，如军工企业生产的CJY-1C型。
观测数据对比分析
4.1能见度仪安装地点
能见度仪安装在上虞市气象局大气探测仪器试验基地观测场内；安装条件和环境符合地面气象观测规范的技术要求。 4.2观测数据样本
观测数据为月，有人工同步对比观测。能见度仪的为每10分钟观测一次，为10分钟平均能见度，共计26064个观测时次；人工观测每小时一次，为水平有效能见度，共计4344个观测时次。人工与仪器对比的是每小时一次，仪器之间的对比是10分钟一次记录。
4.3观测数据对比分析 4.3.1同步相关性分析
从6个月的连续观测数据来看，所有能见度仪与人工观测表现出较好的同步性，变化的趋势基本一致。对同步的数据样本进行相关系数计算（见表4.1），相关系数在0.777以上，最高的达到0.860，可见相关性较好。从能见度仪相互之间的相关性分析来看，相关系数最大0.953，最小0.682；其中相关系数在0.9以上的有VM-910与QN-1、PWD20和FS11，前一组是美国的传感器，后一组均为芬兰维萨拉公司的传感器。
能见度观测数据相关系数表 设备型号人 工
CJY-1C ZQZ-DN QN-1 VPF-730VM-910 PWD20 FS11
CJY-1C ZQZ-DN0.813 1.000
QN-1 0.860 0.898 0.881 1.000
VPF-.835 0.808 0.898 1.000
VM-80.31.000
PWD200.20.41.000
FS11 0.799 0.810 0.729 0.851 0.815 0.856 0.929 1.000
4.3.2大雾过程对比分析
选择大雾过程的最小能见度进行比较，是因为低能见度对交通运输、人们日常生活和生产影响最大，低能见度的测量是否准确比高能见度更为重要，所以低能见度下测量的误差是衡量仪器性能的重要指标之一。根据测站的人工观测记录月间，共出现大雾12次，主要分布在1-3月的冬季。为了检验能见度仪与人工观测的差异，排除夜间人工观测误差较大的因素，选择了早晨和白天的其中 8次大雾过程的同步观测资料进行对比（见表4.2）。从表中可见能见度仪与人工观测数据的相关系数大多数都在0.9以上，具有较好的相关性，但各种能见度仪的观测值与人工观测的相对误差却有较大差别，CJY-1C和FS11两款能见度仪平均相对误差率较低，与人工观测的数值最接近。从曲线图中可以看出各种能见度仪与人工观测的偏离程度(为了突出重点部分型号的曲线未画出)，ZQZ-DN能见度仪观测值明显偏低，QN-1能见度仪观测值明显偏高。VPF-730能见度仪在低能见度下出现了0值，变化上波动比较大，表明稳定性相对较差。
大雾过程最小能见度对比表
（单位：米） 序号
60 90 59 52 169 233 ZQZ-DN15 15 15 15 15 55 79 QN-1 74 86 94 91 68 199 336 VPF- 100 32 300 244 VM- 70 62 243 247 PWD20 53 82 125 66 67 169 291 FS11 56 69 120 61 59 170 305
1 30 2 50 3 50 4 50 5 50 6 100 7 200 从日大雾过程能见度观测对比曲线图中可见，与人工观测最接近的有CJY-1C、VM-910、FS11这三个型号的能见度仪，ZQZ-DN观测值明显偏小，且同步变化表现较差，灵敏度比较差。QN-1观测值偏大，VPF-730 则当能见度在100米以下时出现了0值，经过对12次大雾过程的对比发现有两次0值，反映出该仪器在能见度100米以下，观测稳定性比较差。
另外，为了对于低能见度下分析人工和仪器观测的整体相关性。筛选出人工观测能见度小于1km的小时正点观测资料样本51个，考虑到夜间人工观测误差比较大，剔除夜间记录，
4.3.3中等能见度状况下对比分析
中等能见度（0.1-2km）通常出现频次最多，而有的能见度仪最大观测范围为2km，
因此在此范围内进行比较能够反映出仪器的主要特性。图4.3是部分能见度仪与人工观测的对比曲线图，选取6月的80个时次同步记录，分析表明与人工观测的同步性较好，但各种型号能见度仪在不同的能见度条件下随着能见度增大误差也增大。中等能见度下与人工最接近的主要有PWD、FS11、VM910三款型号的能见度仪。在人工观测值超过10km情况下VPF-730却多次出现&500米的记录。其他型号能见度仪观测值均有偏低现象。
4.3.3高能见度状况下对比分析
在高能见度（20-50km）情况下，前向散射式能见度仪显示出了它的缺陷。能见度仪仅仅反映了观测采样点局部的大气散射状况，推算出的能见度也只能是局部的能见度；但人工观测的是水平有效能见度，反映的是视野范围内的能见状况。如果考虑地表是球面（地球平均半径6371m）的因素，那么人的视线按照地面的切线方向观察能见度目标物，在距离20km的地方视线离地面已经达到300m左右，50km的地方达到1960m。然而在非逆温大气状态下越接近地面混浊度越高，即能见度越差。人工观测能见度是属于透射原理，而前向散射能见度仪属于散射原理；人工观测是一个面，仪器观测是局地的一个点。由此可见两种能见度观测值比较不能绝对化。在能见度较好的情况下，人工观测和能见度仪观测必定存在较
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