第一节 大气探测 一、地面气象观测 地面气象观测是依据气象仪器或观测员目测观察和测量近地面的空气温度、湿度（距地面1.5米高度）、气压、降水量、风等气象要素的变化，大气的透明度以及云、雨、雪、雹、雷暴等的发生和演变，为制作天气预报、开展气象服务、进行气候分析和气候资源开发利用，以及科学研究等提供重要的基础依据和积累资料。
（一）观测规范
地面气象观测规范是地面气象观测工作的准则。主要对地面气象观测的基本任务、观测方法、技术要求、观测记录的处理方法，以及观测场地建设、仪器设备安装维护等做出具体规定。1987年，国家气象局对规范中“气压”的单位作了修改，与国际统一，由原毫巴（mb）改为百帕（hpa）。
1986年1月～2003年12月，执行中央气象局《地面气象观测规范》（1980年1月1日正式执行）。根据观测业务的变化，以及遥测和自动气象站投入业务的情况，中国气象局在原规范基础上，于2003年颁布新的《地面气象观测规范》，并于2004年1月1日正式执行。
（二）观测项目
地面气象观测项目包括空气温度（离地面1.5米高度）、湿度（离地面1.5米高度）、风向风速、降水、积雪、蒸发、太阳辐射、日照、地温、冻土、电线积水、能见度和天气现象。观测项目及使用仪器见表2－1。
（三）观测时制、时次及日界
日照观测采用真太阳时制，辐射观测采用地方平均太阳时制，其余观测项目均采用东经120度北京时的时制。观测时次及日界见表2－2。
（四）气象记录报表
气象观测人员将观测到的气象要素值和天气现象按规定记录到《观测簿－气簿－1》中，不允许涂改伪造。
气象观测结束后，按规范要求进行查表计算，将有关记录及计算结果抄入《气象报表－气表－1》。
地面观测记录报表分为月报表和年报表两种。月报表中的记录分别抄自气簿－1和自记纸，并进行日合计值、日平均值、旬和月平均值、总量值、极端值、频率等值的计算统计。年报表中的记录抄自逐月的月报表，并进行全年值的统计。1981年起，按照国家气象局要求增加了异常气象年报表工作。异常气象标准：以1951～1980年（1951年后建站的则从有观测记录起到1980年）三十年气象资料整编成果为基础，在其后任一年内凡本站出现气象要素值超过三十年累年极值时就被确定为“异常气象”。
1986年，根据国家气象局决定，黑龙江省各级台站分期分批开始使用PC－1500地面测报程序《DMCX－A》。从1986年1月1日起，牡丹江、佳木斯、黑河气象观测站（现爱辉区气象观测站）和黑龙江省气象台（哈尔滨）观测站、海伦县气象站首批正式使用《PC－1500地面气象测报程序》编制各类地面天气报，计算定时观测或发报时次的气温、气压、湿度、风、降水、云等各观测气象要素的日、旬、月的统计值。PC－1500机计算、统计的各气象要素值可直接抄入气象报表中，替代了气表制作中的手工查表，计算和统计。1987年1月1日，伊春、齐齐哈尔等其余27个基准、基本气象站正式使用PC1500型计算机编报和计算各气象要素值。1987年，各市（地）气象局配备了APPLE－II型微机制作气表，使用黑龙江省气象局编制的APPLE－II制作气表程序，省、市（地）两级气表制作实现了半自动化。1998年386微机替代了基准气候站、基本气象站的PC－1500机和各市（地）气象局的APPLE－II型微机。从1998年5月份开始，正式使用中国气象局的《ANDM4.0》程序制作气表，并生成A0、A1、A6、A7、V0、V1文件。
1998年，黑龙江省气象局为五常、宾县、延寿、双城、甘南、讷河、拜泉、龙江、肇东、青冈、兰西、望奎、同江、汤原、乌伊岭、林口、海林、呼中、逊克、五大连池、集贤、密山、鸡东、绥滨、林甸等25个一般气象站配备了微机。1999年1月1日起，上述25个一般站正式用微机编制气表－1。1999年5月，中国气象局为基准气候站、基本气象站统一配置了联想微机。黑龙江省气象局将基准气候站、基本气象站原386微机调给没有微机的一般气象站；2000年3月1日起，所有一般气象站正式使用《ANDM4.0》程序编制气表－1，至此，县气象站气表制作全部微机化。
各观测站月、年报表制成后，首先由本站进行认真校对和预审，然后上报所在市（地）气象局由专门的审核员进行审核、查询后报黑龙江省气候中心。由黑龙江省气候中心审核科进行再次审核和查询后将基准、基本站的月报表及所有站的年报表，报国家气候中心。随着气象业务现代化建设的发展和机构的改革，气象报表的制作、审核、传输的方式也发生变化。1994年开始，基本气象站、一般气象站不再制作气象年报表，直接由黑龙江省气候中心制作和审核。1995年黑龙江省各台站的气象年报表全部由省气候中心制作、审核。各站只需上报年报表的补充资料。1998年使用《ANDM4.0》程序后各站只需上报A文件。
2000年，中国气象局实行机构改革，审核人员编制数减少，从10月份开始，进行了基准气候站和基本气象站月报表由县和省两级制作、审核的业务试运行。2001年正式投入业务运行。省级制作完成月报表后，返市（地）气象局1份供业务、服务使用。一般气象站的月报表仍由本站制作，由市（地）气象局审核、上报。只在一般气象站站数多的市（地）局设1名审核员，站数少的市（地）局，由测报检查员负责审核工作。
