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唐山世园会自动气象站观测项目选择分析

司方坤,刘光河,徐健鹏

（唐山市气象局,河北唐山 063000）

摘要：2016年唐山世界园艺博览会（以下简称唐山世园会）,是我国举办的又一重大国际性盛会,园址位于唐山南湖风景区,核心区总用地5.4km2,规划8个园区、108个展园.唐山世园会会期为4月29日至10月16日,历经整个汛期,高温、区域性暴雨、强对流天气、大风、干旱、秋季阴雨、低温冷害等高影响天气发生频率高,复杂的天气对世园会气象服务保障工作提出了严峻的挑战.

关键词：唐山世园会；自动气象站；观测项目；分析

针对唐山世园会气象服务的需求特点,借鉴北京2008年奥运会、上海2010年世博会、西安2011年世园会、青岛2014年世园会成功的气象服务保障经验,在世园会园区建设了一套多要素自动气象站,作为世园会气象观测系统的一部分,为气象服务工作提供原始数据来源.本文通过对世园会气象观测要素需求的分析,选择相应的气象要素探测传感器来组建一套多要素气象自动站,以期对以后重大社会活动气象保障工作的观测系统建设提供参考.

1 世园会气象观测项目需求分析

1）常规要素包括温度、湿度、气压、风向、风速、雨量等6个要素,是天气预报和气象服务的最基本要素.

2）大气颗粒物（包括PM2.5、PM10）已成为唐山的首要大气污染物,对人体健康、环境和气候有诸多直接和间接影响.

3）负氧离子被誉为“空气维生素”,近年来人们越来越重视负氧离子及其对人体的生理效应作用.

4）能见度不足500ｍ时,会直接给车辆的行驶安全和人类的生产、生活带来了诸多的不便影响,世园会期间将有大量游客涌入唐山,能见度将对交通产生最直接的影响.

5）雷电以其强大的电流、炙热的高温、猛烈的冲击波以及强烈的电磁辐射等物理效应,使其在瞬间产生巨大的破坏作用,从而造成财产和人员伤亡.

6）花卉生长所需的气象要素,包括温度、湿度、地温、日照、土壤水分、二氧化碳等,其中温度、湿度属于常规气象要素.地温主要影响花卉根毛的生长及土壤微生物的活动,进而直接或间接影响植物对矿质元素和水分的吸收；日照直接或间接影响花卉的产量、品质和盛花期；土壤水分是植物吸收水分的主要来源,也是花卉吸收营养的介质；绿色植物在不停地吸收大气中的二氧化碳进行着光合作用,通过光合作用来制造养料,以维持植物的发育与生长.

2 观测项目探测传感器的选择

基于对世园会气象观测要素需求分析,并结合已有的气象观测系统,世园会气象服务所需的要素中的部分要素如大气颗粒物、雷电、土壤水分等可以使用已有的、能够代表世园会园区观测值的观测系统进行观测,其他要素的观测则通过在园区新建自动站来完成要素观测.

温度、湿度、气压、风向、风速、雨量及地温要素采用DZZ4型农业自动气象站进行观测.DZZ4型自动气象站硬件结构设计采用“积木式”结构和CAN总线技术,利用双绞线互联主采集器和分采集器.基于实际的需求,在现场能快速实现功能扩展,充分贯彻了灵活性的特点.DZZ4型农业自动气象站使用WUSH-TW100型温度传感器,测温元件是铂电阻传感器—Pt100,其准确度为&plun;0.1℃；使用WUSH-TH200型湿度传感器,湿敏元件是芬兰VAISALA公司开发的电容式湿敏元件HUMICAP180R,精度为&plun;2.5%RH（0%--90%RH）、&plun;4%RH（90%--100%RH）；使用WUSH-TP300型气压传感器,气压感应元件采用芬兰VAISALA公司研制的硅电容压力传感器BAROCAP,BAROCAP具有很好的滞后性和重复性及温度特性、长期稳定性.使用ZQZ-TF型风向风速传感器,风向的分辨率为2.5°,精确度为&plun;2.5°,风速的分辨率为0.1m/s,精确度为0.3m/s.使用SL3-1型雨量传感器,承水口径直径200mm,分辨率0.1mm.使用ZQZ-TW型地温传感器[1],测温元件均为铂电阻,准确度为&plun;0.1℃.

FS-RZ1日照时数传感器用于自动测量日照时数.根据CIMO指南,日照时数定义为太阳直接辐照度达到或超过120W·m-2的时间总和.当直接辐照度大于120W·m-2时,传感器输出高电平（1V）；当直接辐照度小于120W·m-2时,传感器输出低电平（0V）；统计传感器输出为高电平的时间就可得到某段时间的日照时数.

GMM222是全天候工作的二氧化碳传感器,传感器通过镜头发送红外光,二氧化碳气体对红外光有特征吸收光谱,不同浓度的二氧化碳具有不同的吸收强度,接收端监测被吸收后的光线强度来计算二氧化碳值.

YH系列空气负氧离子监测仪用于测量空气本底值及各种空气离子发生器所产生的各种正、负极性的大、中、小离子.监测仪基于“Gerdien Tube”空气离子收集器原理测量空气中的负离子浓度值.在离子传感器的极化板上加载定量的极化电压,再让被测空气按设定速度匀速通过传感器.空气中特定的小粒径负离子在电场的作用下发生偏转,被采集板所捕获.采集到的负离子负电荷量经过采集器的处理,即可计算出负离子的电荷浓度值.

HY-V35型能见度仪是基于大气中的颗粒物（气溶胶和细小水颗粒等）的前向散射原理而设计的,是继透射式能见度仪后发展起来的新一代气象能见度监测设备.通过测量小体积空气对光的散射系数,得到采样气体的消光系数,再得出气象光学能见度.

3 结语

世园会自动气象站观测数据经无线方式发送至进入唐山市气象局中心数据库,进行质量控制后,由2016年唐山世园会综合气象观测系统软件平台进行调用,通过各实时显示界面显示,作为世园会天气预报预警、决策服务、公众服务和专业服务的气象要素观测资料来源之一.

参考文献

[1]　张立清,张洪卫.自动气象站观测数据异常的检查方法[J].气象水文海洋仪器,2010,27（3）：125-127.

自动论文范文结:

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