您当前的位置:网站首页 » 科普知识

栏目导航

站内搜索









气温先生的旅程

许多人不知道,天气观测数据从采集到抵达每一个公众手里,经历了怎样的旅程。今天,成员众多的天气家族派出了大家最熟悉的一位代表——气温先生,以他为例来展示天气观测数据的奇妙旅程。

气温的旅程最先是从观测站开始的。在我国960多万平方公里的土地上,国家级观测站有2423个,区域观测站则超过60000个。在国家级观测站里,一般都会有一个面积25米×25米大小的观测场,这里四周空旷、场地平坦,涂着白漆的围栏围了一圈,里面种着不能高过20厘米的均匀草层。在观测场,观测设备各自坚守岗位,负责“捕捉”大气环境中多种多样的气象要素和现象。观测员常说的“温压湿风雨”“总直净散反”,就是温度、气压、湿度、风向风速、雨量和总辐射、直接辐射、净辐射、散射辐射、反射辐射,当然还有能见度、云等各种各样的观测项目。

以前,气温先生“诞生”的容器是玻璃棒。与我们常用测体温的水银温度计一样,玻璃棒里有水银,水银受热会放大、受冷会缩小,也就是我们物理课上所说的热胀冷缩原理。水银体积的变化带来了玻璃棒量程上的变化,再由观测员去读取量程上的数据,便有了气温。但最近有了好消息:2020年4月1日我国地面观测要实现全面自动化。这样一来,气温的“出生”省事儿多了,也能更准确地代表大气中真实的温度。按照新方法,玻璃棒会被一种金属——铂电阻代替。

铂电阻在感受到气温变化的同时会发生变化,所以,气象科技工作者就想出了一个好办法:找到电阻值和气温之间的关系,建立模型,只要把电阻值转化成气温值,就能以铂电阻的变化来反推气温变化。因为铂电阻本身就是电子元器件,所以气温值可直接通过电路实时测量,免去了人工读取数据环节,也减少了许多出现误差的可能性。

当电阻值信号转化为电压信号后,传感器后面长得像盒子一样的采集器就能把包括气温的电子信号收集起来。而其他家族成员,如气压、湿度等大多也有了方便、智能的传感器设备,经由采集器一并收集。

至此,天气家族成员聚齐,打算迈出旅行的第一步——从户外观测场到值班室的业务电脑。别看这段路不长,却很重要,这段路上的交通工具由以前的电线换成现在的光纤,不但传输效率提高了,错码率变少了,还更加防雷了。

抵达了第一个目的地——业务电脑。天气家族成员不用再靠观测员手动录入,就能自动进入一个叫作地面综合观测业务软件的程序。对其来说,分门别类整理和处理各种观测数据“轻车熟路”,而天气家族成员需要在这里过一道重要“关卡”——质量控制。打个比方,下雨或下冰雹时,气温一般会下降,如果气温先生的数值升高或者没有变化,那就可能存在问题;又或者,天气没什么变化,但10分钟前的气温先生A和现在的气温先生B数值相差太大,也意味着出现问题,会被贴上“质疑”或“错误”的标签。

顺利通过“关卡”的天气家族成员,在地面综合观测业务软件中打包整理完成后,便能坐上前往下一站——省级气象信息中心的列车。在这里,来自全省各地的天气家族成员迎来了又一个质量控制“关卡”。这一关主要考验空间连续性,比如,气温先生A和气温先生B出生在相距5公里的观测站,数值却相差较大,会被标记为“质疑”。同样的故事再次上演,通过考核的天气家族成员才有资格再次踏上更远的旅程,最终抵达国家气象信息中心。

这一站,天气家族成员的面孔就更多样了,不但有来自各个地面观测站的,还有其他各种观测设备观测到的数据,比如雷达等数据。国家气象信息中心的工作人员利用处理系统再次把他们整理、分类、入库,按需将打包处理好的数据推送给不同的用户。比如,天气预报员需要的数据会来到国家气象中心,气候预测专家需要的数据会来到国家气候中心。当然,气温先生是最基础、使用最广泛的天气家族成员之一,所以,到处都少不了他的身影。

还有很多数据是每一个普通人安排生产生活都要看的,所以会被送到公共气象服务中心,经过可视化处理,成为长得漂亮又容易懂的数据产品的一部分,有些还会再经过墨迹、彩云等公司的个性化处理,最终出现在每个人手机天气服务App中。

几十年来,这条漫长的路对技术条件的要求越来越高,但气温先生从观测场走到公众身边花的时间却越来越短,耗费的人力也越来越少。