气象报表的上报方式，1998年以前由各站邮寄给市（地）气象局，市（地）气象局审核后输入微机拷贝数据盘片并打印成纸质气表邮寄给黑龙江省气候中心。1998年5月份卫星通信网和分组数据交换网建成后，各市（地）气象局和基准、基本气象站利用VSAT网、地面专线或拨号上网及分组数据交换网三种方式向黑龙江省气候中心进行气象月报表传输试运行，首次进行了气候资料的数传。1999年9月开始，上述台站的气象月报表正式通过分组数据交换网传输至黑龙江省气候中心，但同时报送纸质气表－1和数据盘片。2000年1月1日起，基准气候站、基本气象站停止报送纸质气表－1及数据盘片。利用分组网传输报表的时间比原上报时间提前1个月。2001年3月1日一般气象站分组网正式启用，开始进行气表传输，但仍然邮寄纸质气表－1和数据盘片，直至2005年。
（五）观测环境保护
地面气象观测场地是安置气象仪器设备和进行地面气象观测的场所。观测场地点，要求设在能较好反映本地较大范围的气象要素特点的地方，避免局部地形的影响和地方性雾、烟等大气污染的影响。观测场四周必须空旷平坦，观测场距铁路路基至少200米，距公路路基至少30米，距大型水体最高水位线至少100米，距热源体至少500米。观测场边缘与四周障碍物的距离至少是障碍物高度的10倍以上。在城市和工矿区，观测场应选择在城市或工矿区最多风向的上风方。观测场一般为25米×25米的平整场地。
国家高度重视气象探测环境保护工作，气象观测场地及探测环境受法律保护。随着工农业生产和城市建设的发展，有相当一部分气象站的探测环境遭到不同程度的破坏。1985年以前就有黑龙江省革命委员会批转黑龙江省气象局《关于保护气象台站周围环境，提高气象情报质量的请示报告》和经国务院批准中央气象局与国家基本建设委员会的《关于保护气象台站观测环境的请示报告》等对保护探测环境做出的具体要求。1987年10月17日，黑龙江省人民政府颁发了《黑龙江省气象台站观测环境保护规定》，首次将气象探测环境保护纳入政府规章。1995年11月27日，黑龙江省人民政府第14号令发布实施的《黑龙江省实施〈中华人民共和国气象条例〉办法》明确规定：“气象台站的探测场地、仪器、设施、标志和气象通信的电路、信道、设施受国家保护，任何单位和个人不得擅自移动和损毁”，并对气象探测环境标准做出具体规定。1996年，黑龙江省气象局依据《黑龙江省实施〈中华人民共和国气象条例〉办法》，印发了《关于进一步加强气象探测环境保护的通知》，要求各级台站依据《黑龙江省实施〈中华人民共和国气象条例〉办法》中有关探测环境保护规定，划出本站环境保护红线区，并到当地规划和土地管理部门备案，同时报送当地政府和人大。2000年1月1日实施的《中华人民共和国气象法》明确规定：“国家依法保护气象探测环境，任何组织和个人都有保护气象探测环境的义务”。同时具体规定了禁止危害探测环境的行为。2000年10月19日，《黑龙江省人民政府办公厅转发黑龙江省气象局、黑龙江省建设厅关于在修编城市规划中处理好气象探测环境保护工作意见的通知》（黑政发〔2000〕49号）中明确规定：在新一轮城乡规划修编工作中，要按照《中华人民共和国规划法》和《中华人民共和国气象法》的有关规定，处理好气象探测环境保护问题，保护气象探测站址的稳定，特别要保持国家基准站、基本站探测环境的长期稳定。2003年8月1日实施的《黑龙江省实施〈中华人民共和国气象法〉办法》规定：“县级人民政府应当根据国家规定的标准，划定气象探测环境的保护范围，纳入城市规划或者乡村建设规划。”“任何单位和个人都应当严格执行国家关于气象探测环境保护标准和本办法关于保护范围的规定，不得在保护范围内批建不符合气象探测环境保护规定的建设项目。”以上各项法律法规在各个时期对保护气象探测场地和探测环境起到了积极作用。经过不断努力，黑龙江省气象台站观测场地和四周环境基本得到有效保护，大多数台站观测环境达到《规范》的要求。但是，也有部分台站由于环境被破坏或城市发展的需要进行了站址迁移，使气象资料的连续性受到一定影响。
（六）自动气象站建设
按照中国气象局大气探测自动化系统建设工程一期工程部署，2002年，黑龙江省气象台站开始建设自动气象观测系统（自动气象站）。哈尔滨自动气象观测站于2002年建成并投入业务使用。2003年，完成了除哈尔滨以外31个基准、基本气象站和27个一般气象站的自动站建设。2005年，完成了剩余24个一般站自动气象站的建设。至此，黑龙江省83个气象站的自动观测系统全部投入业务使用。自动观测系统与原观测系统并行2年（以原观测系统为正式记录），以累积平行观测资料，进行对比分析和检验自动观测系统运行的稳定性。
黑龙江省使用的自动气象站由长春气象仪器厂和天津气象仪器厂生产。自动气象站由硬件和系统软件组成。硬件包括传感器、采集器、通信接口、系统电源、计算机等；系统软件包括采集软件和地面测报业务软件。为实现组网和远程监控还配置了远程监控软件，将自动气象站与中心站连接形成自动观测系统（见图2－1）。
自动气象观测系统的使用，实现了绝大多数器测项目的实时自动采集并存储，可以按业务需求通过计算机输入人工观测部分的数据，自动计算海平面气压、水汽压、相对湿度、露点温度及需要的各种统计量，编发各类气象报告，按《地面气象观测数据文件和记录簿表格式》形成观测数据文件，编制各类气象报表，实现通讯组网和运行状态的远程监控。
1.观测规范
