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[摘 要]本文介绍了ISOS软件环境下前向散射能见度仪观测数据的几种记录格式，并对其计算方法等进行分析，阐述了视程障碍现象自动判断的方法，以及目前存在的不足和特殊情况下的记录处理。
[关键词]新型自動气象站；能见度；视程障碍现象；自动判断
中图分类号：P415.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）47-0286-01
随着地面气象观测业务改革的不断推进，新型自动气象站和ISOS地面气象综合业务系统已经逐步进入常规业务，其中能见度自动观测和视程障碍现象自动判断的应用，使得观测数据更加客观，有效提高了能见度和视程障碍现象观测的准确性，减轻了观测人员的工作量。本文介绍了目前能见度自动观测和视程障碍现象自动判断的算法，并结合实际列举了特殊情况下的记录处理，与从事地面观测工作的同行进行交流。
1 能见度观测数据
采样值
根据《前向散射能见度仪规范（试行）》，能见度自动观测仪器每分钟至少采样4次[1]，采样值为传感器内的最原始采样数据，用于传感器内的计算，该值不能通过常规方法读取。
1分钟能见度值
1分钟能见度值也称瞬时值，每分钟输出一个数据，它是一分钟内有效采样数据的算术平均值。该值由传感器自动计算，并输出到采集器中，SMO软件可以直接从采集器获取。
10分钟平均能见度值
传感器每分钟输出一次10分钟平均能见度值，是在1分钟能见度值基础上的10分钟滑动平均；观测、记录和各类数据文件中的能见度（含最小能见度）均取自动观测的10分钟平均值。SMO软件可以直接从采集器获取。
需要注意的是10分钟平均能见度值不是简单的算术平均，使用的计算公式与风的十分钟滑动平均类似，计算方法比较复杂，该值的计算已经由能见度智能传感器实现，不需要详细了解。由图1可以明显看出使用滑动平均计算出来的10分钟平均能见度的曲线特征。
滑动能见度
滑动能见度，在天气现象综合判断的查询中称为水平能见度。经过计算验证，该值是将前10分钟的10分钟平均能见度值，通过算术平均，再经过去尾算法精确到米得到的，并不是真正意义上的“滑动平均”。引入该值的原因是能见度传感器有时会出现个别错误数据，特别是当镜头被短时干扰时，会出现异常偏小值，这种由仪器本身缺陷引起的异常记录无法避免，所以通过软件算法来过滤，设置一个趋势，来避免异常记录对天气现象判断的干扰。该值由SMO软件计算后得出，不作为正式能见度观测数据，仅用于视程障碍现象的自动判断。
天气现象综合判断还使用滑动相对湿度的数据，其计算方法与滑动能见度一样，是将前10分钟的相对湿度算术平均计算得出。
长Z文件
长Z文件中共有6个和能见度有关的数据[2]：7.1段的1分钟平均水平能见度，取正点00分的1分钟能见度值；7.2段的10分钟平均能见度，取正点00分的10分钟平均能见度值；7.3段的最小能见度，从1小时内逐分钟的10分钟平均能见度中挑取一个最小值；7.4段的最小能见度出现时间，为7.3段能见度所对应的出现时间；8.1段的人工观测能见度，从观测时（46分至00分）逐分钟的10分钟平均能见度中挑取一个最小值，再按照去尾算法精确到0.1千米；11段的天气现象，当出现需要记录最小能见度的现象，并且能见度小于1.0千米时，先从视程障碍类综合判别中挑取现象时间，再从视程障碍现象时段内逐分钟的10分钟平均能见度中挑取一个最小值，以米为单位，写入该现象的最小能见度。
重要天气报
重要天气报的编发过程，是先从视程障碍类综合判别中读取是否有需要编发重要天气报的视程障碍现象，如经判断有视程障碍现象，再逐分钟读取10分钟平均能见度值，当符合重要天气报标准时，以该分钟的10分钟平均能见度值编发重要天气报。
A文件
A文件中有两种能见度数据，一种是每小时能见度，取正点00分的10分钟平均能见度值，另一种是日最小能见度，从全天逐分钟的10分钟平均能见度中挑取一个最小值，并记录其出现时间。
2 视程障碍现象自动判断方法
视程障碍现象自动判断是综合了十分钟滑动能见度、十分钟滑动平均相对湿度、风速和24小时变温来进行判断的。使用自动观测能见度的台站，表中能见度高阈值为7500米，低阈值为750米，具体判断方法在此不再详述。
