數(shù)字式校園氣象站建設(shè)方案

【資料簡介】

一般氣象站只有地面氣象觀測，校園氣象站屬地面氣象觀測站，類似國家一般氣象站。中小學校園氣象站主要由硬件和軟件兩大部分組成。其硬件部分主要有觀測場、工作室、觀測儀器和觀測點四部分。

一、觀測場

地面氣象觀測大多數(shù)項目都要在專門建立的氣象觀測場所內(nèi)進行，所以要建設(shè)校園氣象站，首先要進行觀測場地的選擇、規(guī)劃和設(shè)計。

1.觀測場是取得地面氣象資料的主要場所，應(yīng)當選在能較好反映本地較大范圍的主要氣象要素特點的地方。按照國家氣象局《地面氣象觀測規(guī)范》的規(guī)定，觀測場必須建在平坦空曠，四周200米以內(nèi)沒有高大建筑物、樹林、大水池，遠離河流和湖泊的地方。因為復雜的外在因素會影響氣象要素的變化，造成觀測不準確，觀測結(jié)果不能真實地反映該地自由大氣的實際變化情況，影響觀測資料的代表性。同時會影響視界的廣闊。

按照國家氣象局《地面氣象觀測規(guī)范》的規(guī)定，觀測場地面積有25米X25米和16米X20米兩種規(guī)格。

一般學校特別是城市內(nèi)學?；旧蠜]有能夠滿足上述要求的條件。我們可以把觀測場地的地址選在教學樓的樓頂，這樣就可以zui大幅度地排除觀測場地四周200米以內(nèi)的障礙物的影響。教學樓的出入與疏散通道都比較寬敞，不妨礙多人出入，而且觀測場內(nèi)的儀器容易得到保護，可以避免外界人為的破壞。至于場地的面積，我們可以采取分塊的方法，在不同的樓頂安裝不同的儀器。教學樓一般都是連體工程，在不違背所安裝的儀器之間規(guī)定的間距、高低儀器排列方向和次序的原則基礎(chǔ)上進行規(guī)劃設(shè)計就可以了。觀測大地溫度的儀器仍須安裝在地面，這些儀器既占不了多大面積，又可以不避開障礙物。

2.在觀測場動建之前，首先要對本站子午線進行界定。因為整個觀測場內(nèi)室外儀器的定位、排列、安裝以及氣象工作室位置的確定都與方位有關(guān)。界定子午線常采用羅盤測定法、太陽高度測定法和北極星測定法等。

接著，要測定本站經(jīng)緯度。因為經(jīng)緯度是影響天氣變化的因素，是計算制作氣象產(chǎn)品的重要依據(jù)。測定本站經(jīng)緯度可以采用地圖查算法、經(jīng)緯儀測定法等。

海拔高度是影響天氣要素數(shù)值的因素之一。在氣象觀測上，很多數(shù)據(jù)都要進行海平面數(shù)值換算，如氣壓等；一些現(xiàn)代化的儀器在安裝時就要輸入本站海拔高度，如自動氣象儀等。所以要進行本站海拔高度的測定。測定海拔高度有幾何水準測定法、地圖測定法、三角高程測定法、海拔儀測定法等。

本站經(jīng)緯度（到分）和本站海拔高度（到0.1米）的數(shù)據(jù)要刻在觀測場內(nèi)固定的標志上。

3.觀測場地動建時，首先要平整地面。平整后的場地應(yīng)該是地面水平平坦，沒有粗土石塊和坑洼。場地內(nèi)要種植淺草，草的高度不能超過20厘米。還要在一定位置鋪設(shè)0.5米左右寬的小路，通達各儀器設(shè)點，路面可鋪設(shè)不易輻射熱量的材料，如泥土、細沙等，人員只能在小路上行走。觀測場四周要設(shè)置1.2米高的木、竹、鐵絲網(wǎng)或不銹鋼圍欄，以保證人員和場內(nèi)儀器的安全。

二、工作室

氣象工作室（專業(yè)氣象站稱觀測值班室）是氣象站的心臟部位，是整個氣象站組織工作的基礎(chǔ)，是氣象數(shù)據(jù)處理和氣象產(chǎn)品制作的中心。

.1.工作室應(yīng)建在觀測場的北邊，與觀測場的距離不能太遠，也不能靠得太近，大約相距30米左右為佳。如果觀測場是規(guī)劃在教學樓樓頂?shù)?，工作室的位置盡可能安排在同一樓層，不過，安排在下一個樓層也可以。