使用中国气象局2003年颁布，2004年1月1日正式执行的《地面气象观测规范》。
2.观测项目
基准气候站：自动气象站观测8个气象要素：风向、风速、气温、湿度、气压、降水量、地温、蒸发；有太阳辐射观测的漠河、富裕、佳木斯等3站，增加太阳辐射自动观测，共9个要素。
基本气象站与一般气象站：自动观测站没有蒸发项目，观测其余7个要素；哈尔滨、爱辉2个基本气象站有辐射观测任务，观测8个要素。
所有气象站的云、能见度、天气现象的观测，以及自动观测站不包括的日照、蒸发等项目，仍按人工观测的有关规定和要求进行。
3.观测时次
自动站每日北京时24小时连续观测。人工观测项目仍然按照原规定进行24次（基准站）、4～8次（基本站）、3次（一般站）定时观测。至2005年底，使用自动气象站观测编发地面天气报的时次仍为基准站8次（佳木斯、肇州两站为4次）、基本站4次定时天气报和1～4次补绘天气报，一般站3次。
4.记录处理
各自动气象站每小时观测数据形成数据文件自动传输到黑龙江省气象网络中心，省气象网络中心将数据文件以VP报的形式，按规定传输至中国气象局气象信息中心。各自动气象站根据自动观测数据和人工录入的记录及月报表封面、纪要、天气气候概况、备注等文字说明，自动加工整理建立统一的月数据文件；按地面气象记录月报表格式和编写要求自动编制气表－1。月观测记录经本站质量检查处理后，复制备份，长期保存。基准站、基本站月观测数据文件及气表－1，于次月10点前传输到黑龙江省气候资料室，经审核后报中国气象局气象信息中心。一般站月数据文件及气表－1，传输到市（地）气象局审核后打印纸质气表－1，拷贝盘片邮寄黑龙江省气候资料室。
5.观测场地要求
自动气象站设在各气象站地面气象观测场内。其观测场地及周围环境的要求除与地面观测场要求相同外，还要求周围不得有致使传感器观测值发生异常变化的各种干扰源。自动站室外设备要求安装在避雷有效区内。
二、常规高空气象探测 常规高空气象探测，是指采用带有探空仪器的气球自由升空方式，对从地球表面到几万米高度空间空气运动的状态和气象要素的变化进行探测，以及收集、处理数据记录的工作过程。分为高空风观测和无线电探空两部分，分别测定高空气压、温度、湿度和高空风随高度的变化。黑龙江省有哈尔滨、齐齐哈尔、嫩江、伊春等4个高空气象探测站承担常规高空气象探测任务。
常规高空气象探测是大气探测的重要组成部分，其探测手段是随着我国大气探测业务现代化建设的发展而不断改进的。1970～1994年，黑龙江省4个探空站使用701型雷达进行高空探测。1994年，齐齐哈尔探空站首先开始使用由701型雷达改装的701C型气象雷达系统，实现了探空信号自动接收和记录处理的自动化。1998～1999年，哈尔滨、嫩江、伊春探空站先后使用中国气象局研发的“59－701”微机数据处理系统，实现了自动译码、输入计算机，进行记录的自动处理。
2004年1月哈尔滨探空站、2005年8月伊春和嫩江探空站先后开始使用中国自主研制的新一代L波段气象雷达－GFE（L）Ⅰ型二次测风雷达，替代了701型雷达。同时，GTSⅠ型数字电子探空仪替代了与701型雷达配合使用的59型电码式探空仪。GFE（L）Ⅰ型二次测风雷达与GTSⅠ型数字电子探空仪配合（称为《L波段（Ⅰ）型高空气象探测系统》），可测定地面至30公里范围的高空风向、风速、气压、温度、湿度等5个气象要素，实现了自动跟踪探空气球，自动采集、处理、存储探测的气象要素数据，不仅提高了探测精度、时效，也提高了探测信息的空间与时间密度。
（一）高空风观测
高空风观测是用雷达或光学经纬仪跟踪探空气球，测定每一瞬间探空气球所在的空间位置（直到可能探测到的最大高度），然后根据气球随风飘移情况，推算出高空的风向、风速。
1.技术规范
随着高空气象探测手段的更新和业务技术的发展，国家气象局对1976年印发执行的《高空气象观测手册－高空风观测部分》和1977年印发执行的《高空气象观测规范》做过若干补充和新编。1988年，为适应使用PC－1500型计算机的需要，国家气象局编写了《高空气象探测规范》第四分册，是使用PC－1500型计算机半自动处理探空、测风记录的部分，1989年正式执行。2000年，中国气象局为了适应各探空站使用“59－701”探空自动处理系统的需要，编写了《高空气象探测手册（“59－701”微机数据处理系统部分）》，是对高空气象探测数据处理微机程序编制和使用的说明，作为技术规范之一，于2001年1月1日正式使用；2002年11月起执行中国气象局印发的《常规高空气象探测规范》（试行）。该规范在原规范基础上，针对新探测系统的特点，同时结合了世界气象组织的技术要求，在总体测量准确度、探测数据处理、资料质量控制、资料传输、技术维护和保障等方面做出了新的规定。2005年2月开始执行中国气象局编发的《L波段（Ⅰ）》型高空气象探测系统业务操作手册》，该《手册》是对L波段（Ⅰ）型高空气象探测系统软件编制和使用的说明，是以上高空气象探测系列规范之一。
2.观测时次
各探空站每日8点、20点（北京时）进行综合探测。齐齐哈尔、哈尔滨探空站除2次综合探测外，齐齐哈尔站每日2点，哈尔滨站每日2点、14点进行单独测风业务。1990年1月1日，哈尔滨探空站取消了14点单独测风业务。1991年1月1日，齐齐哈尔探空站取消了2点单独测风业务。
3.记录整理