目前存在的不足是，当前版本的视程障碍现象自动判别算法中只有一个湿度阈值，规范中对雾的天气条件定义为“相对湿度接近100%”，而轻雾的定义为“空气较潮湿、稳定”，故一般台站对于雾和轻雾有两个不同的湿度阈值，假设台站雾的湿度阈值为80，轻雾的湿度阈值为60，当能见度小于750米，湿度界于60和80之间时，天气现象自动判断的结果为雾，与实际判别方法不符，需要人工干预。
3 几种特殊情况的处理
3.1能见度超过阈值的天气现象记录
最明显的例子是大于或等于750米的雾的重要报、大于或等于750米的雾的最小能见度记录以及天气现象最小能见度与日最小能见度不一致的矛盾，其它视程障碍现象也会出现能见度超过阈值的记录，但是因为不记起止时间或出现次数较少而不易发现。
还有一种情况是因为各种原因导致SMO缺失数据，由于综合判断使用的是前10分钟的滑动平均，缺失数据就会造成其后10分钟的滑动平均值丢失，无法进行天气现象判断，如果这时的10分钟平均能见度值符合记录视程障碍现象的标准，应该结合前后记录，补记视程障碍现象。
3.2 A文件正点能见度与天气现象不配合
出现这种矛盾，除了上述两种原因外，还有可能是因为：人工观测方式下，定时能见度记录要与观测时15分钟的天气现象相配合，而自动观测方式下，A文件正点能见度为正点00分的记录，当天气现象于观测前15分钟内结束时，两者出现不配合，出现这种情况应保持原记录，不必人工干预。
3.3 雾与湿度不配合
出现这种矛盾，即是前边提到的视程障碍现象自动判断存在的不足，当出现这种情况时，需要人工从天气现象综合判断每日逐分钟数据表中查询滑动湿度记录，重新订正雾的时间，将不符合湿度阈值的时间段记录为霾，并注意添加霾的最小能见度。
4 结语
本文对当前版本的能见度值计算方法和视程障碍现象自动判断方法进行了介绍，可供地面观测业务人员学习了解，但仅限于当前版本下的业务软件和目前执行的业务规定，如果新版软件使用了新的计算公式或判断算法，以及下发新文件变更相关记录规定，应以相关说明或文件为准。
参考文献
[1] 中国气象局综合观测司.前向散射能见度仪观测规范（试行）[Z].2011： 5
[2] 中国气象局综合观测司.地面气象要素数据文件格式（V1.0）[Z]. 2012：5
[3] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，2003：25
作者简介
宋中玲（1976—），女，山东淄博人，本科，工程师，主要从事大气探测和相关管理工作。
[关键词]新型自動气象站；能见度；视程障碍现象；自动判断
中图分类号：P415.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）47-0286-01
随着地面气象观测业务改革的不断推进，新型自动气象站和ISOS地面气象综合业务系统已经逐步进入常规业务，其中能见度自动观测和视程障碍现象自动判断的应用，使得观测数据更加客观，有效提高了能见度和视程障碍现象观测的准确性，减轻了观测人员的工作量。本文介绍了目前能见度自动观测和视程障碍现象自动判断的算法，并结合实际列举了特殊情况下的记录处理，与从事地面观测工作的同行进行交流。
1 能见度观测数据
采样值
根据《前向散射能见度仪规范（试行）》，能见度自动观测仪器每分钟至少采样4次[1]，采样值为传感器内的最原始采样数据，用于传感器内的计算，该值不能通过常规方法读取。
1分钟能见度值
1分钟能见度值也称瞬时值，每分钟输出一个数据，它是一分钟内有效采样数据的算术平均值。该值由传感器自动计算，并输出到采集器中，SMO软件可以直接从采集器获取。
10分钟平均能见度值
传感器每分钟输出一次10分钟平均能见度值，是在1分钟能见度值基础上的10分钟滑动平均；观测、记录和各类数据文件中的能见度（含最小能见度）均取自动观测的10分钟平均值。SMO软件可以直接从采集器获取。
需要注意的是10分钟平均能见度值不是简单的算术平均，使用的计算公式与风的十分钟滑动平均类似，计算方法比较复杂，该值的计算已经由能见度智能传感器实现，不需要详细了解。由图1可以明显看出使用滑动平均计算出来的10分钟平均能见度的曲线特征。
滑动能见度
滑动能见度，在天气现象综合判断的查询中称为水平能见度。经过计算验证，该值是将前10分钟的10分钟平均能见度值，通过算术平均，再经过去尾算法精确到米得到的，并不是真正意义上的“滑动平均”。引入该值的原因是能见度传感器有时会出现个别错误数据，特别是当镜头被短时干扰时，会出现异常偏小值，这种由仪器本身缺陷引起的异常记录无法避免，所以通过软件算法来过滤，设置一个趋势，来避免异常记录对天气现象判断的干扰。该值由SMO软件计算后得出，不作为正式能见度观测数据，仅用于视程障碍现象的自动判断。
