前向散射能见度观测仪与人工观测的优缺点分析

2024年2月21日发(作者：华中师范大学研招网)

前向散射能见度观测仪与人工观测的优缺点分析

摘要：大气能见度作为一项最为常见的气象学指标，对其进行准确观测非常重要。现如今，气象领域主要使用前向散射能见度观测仪与人工观测两种方式对能见度进行观测，本文首先从观测方式、观测时间、差异原因等角度针对以上两种观测方式进行对比分析，后重点总结了前向散射能见度观测仪与人工观测的优缺点，仅供参考。

关键词：前向散射能见度观测仪；人工观测；优点；缺点

引言

能见度作为有效反映大气透明度的一项重要指标，在气象领域得到广泛应用，主要是由于能见度作为表征气团特性的一项重要因素，能够与天气学、气候学的需要相符合；另外，能见度最为一项业务性参量，在环境监测领域，能见度能够反映大气污染程度；在航空航海等领域，能见度更是与安全运输密切相关。目前，主要使用两种方式对能见度进行测量，即能见度仪观测与人工观测。传统的人工观测方式极易受到物理、主观等因素的影响，进而导致数据采集及其精确性存在着一定的局限性。随着科学技术的发展，前向散度能见度仪作为一种智能化的大气能见度监测设备，凭借其背景光测量与能见度观测等功能，表现出测量精确度高、集成度高、轻便、易携带等特点，在高速公路、机场、常规气象观测等诸多领域得到广泛应用。然而，近些年来，大量的实践结果显示，能见度仪观测与人工观测数据存在着一定的误差，因此，掌握以上两种方式的差异及其优缺点对于了解能见度观测数据误差的原因，进而提升观测数据质量等具有重要意义。

1前向散射能见度观测仪与人工观测对比分析

1.1观测方式不同

（1）前向散射能见度仪

就前向散射能见度观测仪而言，是一种融温度测量、电容降水感应与光学前散射测量等为一体的由微处理器控制的智能传感器。使用这一仪器对小空气体积（大约0.1L小采样值）对33°角红外光的前向散射强度进行测量，并据此对气象光学范围能见度进行评估。通常情况下，散射与吸收是导致光出现衰减的主要原因，但是一般不考虑吸收因子。在此基础上，前向散射能见度仪使用红外管将一束中心波长为875am的红外光持续射入到大气当中，接收器在光电传感器的接受面上汇聚特定体积大气的前向散射光，之后再把检测到的光强度转化为电信号，再将其发送至计算机进行采样，使用数学模型对大气能见度值进行演算。

1.

人工观测

白天能见度指的是在一定天气条件下，视力正常的人能够从天空背景当中看出并正确辨识出目标物的水平距离的最大值。就夜间能见度则指的是假设总体照明与白天水平相同，大小适宜的黑色目标物能够被看见并正确辨认出来的水平距离的最大值，中等强度发光物体能够被看见并正确识别的水平距离的最大值。

所谓人工观测能见度则指的是有效水平能见度。在自动气象站各个方位、各个距离位置处选择多个固定的能见度目标物，并将其作为能见度观测的一项参考依据。能见度观测时必须在视野开阔位置处进行，并选取能看到全部目标物的固定地点进行观测，并以“不能见”的最近目标物与“能见”的最远目标物为依据，对当时的能见距离进行判定。

1.2观测时间不同

使用前向散射能见度观测仪进行观测与人工观测方式的观测时间存在着明显差异。就前者而言，是全天24h不间断观测，而且每分钟采样4次，输出的数据有一分钟与十分钟平均值两种。而就后者而言，受到台站级别的影响，人工观测次数也有所不同。通常情况下， 基本站与基准站每天观测4次，分别为08 时、14时、20与02时，而一般气象站每天仅观测3次，分别为08时、 14时与20时。地面气象观测规范当中规定，在正点前半个小时左右应当对观测场与观测仪

器设备进行巡视，45min至60min对能见度进行观测。夜间在对能见度进行观测时，气象观测工作人员首先应当在黑暗处停留5~15min，确保眼睛与黑暗环境适应之后再开始观测。

1.3两种观测方式结果存在差异的原因

1.3.1观测原理不同

前向散射能见度观测仪的工作原理是对一小空气体积对33°角红外光的前向散射强度进行测量，并据此对气象光学范围能见度进行评估。而人工观测方式的工作原理即为在自动气象站周围的各个方位、不同距离处选择多个固定能见度目标物，并将其作为能见度观测的依据，之后结合“不能见”的最近目标物与“能见”的最远目标物对当时的能见距离进行判定。

1.3.2观测范围不同

相对比而言，人工观测方式获取的能见度数据资料的主观性比较强，然而人工观测注重大气对视觉的影响，是大范围平均的结果。前向散射能见度观测仪则首先设定大气为均匀的，将一小块气样的结果推广到更为广阔的空间当中。由于后一种观测方式假定大气属于均质，因此，相对比而言，这一观测方式的误差比较小。

2两种观测方式的优缺点分析

2.1前向散射能见度观测仪的优缺点

2.1.1优点

通常情况下，大气浑浊程度使用气象能见度来表征。而前向散射能见度观测仪的推广应用正好弥补了该领域存在的不足。与人工观测方式相比，这一观测方式的客观性较强，而且能够实时反映某一区域某一时刻的能见度状况。另外，前向散射能见度观测仪获取的能见度数据具有连续性，精确度高等特点。特别是在观测低能见度天气现象时，这一观测方式的客观性更强，准确度更高。这一方式在大雾、霾等天气现象预警预测中的作用突出。

2.1.2缺点

由于能见度视程障碍主要为自动判定，目前的综判直接使用风、湿度、能见度等气象要素获取结果，不需要考虑实际的气象条件。当能见度观测设备出现问题或数据异常时，极易导致能见度观测数据出现记录不完整、缺测等现象，此时必须及时进行人工补测。另外，由于能见度结合视程障碍进行自动判别，因此极易出现误判。例如当台站附近燃烧垃圾或烟雾等导致能见度降低，进而导致误判天气现象。此时在定时观测时，应当将这一天气现象删除，无需对能见度进行处理，而且还要将这一情况详细备注在值班日记上。

2.2人工观测方式的优缺点

2.2.1优点

人工观测方式稳定性较强，主要是由于观测的为有效水平能见度。气象观测工作人员会结合自身的工作经验与能见度目标物等进行判定，虽然也会出现偏差但是不会发生由于仪器故障而引起的数据缺测等问题，也不会出现错误记录而对目前天气现象的判定产生一定的影响。

2.2.2缺点

这一观测方式当中“不能见”与“能见”的界线较为模糊，仅仅依靠个人主观与人眼判别，无法与高标准需求相符合。另外，人工观测方式与工作人员自身的视力、光源特性等多种因素均存在着密切关系，主观上极易造成较大的误差。除此之外，人工观测方式较为繁琐，不及能见度观测仪方便。

参考文献：

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作者简介：赵红云（1967年12月—）女，汉族，河南省临颍县人，本科，工程师，从事综合气象观测，技术装备保障工作。