每次观测后，按规定计算出量得风层的风向风速和规定等压面的高度、对流层顶的风向风速，选择最大风层计算合成风，编报高空气象报告。观测和计算结束后将计算结果每日按2点、8点、14点、20点的记录分别填入《高空风记录月报表》，经本站预审后，报黑龙江省气候资料室审核。
（二）无线电探空
无线电探空是利用充满氢气的特制气球将无线电探空仪带入空中，探空仪感应元件在上升过程中，感应出周围空气的气压、温度和湿度的变化，发射装置将感应信号连续发出，地面接收设备接收信号后，经过整理，计算出高空规定层的气压、温度、湿度和位势高度值。
1.技术规范
1977年6月1日以后，无线电探空开始执行中央气象局为使用我国自行研制的59型电码式探空仪编发的《高空气象观测手册～高空压、温、湿部分》。使用PC－1500计算机后，于1989年1月1日起，同时执行国家气象局编发的《高空气象探测规范》第四分册（高空压、温、湿、风探测使用PC－1500计算机）。1998、1999年，黑龙江省4个探空站先后使用了59－701探空自动处理系统后，于2001年1月1日开始正式执行国家气象局印发的《高空气象探测手册（“59－701”微机数据处理系统部分》。2002年11月起执行中国气象局在原规范基础上编发的《常规高空气象探测规范》（试行）。2005年2月起，同时执行中国气象局的《L波段（Ⅰ）型高空气象探测系统业务操作手册》。
2.观测时次
哈尔滨、齐齐哈尔、伊春、嫩江等4个探空站每天8点、20点进行2次综合探测。
3.探空记录整理
每次观测后，观测员按规定计算各规定层等压面的气压、温度、湿度、露点和位势高度，选择出反映大气结构特征的特性层和对流层顶，并将计算结果填入《探空观测记录表》，每月将《探空观测记录表》中有关规定层、特性层记录按8点、20点分别填入《高空压、温、湿记录月报表》和《高空特性层记录月报表》，经本站预审后，报送黑龙江省气候资料室审核。
（三）高空气象探测场地
探空观测场地由放球场地、雷达和探空基测场组成。
放球场地：半径50米范围内，要求平坦空旷、无架空电线、建筑、林木等障碍物。
雷达观测环境：要求四周开阔，障碍物对探测系统的天线形成的遮挡角不得高于5°，特别是在测站盛行风的下风方向120°内的障碍物，对探测系统的天线形成的遮挡仰角不得高于2°。
探空基测观测场：建有探空仪待放亭和获取地面气象要素的设备。待放亭要求四周通风，能挡阳光直射和雨淋。获取地面气象要素的百叶箱、仪器设备要求符合地面气象观测规范要求。
2001年初，黑龙江省气象局对高空探测场地进行了统一规划，观测场为20米×10米，四周用不透钢立柱和不透钢拉链做围栏，中间有观测亭和基测用百叶箱，观测场地面铺种高度低于20厘米的草坪。观测场内小路宽50厘米。按照统一规划组织开展了探空业务标准化整建活动。经过一年的整建、验收，4个探空站全部达到黑龙江省气象局规定标准，有效促进了探空业务规范化、标准化。该项活动得到中国气象局监测网络司肯定，并在全国推广。
三、辐射观测 辐射观测是使用仪器对太阳、地球和大气的辐射强度及其变化进行观测。气象台站主要对太阳辐射进行观测，为充分利用太阳能资源及科学研究提供资料。太阳辐射观测包括：总辐射、直接辐射、净辐射、散射辐射和反射辐射。
总辐射：是指水平面上，天空2π立体角内所接收到的太阳直接辐射和散射辐射之和。总辐射是辐射观测最基本的项目。
直接辐射：是垂直于太阳入射光的直射辐射，包括来自太阳面的直接辐射和太阳周围一个非常狭窄的环型天空辐射（环日辐射）。进行直接辐射观测不仅可以计算日照时间、时数，还可以计算大气混浊度，是衡量大气混浊度的最主要指标。
净辐射：太阳与大气向下发射的全辐射和地面向上发射的全辐射之差值，也称作净全辐射或辐射差额。净辐射是研究地球热量收支状况的主要资料。
散射辐射：是指太阳辐射经过大气散射或云的反射，从天空2π立体角以短波形式向下，到达地面的那部分辐射。
反射辐射：总辐射到达地面后被下垫面向上反射的那部分短波辐射。
1986年，黑龙江省有哈尔滨、佳木斯和黑河（爱辉）3个站进行太阳辐射观测。1992年9月1日在富裕气象站，1992年10月1日在漠河气象站增加了辐射观测业务。1992年以前，哈尔滨站为甲种站承担总辐射、直接辐射和散射辐射观测；佳木斯、爱辉为乙种站，只承担总辐射观测。1992年以后，按照国家气象局新的站类划分，哈尔滨、漠河为一级站，观测项目为：总辐射、直接辐射、净辐射、散射辐射和反射辐射；爱辉站为二级站，进行总辐射、净辐射观测；佳木斯、富裕站为三级站，进行总辐射观测。
（一）技术规范
1988年以前使用中央气象局制定的《日射观测方法》和《日射观测技术问题解答汇编（第一号）》。1989年开始使用国家气象局修订出版的《气象辐射观测方法》（试用本）。1991年国家气象局编发了《气象辐射观测方法》（补充材料）。1993年编发了《气象辐射观测方法》（学习材料）。随着新型辐射观测仪的推广使用，1996年6月，中国气象局制定并颁发了《气象辐射观测方法》。自动气象站广泛应用于气象台站后，中国气象局于2003年11月颁布了新的《地面气象观测规范》。其中辐射观测作为一章，涵盖了1996年颁布的《气象辐射观测方法》。
（二）观测时制、日界及时次
辐射观测时制采用地方平均太阳时。以地方平均太阳时为日界。
