《仪器和观测方法指南》 第1章 总论供参习.doc

第1章 总论 1.1 气象观测 1.1.1 概述 进行气象（及有关环境的和地球物理的）观测是为了各种的理由。气象观测可应用于天气分析和预报的实时准备、气候调研、与局地天气有关的业务（例如当地机场的飞机操作、陆地和海上的建设工程）、水文和农业气象学以及气候学的研究。《气象仪器和观测方法指南》的目的是为了在气象测量和观测中作得更好而提出建议以支持上述各种活动。 此类建议有许多其它的出处，使用者可参考本指南的附录。其中列出了有关仪器和观测方法理论与实践的广泛参考书目。附录也包括有关国家的惯例、国家的和国际的标准器以及通用的文献。它还包括世界气象组织（WMO）仪器和观测方法委员会（CIMO）有关的技术会议，仪器使用和仪器的国际比对等所发表的报告目录。以及由WMO发行的有关气象观测特殊应用方面的其它手册和指南〔尤其是有关全球观测系统（WMO1981a和1989），航空气象学（WMO，1990）水文学（WMO1994），农业气象学（WMO，1981b）和气候学（WMO，1983）的〕。 根据CIMO的推荐，WMO的几个区域协会已经建立了区域仪器中心（RIC），以保持标准器并提供建议。在附录1.A中给出了它们的授权范围和地区的名称。 在本指南中，除另有说明外，当采用统计方法表示时，不确定度是，即置信水平为95%（见1.6）。 1.1.2 代表性 观测资料所需要的密度或分辨率，与分析和应用相适应的各种现象的时间和空间尺度两者均有关。WMO（1981a）对气象现象的水平尺度分类如下： （a）小尺度（小于100km），例如雷暴、局地风、龙卷； （b）中尺度（100-1000km），例如锋面，云团； （c）大尺度（1000-5000km）例如低压，反气旋； （d）行星尺度（大于5000mk），例如高空对流层长波。 水平尺度同现象的时间尺度密切相关，因此，短期天气预报要求在一个有限区域内由较密集的站网进行较多时次的观测，以便检测出一些小尺度现象及其随后的发展。当预报时效增长时，要求的观测空间范围也要随之扩大。 气象观测根据其用途应使之具有代表性。例如，天气观测站典型的必须代表其周围达到100km的范围，以便确定中尺度和较大尺度的现象。对于小尺度或局地的应用来说，面积可能为10km大小或更小。气象站的暴露状况是决定其代表性的关键因素（见1.3.3节）。气象站的代表性误差要远大于单纯的仪器系统设定的代表性误差。在丘陵或滨海地区的气象站，对于较大尺度或中尺度来说，似乎不具代表性。然而，即使在不具代表性的气象站，其观测时间上的同一性，仍能使应用者有效地使用这些资料。 1.6节讨论仪器系统所要求的和可达到的准确度。使用良好的仪器系统进行正确操作可达到所规定的准确度。但在实践中，并非总能维持这种情况。良好的观测实践需要熟练的技能培训装备和支持。这些条件并非总能在足够程度上具备。同样，在几米到100km尺度范围内， 均具有良好的开阔状态和代表性也难于实现。 1.1.3 气象站历史沿革资料 气象观测必须按照气象站的暴露和设备与操作的类型和条件而定。使用者可能需要知道观测的环境。在气候研究中，必须详细地考查气象站的历史沿革。这一点现在变得特别重要。与必须关注气象资料有关的其它资料包括在1.3节中所述的气象站的建立与维持的全部材料，以及所发生的有关变化，包括检定与维护的历史（有参考价值的），以及气象站开阔状况的演变和人员变动的情况。对某些对仪器安装特别敏感的要素来说，环境资料特别重要，如降水，风和温度。 与气象资料有关的历史沿革资料的一个特别重要的方式是涉及气象资料及与之相关的历史沿革资料的真实性和可用性。 1.2 气象观测系统 对观测资料的要求可以用现场测量，或用遥感（包括空基（bear）遥感 ）系统来获得。根据不同感应系统的能力来测量所需要的要素。WMO（1981a）针对全球、区域的和国家的不同尺度以及根据应用概述了对观测资料的要求。设计满足这些要求的全球观测系统，它是由地基子系统和空间子系统组成。地基子系统按照具体的应用包括各种类型的气象站（例如地面天气站、高空站、气候站等）。空间子系统按照具有探测任务的空间飞行器，和相应的用于指令、控制和资料接收的地面部分共同组成。 在本指南随后的有关章节中将涉及及地基系统，同时也提及空间系统。 1.3 气象站的一般要求 按照气象站和观测网的类型，对各种要素的要求已在WMO（1981a）中详述。本节中，主要考虑典型的气候站或地面天气站网的观测要求。 下面是在气象站上进行地面观测所要观测的要素，（其中的章次参考本指南第1编）： 现在天气 （第14章） 过去天气 （第14章） 风向和风速