2.工作室的面積一般在10平方米左右，如果條件允許或考慮到學生多人參與活動，盡量安排大些的房子，為學生提供自由寬敞的活動空間。工作室的墻壁四周及頂部都要求刷上白色涂料漆。

3.氣象工作室內(nèi)要安放室內(nèi)觀測儀器，在工作室的一角要隔一小間暗室，大小視安裝儀器的數(shù)量而定，一般不得小于兩個平方米，裝推拉門，暗室內(nèi)裝氣壓表，置放氣壓計，配上一盞15--40W的紅色電燈。工作室內(nèi)還要置放工作臺、文件柜、繪圖桌等工作設(shè)施。工作臺上置放電接風向風速儀的顯示器、自動記錄器、上位計算機等；文件柜內(nèi)置放附屬品、備品、耗材、氣象觀測資料等；繪圖桌供繪制天氣圖和制作天氣預報等氣象產(chǎn)品的制作之用。工作室內(nèi)還要安裝集中控制和分配供電電源的配電箱。

三、觀測儀器

觀測場和工作室規(guī)劃建成后，就要考慮儀器配置和安裝的規(guī)劃了。儀器配置規(guī)劃首先要考慮滿足國家氣象主管機構(gòu)規(guī)定要求展開的觀測項目的需要；同時要滿足教育部中、小學有關(guān)學科教學大綱規(guī)定內(nèi)容的教學要求。其實這兩者的要求和需要是一致的，因為中、小學有關(guān)學科中的氣象知識教學已經(jīng)是一個非常完整的氣象科學系統(tǒng)內(nèi)容，所以只要滿足氣象觀測項目的需要，中、小學有關(guān)學科的氣象知識教學的要求也就滿足了，而且科學探究項目和綜合實踐活動也可以正常進行了。

1.氣象站配置的儀器分室內(nèi)和室外兩大類，觀測場內(nèi)配置的是室外儀器，這些室外儀器又分自動記錄和人工觀測兩類。

室外自動記錄儀器包括：風向風速感應(yīng)器、溫度計、溫度計、雨量計、日照計等；

室外人工觀測儀器包括：zui高溫度表、zui低溫度表、干濕球溫度表、地溫表、雨量筒、蒸發(fā)皿、毛發(fā)濕度表等；

室內(nèi)觀測儀器包括：風向風速顯示器、風向風速記錄器、氣壓計、水銀氣壓表等。

在這些儀器中，如果配合環(huán)境保護教育教學，還可以增加紫外線和光輻射等項目的觀測儀器。

2.儀器配備的數(shù)量，從教學角度考慮，一般每個標準班級為56人，因此確定規(guī)劃配置的儀器，同一品種的可以考慮配置多個數(shù)量，就象圖書館在配置圖書時要考慮復本數(shù)量一樣。在這些儀器中，用眼或動手的人工觀測儀器建議盡量重復配置，為學生創(chuàng)造更多的參與機會和條件。而且從科學探究項目和綜合實踐活動方面考慮也是如此。但主要是根據(jù)學校計劃允許參加的學生人數(shù)來具體規(guī)劃確定。另外，有條件的學校還可以配置一定數(shù)量的野外氣象觀測儀器。諸如：手持風向風速計、空盒氣壓計等。

3.氣象儀器是多學科的綜合產(chǎn)物，是獲取大氣要素的基本工具。它有統(tǒng)一的具有氣象科學特點的規(guī)格標準要求。所以國家氣象局規(guī)定：氣象臺、站不得使用未經(jīng)氣象職能部門校驗的儀器。所以，確定配置的儀器在選購時應(yīng)該十分講究。雖然是學校氣象站，但必須選購具有氣象主管機構(gòu)主管業(yè)務(wù)部門頒發(fā)使用許可證或經(jīng)氣象主管機構(gòu)業(yè)務(wù)主管部門審批同意用于觀測業(yè)務(wù)的氣象儀器生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品。只有使用這些廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品，在氣象觀測中給出的要素數(shù)據(jù)才能標準，才可與當?shù)貧庀蟛块T進行情報互換，才能使保存的資料有歷史使用價值。目前，教育系統(tǒng)的許多教學儀器廠也在生產(chǎn)氣象儀器，這些廠家生產(chǎn)的儀器如果作為課堂教學的直觀教具，那是非常好的；但如果作為校園氣象站配置的儀器，還需慎重仔細斟酌。因此，在選購儀器時必須嚴格區(qū)分氣象觀測儀器和氣象教學儀器。