天气现象综合判断还使用滑动相对湿度的数据，其计算方法与滑动能见度一样，是将前10分钟的相对湿度算术平均计算得出。
长Z文件
长Z文件中共有6个和能见度有关的数据[2]：7.1段的1分钟平均水平能见度，取正点00分的1分钟能见度值；7.2段的10分钟平均能见度，取正点00分的10分钟平均能见度值；7.3段的最小能见度，从1小时内逐分钟的10分钟平均能见度中挑取一个最小值；7.4段的最小能见度出现时间，为7.3段能见度所对应的出现时间；8.1段的人工观测能见度，从观测时（46分至00分）逐分钟的10分钟平均能见度中挑取一个最小值，再按照去尾算法精确到0.1千米；11段的天气现象，当出现需要记录最小能见度的现象，并且能见度小于1.0千米时，先从视程障碍类综合判别中挑取现象时间，再从视程障碍现象时段内逐分钟的10分钟平均能见度中挑取一个最小值，以米为单位，写入该现象的最小能见度。
重要天气报
重要天气报的编发过程，是先从视程障碍类综合判别中读取是否有需要编发重要天气报的视程障碍现象，如经判断有视程障碍现象，再逐分钟读取10分钟平均能见度值，当符合重要天气报标准时，以该分钟的10分钟平均能见度值编发重要天气报。
A文件
A文件中有两种能见度数据，一种是每小时能见度，取正点00分的10分钟平均能见度值，另一种是日最小能见度，从全天逐分钟的10分钟平均能见度中挑取一个最小值，并记录其出现时间。
2 视程障碍现象自动判断方法
视程障碍现象自动判断是综合了十分钟滑动能见度、十分钟滑动平均相对湿度、风速和24小时变温来进行判断的。使用自动观测能见度的台站，表中能见度高阈值为7500米，低阈值为750米，具体判断方法在此不再详述。
目前存在的不足是，当前版本的视程障碍现象自动判别算法中只有一个湿度阈值，规范中对雾的天气条件定义为“相对湿度接近100%”，而轻雾的定义为“空气较潮湿、稳定”，故一般台站对于雾和轻雾有两个不同的湿度阈值，假设台站雾的湿度阈值为80，轻雾的湿度阈值为60，当能见度小于750米，湿度界于60和80之间时，天气现象自动判断的结果为雾，与实际判别方法不符，需要人工干预。
3 几种特殊情况的处理
3.1能见度超过阈值的天气现象记录
最明显的例子是大于或等于750米的雾的重要报、大于或等于750米的雾的最小能见度记录以及天气现象最小能见度与日最小能见度不一致的矛盾，其它视程障碍现象也会出现能见度超过阈值的记录，但是因为不记起止时间或出现次数较少而不易发现。
还有一种情况是因为各种原因导致SMO缺失数据，由于综合判断使用的是前10分钟的滑动平均，缺失数据就会造成其后10分钟的滑动平均值丢失，无法进行天气现象判断，如果这时的10分钟平均能见度值符合记录视程障碍现象的标准，应该结合前后记录，补记视程障碍现象。
3.2 A文件正点能见度与天气现象不配合
出现这种矛盾，除了上述两种原因外，还有可能是因为：人工观测方式下，定时能见度记录要与观测时15分钟的天气现象相配合，而自动观测方式下，A文件正点能见度为正点00分的记录，当天气现象于观测前15分钟内结束时，两者出现不配合，出现这种情况应保持原记录，不必人工干预。
3.3 雾与湿度不配合
出现这种矛盾，即是前边提到的视程障碍现象自动判断存在的不足，当出现这种情况时，需要人工从天气现象综合判断每日逐分钟数据表中查询滑动湿度记录，重新订正雾的时间，将不符合湿度阈值的时间段记录为霾，并注意添加霾的最小能见度。
4 结语
本文对当前版本的能见度值计算方法和视程障碍现象自动判断方法进行了介绍，可供地面观测业务人员学习了解，但仅限于当前版本下的业务软件和目前执行的业务规定，如果新版软件使用了新的计算公式或判断算法，以及下发新文件变更相关记录规定，应以相关说明或文件为准。
参考文献
[1] 中国气象局综合观测司.前向散射能见度仪观测规范（试行）[Z].2011： 5
[2] 中国气象局综合观测司.地面气象要素数据文件格式（V1.0）[Z]. 2012：5
[3] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，2003：25
作者简介
宋中玲（1976—），女，山东淄博人，本科，工程师，主要从事大气探测和相关管理工作。