1992年以前，采用仿苏联的辐射观测仪器，用人工测量电流的方法进行基本观测和补充观测。基本观测每日6点至18点，每隔3小时观测1次（首末两次观测的时间根据日出日落时间按规定进行取舍）。补充观测在两次基本观测之间进行，每隔1小时观测1次。观测时要记录当天的云天、日光、气压、气温、地面湿度等情况。1992年，新型辐射遥测仪在各辐射观测站投入业务使用。该仪器每分钟自动采样1次。2002年哈尔滨气象站、2003年漠河、爱辉、富裕、佳木斯气象站正式使用自动气象站，每分钟输出12次采样值（实际为1分钟内均匀采样6次加以平均）。
（三）观测记录整理
1992年以前，每次观测后，观测员将读取的辐射电流表换算成辐射值，计算出直接辐射、散射辐射和日总辐射。每月将有关记录按规定填入《日射观测记录月报表》，经本站预审后报黑龙江省气候资料室审核。1992年以后，将遥测辐射仪每天打印的各种辐射值按照本站的观测项目和规定填入《日射观测记录月报表》，报黑龙江省气候资料室审核。2003年使用自动气象站后，日、月报表等文件全部自动生成。
（四）观测场地及仪器
辐射观测场地的要求与地面气象观测基本相同，要求四周空旷、没有障碍物，有代表性的下垫面，避开地方性雾、烟等大气污染严重的地方。黑龙江省各辐射观测站仪器都安置在地面观测场内的南侧。
太阳辐射观测使用的仪器，在1992年以前是一个辐射表，外接一个用于读取的电流表。1992年开始使用遥测辐射仪是由辐射表和采集器组成的辐射自动观测仪。辐射仪通过接口和PC－1500计算机相连，实现了自动采样和记录处理的半自动化。2002～2003年，5个辐射观测站先后使用了自动气象站，辐射自动观测仪与奔腾系列计算机相连，实现了自动采样和记录处理的全自动化。
四、特种气象观测 大气特种观测分为两部分：一部分是做边界层观测，指对地面到1000米高空这一层大气内的风、温度随高度的变化的观测。另一部分是大气化学观测，主要包括二氧化碳、甲烷等温室气体，臭氧、气溶胶、酸雨等项目观测。
黑龙江省自20世纪90年代开始，有哈尔滨、嫩江、佳木斯和龙凤山大气本底站开展了特种观测，只承担大气化学的部分项目观测。
（一）酸雨观测
酸雨，是指PH值小于5.6的降水。造成降水酸化除自然的原因，如火山爆发、森林火灾等之外，人类的生产、生活产生的二氧化硫、氮氧化物进入大气，经扩散和迁移，转化生成本性物质，通过大气降水冲刷到地面，形成本性降水。酸雨对森林、农作物、建筑物、水生物、土壤等人类赖以生存的环境具有很大的破坏性，已构成全球性污染危害。开展酸雨观测是为研究酸雨的时空分布及其长期变化趋势提供宝贵的科学数据，为治理大气污染和防治酸雨提供重要科学依据，是服务于可持续发展战略和环境保护等国家决策的基础性工作。黑龙江省哈尔滨观测站从1990年开始进行酸雨观测，佳木斯、嫩江、龙凤山观测站从1991年开始观测。
1.技术规范
执行1990年9月国家气象局印发的《酸雨观测方法》至2005年末。
2.观测时制、日界及时次
酸雨观测的时制与地面气象观测相同，采用东经120°北京时的时制。
酸雨观测降水采样的日界：当日8点至次日8点为一个降水采样日。
在一个降水采样日内，无论降水是否有间歇及间歇长短，降水量达到1.0毫米时，须采集一个日降水样品；一个降水采样日内的一次连续降水过程，只采样一次；一个降水采样日内有数次降水过程，则进行多次采样，并将其合并为一个样品；若降水连续数日，则按采样日界分别采集各日的降水样品。
3.观测及记录处理
采样方法：取每次降水开始至结束的累积样品。每次降水结束后，立即将采样筒取回，按要求将样品转移到烧杯内，先测电导率（K值），后测PH值。K值和PH值的测定，均按规定重复读取和记录3个相对稳定的读数，填入《酸雨观测记录簿》中。每个月结束后，将每次测量的酸雨资料抄入《酸雨月报表》中，经站内审核后报黑龙江省气象档案馆和中国气象科学研究院。
4.观测场地及使用仪器
利用气象观测站地面气象观测场作为酸雨观测场地。降水采样设备一般安装在观测场东南方较深层地温场的北侧。使用的仪器是酸度计和电导率仪，分别用于测量PH值和电导率。黑龙江省使用的酸度计和电导率仪是上海雷磁仪器厂生产的PHS－3B型酸度计和DDS－307型电导率仪。
（二）大气本底污染监测
大气本底污染，是指远离城市及工业区而不受局地污染影响的大气平均污染状况。它反映在较大范围内，因人类活动而造成的大气成分长期变化。大气本底污染监测是20世纪70年代以后新兴的一门学科。它与气象学、大气化学、环境学有密切关系。大气本底监测又叫大气化学观测，主要观测大气中二氧化碳、甲烷等温室气体和臭氧、气溶胶、酸雨成分含量和变化。
开展大气本底污染监测的目的是了解区域或全球范围内因人类活动的影响，空气中各种污染物质的含量及动态，对大气质量进行评定，为大气污染的防治和空气污染预报提供依据。
世界气象组织倡议建立的全球大气本底污染监测站网是由代表不同尺度的区域站（代表50万平方公里）、扩大区域站（代表大陆尺度）、基准站（代表全球尺度）三个等级站所组成。我国根据世界气象组织对代表不同空间尺度类型的大气本底污染监测站的要求，于1989年始建黑龙江省龙凤山大气本底污染监测站，位于黑龙江省五常市境内龙凤山水库西岸的龙凤山顶，东经127°36′，北纬44°44′，拔海高度331米，于1991年10月正式开始观测。
1.观测项目及技术规范