4.在儀器配置規(guī)劃時要講求先進性和現(xiàn)代化。因為上世紀八十年代后，氣象儀器的發(fā)展和更新?lián)Q代已經(jīng)與時俱進。許多古老的儀器已經(jīng)逐步被淘汰，一些先進的現(xiàn)代化儀器正在迅速地推廣普及使用。因此，有條件的學校，還有可以考慮配備低分辨率衛(wèi)星云圖接收機（可自動定時接收、存儲太平洋上空氣象衛(wèi)星定時發(fā)布的衛(wèi)星云圖，并可進行專項云圖分析、綜合云圖分析以及天氣分析預報）和自動氣象儀（可自動接收、存儲風向、風速、氣壓、溫度、濕度、雨量、輻射、紫外線等八大要素每天正點時的數(shù)據(jù)，可顯示任意時刻八要素數(shù)據(jù)）等。

5.安裝儀器時，要事先預制好水泥底座，用螺絲把儀器固定

在底座上。為使室外儀器在任意天氣條件下都能正常運轉(zhuǎn)，還必須制作加固索。安裝時還要注意保證儀器的水平度和垂直度。并把握好儀器排列的次序、間距和方向。

一、氣象觀測點

觀測點是目測天氣要素之用的地點。該點應(yīng)選擇在觀測場和工作室臨近的位置，且應(yīng)視界開闊，能見到四周的地平線。在觀測點上還要架設(shè)一條2米長的柱子，用來預備臨時安裝輕便氣象觀測儀器之用。

五、制度、檔案和維護

校園氣象站既是學校內(nèi)多學科共同的課程資源，又是教室外供學生動手動腦，進行科學探究的園地。怎樣用好、維護好這個課程資源，使之更好更長久為學科教學和科學探究服務(wù)，必須有一套完整的規(guī)章制度來維系。這其實就是校園氣象站的軟件。這里擬提幾點粗淺的建議，供廣大在校園氣象站里的辛勤耕耘者們參考。

    1.訂立制度、做好宣傳

    人員組織好以后，還必須訂立一定的規(guī)章制度。制度有以下幾方面內(nèi)容：

觀測制度：按照國家氣象局頒布的《地面氣象觀測規(guī)范》規(guī)定的觀測項目、觀測時間、觀測順序、觀測方法訂立制度；

觀測紀律：每日三次的觀測時間不能誤，觀測記錄不能斷，觀測方法不能變，觀測獲取的數(shù)據(jù)資料不能丟；

 安全維護制度：觀測時人員注意安全，注意對儀器和觀測場地的維護；

宣傳制度：定期進行氣象知識講座，盡量培育學生開講。定期播放氣象知識演示片，擴大教學資源共享群體。

交接班制度：校園氣象站應(yīng)由觀測小組輪流值班，因此必須規(guī)定詳細的交接班制度。

2.創(chuàng)建多種氣象檔案

氣象儀器設(shè)備檔案：該類檔案包括氣象觀測儀器、設(shè)備、附屬品、技術(shù)資料及科學探究器材等；

氣象記錄檔案：該類檔案包括記錄簿、自記紙、月報表、年報表等；

氣象科學探究檔案：該類檔案包括科學課題設(shè)計和課題完成記錄等；

氣象教育檔案：該類檔案包括氣象教育軟件、科普書籍、宣傳資料、簡報、論文、稿件等。

3.校園氣象站的維護分為三大部分：

氣象儀器的維護：定期給自記鐘加潤滑油、墨水；定期檢查儀器加固索，時刻關(guān)注儀器的運轉(zhuǎn)情況，謹防一切外來的破壞因素。

觀測場的維護：定期整剪草坪，防止踐踏，保持自然狀態(tài)；百葉箱、風向竿、圍欄保持潔白色彩，定期進行年度維護。

資料的維護：觀測獲取的資料和自動記錄的資料都要按月裝訂成冊，按年度置放在資料柜中，資料柜內(nèi)應(yīng)置干燥劑和衛(wèi)生球，以防潮防蛀。

按照以上方法建造起來的校園氣象站才符合標準要求。其中的軟件部分是為硬件部分服務(wù)，也為氣象站長期運轉(zhuǎn)服務(wù)。只有既具備硬件條件又具備軟件條件的才算規(guī)范合格的校園氣象站。

杭州邁煌科技有限公司所提供的校園氣象站建設(shè)方案多樣化，詳情可施經(jīng)理。