《极地大气观测规程》系统总结了极地多年气象观测实践经验,从地面气象观测、大气成分在线观测和大气地基遥感观测三个方面,分别介绍了目前在中国南极中山站和长城站实际应用中的气象观测规程和大气成分采样、观测流程和操作规范,内容涉及观测目的和意义、观测系统介绍、操作规范、工作流程、技术规定、标校要求、数据处理方法、故障诊断及排除方法等。
《极地大气观测规程》可供极地气象业务观测人员、从事极地大气科学考察的科研和技术人员使用和参考。
中国气象科学研究院于1984年开始派员参加中国南极科学考察。1985年和1989年按照中国气象局《地面气象观测规范》,分别在南极建立了长城气象站和中山气象台,世界气象组织(WMO)编制的国际区站号分别为89058和89573,并列入南极地区的基本天气站网(ABSN)和南极基本气候站网(ABCN)。两站的地面气象站观测系统已达到国际上南极气象观测站的同等水平,是西南极和东南极大陆沿海地区气候变化研究的代表性观测站。2004年7月中国气象科学研究院在北极新奥尔松建成中国北极黄河气象站,安装了近地面辐射平衡和梯度自动观测系统。1992年起,南极中山站开始了大气臭氧总量的地基遥感观测,对臭氧总量和紫外辐射进行连续观测,为我国在南极臭氧洞方面的研究提供了基础数据,也得到了WMO等国际组织的密切关注,其数据也进入WMO的数据中心,并应用于南极臭氧洞实况图的制作发布。2008年,中国气象科学研究院在南极中山站建设了大气成分本底站,陆续开展地面臭氧、黑碳气溶胶质量浓度、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等大气成分的在线观测以及大气中5种主要温室气体的瓶采样观测,2011年开始进行臭氧和N02总量监测和全辐射观测。
30多年来,中国极地大气科学观测对极地地区近现代气候的变化规律、大气边界层物理和海、冰、气相互作用,以及冰雪能量平衡过程、大气成分本底特征和臭氧洞形成过程、南极考察气象业务天气预报系统、极地大气环境对东亚环流和中国天气气候的影响等方面的研究提供了技术支持和数据支撑,取得了很多国内外有影响的研究成果,加深了极地气候在全球变化中作用及其对我国天气气候和可持续发展影响的认识。
不同于国内一般气象台站,极地的地理环境使得极地大气业务观测具有特殊性,例如,①极地地区的极夜、低温、暴雪、大风,其观测环境条件十分严酷;②观测场地、观测机房、电力供应、通信、道路等基础设施保障条件与国内气象台站相比明显不足;③无法获得仪器设备厂商及其他专业维修保障力量的现场技术支持,观测仪器设备的故障诊断及维修维护只能依靠现场观测人员完成;④观测人员采用年度轮换制,观测人员变动大,并且因交通方面原因交接时间极为紧迫,有时甚至不能在现场完成面对面任务交接;⑤观测人员部分来自非专业背景,考察前业务培训时间和内容相对有限,因而部分观测人员的专业知识和技能可能存在一定欠缺。上述困难对极地地区的气象观测和大气成分观测的连续稳定和高质量运行带来诸多困难和挑战,进而给观测质量带来许多不确定因素。因此极地地区的大气观测业务的仪器设备、工作内容、流程、技术方法、处理方案等与国内台站相比存在许多不同。
有鉴于此,有必要认真总结30多年来在极地气象台站的业务工作实践,以中国气象局的《地面气象观测规范》《大气成分观测业务规范》和世界气象组织的《气象仪器和观测方法指南》等为参考依据,形成一套完整的极地大气现场观测的技术规程。这项工作对今后在极地地区长期、稳定、连续和高质量地开展气象和大气成分观测,保障高质量地完成现场观测任务,以及保证观测数据业务质量,具有特别重要的意义。
前言
第1章 极地气象观测
1.1 概述
1.2 观测项目和方式
1.2.1 主要观测项目
1.2.2 观测任务和方式
1.3 气象要素的观测
1.3.1 云
1.3.2 能见度
1.3.3 天气现象
1.3.4 气压
1.3.5 空气温度和湿度
1.3.6 风向和风速
1.3.7 降水
1.3.8 日照
1.3.9 总辐射
1.4 编发报和数据处理
1.4.1 地面天气报告
1.4.2 气候月报
1.4.3 数据处理
1.4.4 网络异常
1.5 自动气象站
1.5.1 自动气象站结构
1.5.2 业务软件
1.5.3 自动气象站常见故障处理
1.5.4 业务软件使用注意事项
1.5.5 DT业务软件使用方法
1.6 工作流程
1.6.1 日工作流程
1.6.2 月、年工作流程
1.7 其他说明
1.7.1 长城站时制和日界
1.7.2 中山站时差
1.7.3 长城气象站观测场、气象室
1.7.4 能见度目标物
1.7.5 风玫瑰图
1.7.6 长城站地面天气报告补充说明
1.7.7 中山站地面天气报告补充说明
1.7.8 长城站网络异常处理
1.7.9 中山站网络异常处理
1.7.10 自动气象站故障案例
1.7.11 长城站地面气象测报业务系统软件参数
1.7.12 长城站历史气象资料统计
1.7.13 其他工作建议
第2章 极地大气化学观测
2.1 目的与意义
2.2 观测系统
2.2.1 观测仪器
2.2.2 观测场地、机房及系统安装
2.3 日常工作要求
2.3.1 值班日程及要求
2.3.2 值班记录表及工作日记
2.3.3 在线连续观测
2.3.4 离线样品采集
2.3.5 数据采集管理
2.3.6 仪器维护
2.4 仪器故障诊断及维修
2.4.1 AE33型黑碳监测仪
2.4.2 TE49i型臭氧分析仪
2.5 备查附件
2.5.1 值班记录表格式及说明
2.5.2 AE33型黑碳监测仪的仪器参数设置
2.5.3 TE49i型臭氧分析仪的仪器参数设置
2.5.4 TE49i-PS型臭氧校准仪的仪器参数设置
2.5.5 标准气瓶登记清单(格式)
2.5.6 温室气体采样瓶记录单(格式)
……
第3章 极地地基大气遥感观测
参考资料