观测项目有：臭氧、大气飘尘、大气浑浊度、酸雨和常规地面气象观测。技术规范使用中国气象科学研究院1986年5月编写的《大气本底污染监测规范》（试行稿）。
2.观测方法及时次
臭氧观测。臭氧是大气层上部的氧气受紫外线作用产生的含有3个氧原子的氧分子。臭氧具有滤除紫外线的作用，可以保护地球上的生物免受紫外线的伤害。目前臭氧的观测方法主要有地面观测和臭氧探空两种。地面观测是用臭氧观测仪对臭氧的浓度进行观测，臭氧探空是指利用氢气球携带臭氧探空仪对大气中的臭氧浓度进行观测。黑龙江省龙凤山观测站从1991年开始进行地面臭氧总量观测。
观测方法：利用加拿大BREWER公司生产的臭氧总量观测仪，对太阳进行跟踪观测，自动生成臭氧浓度的日记录。
观测时间：每天以自然日出日落定为开始和终止观测时间，连续进行观测，夜间零时整理打印（自记）资料。
记录处理：观测员每天把日记录抄入臭氧报表，并进行校对后存入计算机和刻录光盘保存。每月初将月臭氧报表同记录光盘，一并报中国气象科学研究院大气成分中心。
大气飘尘观测。大气飘尘是指大气中含有的直径小于100微米以下的颗粒物。
观测方法：使用德国生产的大流量采样器进行观测。利用20厘米进口采样膜和管路气泵抽气方法进行采样。对采样膜进行采样前和采样后称重，测得悬浮物的重量，换算成浓度。
观测时间：每周根据天气情况，观测采样1～2次，每次观测24小时（观测15分钟，间歇5分钟）。观测员将每次观测记录填入月报表，每月10日前报送中国气象科学研究院大气成分中心。
大气浑浊度观测。大气浑浊度是指除云、雨、冰滴之外的大气悬浮颗粒物对太阳辐射消减程度的一种度量。
观测方法：利用EKO仪器（大气浑浊度观测仪）自动测得太阳紫外线、红外线、可见光（368、500、778波段）三个波段的相关数据，观测员从仪器屏幕上直接读取后，代入大气浑浊度计算公式进行计算，按浑浊度报表要求，填写日报表、月报表，每月初向中国气象科学研究院大气成分中心报送月报表。观测时间是每天地方时9点、12点、15点观测。除以上三项观测外，大气本底站还进行酸雨观测和地面常规气象观测。
为了加强我国中纬度对大气本底环境及其变化的监测，中国气象局实施“大气监测自动化系统工程一期工程”中对龙凤山本底站进行了全面业务能力提升建设，新增了气溶胶、微量气体等24项大气化学探测业务，并于2005年进行了微量气体、大气气溶胶、太阳辐射、干湿沉降等项目观测的试运行。
微量气体观测。除地面臭氧观测外，新开展了二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氧化亚氮观测。
大气气溶胶观测。主要进行气溶胶吸收散射系数、PM2.5质量浓度、凝结核数浓度、大气光学厚度观测。
干湿沉降观测。湿沉降已进行了酸观测，新增干沉降观测。
太阳辐射观测。进行了直接辐射、总辐射、天空散射、红外辐射、长波辐射、DV－B辐射（320～280毫微米波段的太阳紫外线）的观测。
地面气象要素连续观测。2005年，龙凤山本底站完成自动气象站建设，实现了气温、气压、湿度、风向、风速、降水、地温等7个气象要素连续观测。
以上观测数据通过观测仪器自动记录和人工记录两种方式形成原始观测数据文件，连续（电子化）观测数据，由观测站经黑龙江省气象网络中心报送中国气象局信息中心。通常情况下每周报送1次。其中地面、辐射观测数据按照中国气象局地面气象站和辐射观测站观测规范要求频率上报。如有特殊需要，则按要求加密上报。非连续观测数据，以及非电子化数据资料，每月定期报黑龙江省气象局业务主管部门，并经业务主管部门转报中国气象局信息中心和大气化学实验室；在站内采集的各种样品，直接报中国气象科学研究院中心实验室分析后形成分析数据。上述各类数据经过专家综合审核、订正后，统一报送中国气象局信息中心存档并发布。
五、天气雷达探测 天气雷达探测是监测降水天气的云雨结构和降水强度分布的有效手段，是大气探测的重要组成部分。主要监测暴雨及强对流天气系统的活动和降水性质、强度分布等，为短时、临近天气预报警报及人工增雨防雹作业提供信息。
（一）常规天气雷达探测
1986年，绥化、齐齐哈尔和黑河市气象台相继布设了711型天气雷达，黑龙江省气象台的711型天气雷达换型为713（5厘米波长）型天气雷达。1990年大兴安岭、伊春、佳木斯、牡丹江市气象台分别增设713、711型天气雷达。之后，大庆和哈尔滨市气象台及省农垦总局所属的九三、北安、宝泉岭、红兴隆、建三江、牡丹江（密山）分局气象台及克山、红光农场陆续布设了711型天气雷达。2000年黑龙江省共有713、711型天气雷达19部。随着计算机技术的发展，从1991年开始，黑龙江省常规天气雷达进行数字化改造，配备计算机对雷达回波进行数字化处理，并生成各种产品，提高了处理产品的速度和质量。到2004年除一部外，常规天气雷达全部完成数字化改造。其中，大庆市气象台更新为718型（3厘米波长）数字化雷达。2005年伊春和七台河市气象台分别更新和新建713型天气雷达，鸡西市气象台增配了711型数字化天气雷达（见表2－3）。
711型天气雷达探测距离为300公里。713型天气雷达探测距离为400公里，并可定量测定200公里范围内的降水强度。1991年黑龙江省气象台C波段713型天气雷达数字化后，最大探测距离为600公里，定量探测范围为512公里。各雷达站按照黑龙江省气象局印发的《气象测雨雷达网观测发报试行办法》的规定，在每年5月上旬至10月中旬开机探测，每日常规定时探测6次，即5点、8点、11点、14点、17点、20点（北京时）。并根据需要增加2点、23点探测。在定时常规探测时间外，若遇有暴雨、冰雹、龙卷、飑线等灾害天气时，均进行每小时一次的加密探测。在探测到指示性特殊回波时，以每15、30分钟或更短时间间隔进行跟踪监测。探测结束后，分别向区域气象中心、责任区气象台站和人工降雨办公室传发探测报告。
（二）多普勒天气雷达探测
多普勒天气雷达探测，不仅能实时获取常规天气雷达所能探测到的降水强度场信息，还能获取常规雷达不能获取的风场信息、性能比常规雷达优越。具有全相干、大功率、低噪声、高精度性能。在有效监测半径230公里内可定量测定回波强度性能、测速能力，能获取降水和降水云体中风场信息，及早识别和判断飑线、龙卷、下击暴流，具有一定的晴空探测能力，能够提供70多种产品。每部多普勒天气雷达配备8个自动雨量校准站，每个站的间距为80公里，形成自动校准系统。
黑龙江省多普勒天气雷达建设从2000年起步。2001年11月底，在黑龙江省气象台建成3830C波段多普勒天气雷达，2002年完成数字化改造。2003～2005年，佳木斯、齐齐哈尔、牡丹江市和大兴安岭地区气象台先后建成多普勒天气雷达系统。
2005年，黑龙江省已经建成并投入使用5部多普勒天气雷达，统一按照中国气象局《新一代天气雷达观测规定》进行探测。每年5月31日至8月31日实行连续24小时开机运行，每12分钟和1小时定时探测一次并上传资料，此间每6分钟加测和上传资料一次。每年9月1日至次年5月30日每小时探测一次并上传资料。从2005年7月21日起，各雷达站使用黑龙江省研制的基数据传输软件和拼图软件，将多普勒天气雷达探测数据实时传到黑龙江省气象网络中心后自动生成雷达拼图，供黑龙江省各气象台站调用。为了充分发挥多普勒雷达产品的作用，哈尔滨市气象台率先建立了等效雷达，实时接收黑龙江省气象台天气雷达的所有产品。2005年黑龙江省气象局为58个县级气象站装配了多普勒天气雷达产品浏览器软件及实时资料调用软件，实现县站随时调用雷达基数据资料和雷达拼图资料。
天气雷达网的建立，及时为各级气象台站提供了临近和短时天气预报警报所需的重要信息，提高了灾害性天气预报准确率。2005年7月末，伊春、鹤岗市气象台根据雷达探测信息，及时发布大暴雨临近预报警报，通过提前预防，避免了重大损失。各雷达站在人工增雨、防雹作业季节还根据需要跟踪监视云团变化，为作业时机选择和作业指挥及时提供信息。
六、卫星遥感监测 气象卫星从太空把大气中的云系和地面上各种不同的下垫面形成的图像反射到卫星遥感仪器上再传回地面。气象部门通过处理接收到的卫星云图及地表下垫面的图像资料，监测云系状况及森林火灾、地表植被、江河水面等生态环境最新动态，用于天气预报和气象服务工作。
（一）静止卫星云图的接收与应用
静止气象卫星是指地球同步轨道气象卫星。由于卫星轨道高，能连续观测并发回地球四分之一地区云的资料。接收和应用卫星云图对于分析和预报天气变化有着重要作用。
黑龙江省气象部门接收和应用静止卫星云图业务始于20世纪70年代。1986年，黑龙江省气象台和佳木斯市气象台采用WT－Ⅰ型静止卫星云图接收机，每天多次接收日本“葵花”、美国“诺阿”卫星云图，直接在微机屏幕上显示云图，供预报人员使用。1990年后，黑河、大兴安岭、牡丹江、大庆、哈尔滨市气象台和黑龙江省人工降雨办公室陆续使用该设备接收日本“葵花”、美国“诺阿”和中国“风云”系列静止卫星传下来的低分辨云图。1991年黑龙江省气象台完成GMS－5静止卫星接收处理系统建设。通过人机对话实现了自动定时接收红外和可见光云图，对照显示、叠加经纬度、地形和城市位置、动画显示、漫游、放大、单点定位显示经纬度及温度值等，并能自动定时向网络文件服务器传送卫星云图产品，供黑龙江省气象台站通过终端调看使用。1997年以后，随着各地气象台站建成VAST、PCVAST通信小站，每天均可多次收到卫星云图。静止卫星云图主要用于短期、短时天气预报和人工增雨防雹作业时机的选择。
（二）极轨卫星资料的接收与应用
极轨气象卫星是指近极地太阳同步轨道气象卫星，它可以每天两次在固定的时间经过某地上空，并向地面传送云和地表下垫面的遥感资料。极轨卫星轨道高度大大低于静止卫星高度，传回的卫星图像更加清晰，用途更为广泛。
1987年5月，大兴安岭发生特大森林火灾后，为了监测森林火情，大兴安岭地区气象台使用世界银行贷款于1988年在黑龙江省率先建成WT－7A极轨气象卫星遥感资料接收处理系统。每天2次以上接收同一轨道的美国“诺阿”（NOAA）和中国“风云”（FY）系列极轨卫星传下来的资料。其分辨率为1.1公里×1.1公里。在春、秋季森林防火期，连续24小时开机接收所有经过本地上空的极轨卫星资料，经处理发现森林火点后立即向地委、行署领导报告，并传送到地区森林防火指挥部。
1990年，为了监测黑龙江省林区火情，黑龙江省气象台建成极轨气象卫星彩色显示系统。“八五”期间由黑龙江省人民政府投资再次更新设备，购进WAX－Ⅱ小型计算机强化了卫星接收处理系统的建设。一般每天2次（5点、23点）、森林防火期4次（5点、9点、18点、23点）接收处理美国NOAA和中国FY系列极轨卫星资料。1991年采用国家卫星气象中心的卫星数据图像处理系统，建成了实时接收、预处理、单轨回放、应用处理、天气分析、图像处理、功能测试等8个子系统。在应用资料子系统中可以进行火灾、洪水、积雪监测和植被指数、海面温度计算，以及多轨道拼图处理及彩色合成。在森林防火期和汛期，将林火、江水水体图像推到专用网络上，供防火、防汛等部门及黑龙江省各气象台站通过终端调用。1999年该接收处理系统调整到黑龙江省气象卫星遥感中心，2002年又新增一套QY－2型极轨卫星接收机，实现了无人值守、全天候自动接收和自动存储的功能。WT－7和QY－2两套接收设备，接收4颗卫星每天2条轨道共6～7次的遥感资料。除监测林火、江河水体外，还用于积雪、土壤干旱、农作物长势等生态环境监测。2002年，伊春市气象局在市政府的支持下，建立了极轨卫星遥感接收处理系统。在春、秋防火期全天开机，每天4次接收处理NOAA和FY系列卫星资料。监测范围为黑龙江省，资料处理范围是伊春市全区（县）、逊克县和绥棱县，主要用于小兴安岭林区火情的监测。2003年由黑龙江省人民政府拨款，黑龙江省气象卫星遥感中心新建了EOS（地球观测系统）卫星遥感资料接收处理系统，其分辨率为250米×250米，在生态环境监测上具有明显的优势。2005年黑龙江省气象卫星遥感中心的3套极轨卫星资料接收处理系统，共接收中国、美国6颗卫星（0点、4点、7点、10点、12点、16点、17点等）10余次遥感资料，监测领域已从林火、江河水体发展到黑龙江省旱情、积雪、农作物和牧草长势及产量评估等方面。
2003年4月，哈尔滨市气象局利用市政府安排的中尺度灾害天气监测系统的投资，建立了QY－2型极轨卫星接收机及配套的系统软件，每天2次接收NOAA和FY系列5～6颗极轨卫星资料。主要用于张广才岭、老爷岭等林区火情监测，同时对全市土壤干旱、松花江等江河水体和农作物长势进行监测。处理后的林火、江河水体等图像资料直接传到哈尔滨市防火、防汛抗旱指挥部。极轨卫星的云系图像清晰度远远高于静止卫星云图，层次更加清晰，预报人员已在短时、短期天气预报中将极轨卫星云图作为重要资料使用。
气象卫星资料的广泛应用提高了大气监测能力和对自然灾害，特别是森林火灾、江河水患和干旱的监测能力，促进了气象与生态环境的结合。1990年以来，黑龙江省林区发生的火情，多次都是卫星遥感监测首先发现并报告给森林防火指挥部，为及时扑救火灾提供了重要情报。在监测江河水患上也发挥了重要作用。1998年，嫩江、松花江特大洪水和暴雨成灾后，黑龙江省气象台利用卫星遥感资料计算了黑龙江省各市县受灾的明水地和严重内涝地面积，为黑龙江省人民政府分配救灾资金提供了科学依据。卫星遥感监测土壤干旱位置、面积结合单点测墒评估各地干旱情况，比单点测墒评估旱情更为全面和准确。农作物、牧草长势与产量的遥感监测，农业产量预报和草原产量预报增加了新的资料和方法，通过对草原退化、沙漠化、盐碱化以及湿地变化等植被的长期遥感监测，可以分析气候变化对生态环境的影响等。
七、雷电监测 雷电是一种对自然环境和社会经济都会造成很大影响的自然现象。黑龙江省是雷电多发区，每年都有因雷电而造成的人员伤亡和财产损失。特别是大兴安岭北部林区，不仅春秋两季风大干旱，气温高，可燃物载量大，地表干枯极易发生火灾，而且在春夏之交常有冷锋过境，易形成干雷暴，使大兴安岭北部林区成为全国雷击火的高发区。
2003年3月，国家正式批准大兴安岭北部林区森林防火基础设施建设项目立项。中国气象局承担了该项目中的大兴安岭北部林区雷电监测及雷击火预警服务系统的建设。主要建设内容分两部分：雷电监测定位系统和雷击火预警服务系统。雷电监测定位系统是在大兴安岭北部林区建雷电探测子站15个，数据处理中心2个，数据处理分中心2个，远程显示终端10个。黑龙江省气象局承担1个数据处理中心，1个数据处理分中心，9个雷电监测子站和6个7要素自动气象站建设任务，其余由内蒙古气象局承担。
2004年8月，黑龙江省项目建设启动。雷电监测站址选择了大兴安岭的塔河、呼中、新林、漠河、呼玛、洛古河、盘古、十八站、阿木尔等9处，数据处理中心设在大兴安岭地区气象局，数据处理分中心设在大兴安岭防火指挥部。
在进行大兴安岭北部林区雷电监测站建设的同时，黑龙江省气象局开始筹建黑龙江省雷电监测站网。站址除以上9处外，又选择加格达奇、爱辉、北安、嘉荫、齐齐哈尔、伊春、大庆、北林（绥化）、佳木斯、哈尔滨、通河、鸡西、牡丹江等13处，与大兴安岭北部林区9处，共计22个监测站组成黑龙江省雷电监测网。黑龙江省数据处理中心站设在黑龙江省气象网络中心。2005年秋季，黑龙江省雷电监测定位系统全部建成投入业务试运行。
雷电监测定位系统包括高精度雷击探测仪网站、中心数据定位处理站、雷电探测数据分析统计服务网络、雷击信息图形显示工作站、通信网络等5个部分。通过雷击探测仪网站接收和处理闪电发生时辐射电磁波信号——中心数据定位处理站对探测数据进行处理、定位计算——数据分析统计服务网站将雷电定位结果和其他探测数据形成开放数据库——雷击信息图形显示工作站在电子地图上显示雷击位置、统计雷电参数，实时显示雷电信息和供网络浏览等4个步骤完成雷电监测的整个过程。
雷击火预警服务系统主要包括自动气象站、相关的系统运行软件及可视化雷击火预测预报服务软件。
