《应用气象观测站建设规范 海港》编制说明

气象行业标准《应用气象观测站建设规范海港》

编制说明

一、工作简况(包括任务来源、协作单位、主要工作过程、主要起草人及其所做的工

作等)

1.任务来源

根据中国气象局政策法规司2019年9月30日下发的《中国气象局政策法规司关于下达

2020年气象行业标准制修订及与研究项目的通知》(气法函(2019)58号)文件要求，编

制气象行业标准《应用气象观测站建设规范海港》，项目编号为QX/T-2020-16,本标准

由全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会(SAC/TC507)提出并归口。

2.协作单位

本标准由宁波市气象局、宁波市气象网络与装备保障中心、天津市气象探测中心、深

圳市气象服务中心、深圳市国家气候观象台、大连市气象台、宁波海事局、宁波舟山港集团

公司共同起草。

3.标准主要起草人及其所做的工作

本标准主要起草人为：杨忠恩、黄思源、许皓皓、庄红波、高瑞泉、李文博、陈树成、

张宇彤、周宜航、王科、杨光云，分工如下。

杨忠恩：全面负责标准的总体设计和技术把关工作。

黄思源：负责标准的具体设计，编制标准的主要技术框架和内容，负责编制过程中技

术方法设计、协调及标准编制进度管理，负责相关试验研究和分析。

许皓皓：负责标准内容的起草及有关材料的编写，收集相关引证、参考资料，对标准

内容进行细化、补充、修改，参与相关试验研究。

庄红波：负责海港气象服务需求调研，收集相关参考资料。

高瑞泉：负责南方海港气象观测需求调研，收集相关参考资料

李文博、陈树成：负责北方海港气象观测和服务需求调研，收集相关参考资料。

张宇彤：负责大连海港气象观测和服务需求调研，收集相关参考资料。

周宜航：负责海事对气象观测需求调研和分析。

王科：负责港航对气象观测和服务需求调研和分析。

杨光云：负责港调对气象观测需求调研和分析。

4.主要工作过程

(1)2019年9月由中国气象局立项，下达气象行业标准《应用气象观测站建设规范海

港》的编写任务。

(2)2019年9月27日在杭州召开专家咨询会。邀请了浙江省气象局、浙江省气候中

心、浙江省海港投资运营集团有限公司、浙江海事局、宁波舟山港集团有限公司等单位的专

家对标准进行咨询，听取了专家对标准修改的建议和意见。

(3)建立编写小组微信群。为了提供工作效率，便于收集资料和信息交流，2019年

10月建立标准编写小组微信群，分发编制标准的有关材料，分享收集的相关信息。

(4)2019年11月，宁波市气象局组织召开了标准编制启动会。宁波市气象局、宁波

市气象网络与装备保障中心、天津市气象探测中心、深圳市国家气候观象台、宁波海事局、

宁波舟山港集团公司等标准编制单位的相关成员参加了会议。会议明确了标准编制主要任务

和分工，确定了工作时间进度表和分阶段工作任务。对标准的初稿进行了充分讨论，提出修

改意见。会议安排到宁波舟山港集团的国际航运中心生产调度中心参观，了解港口气象探测

和气象服务的应用情况，还专程到主要港区对新布设的遥感气象探测设备进行现场踏勘。

(5)2020年1月-3月，标准编制组成员广泛开展行业内外走访和资料收集。将我国高

纬度、中纬度和低纬度分为三个片，对海洋气象观测，重点是沿海港口气象观测现状进行摸

底和调查。经资料收集、整理，在编制调研报告的基础上，对标准初稿进行了修改。继续开

展宁波舟山港区常规气象观测和新型遥感探测的对比观测试验，对本标准涉及的有关技术指

标进一步验证。

(6)2020年4月，完成本标准的征求意见稿、标准“编制说明”，以及确定标准征求

意见的推荐单位和专家的名单，并上报中国气象局标准化技术委员会审批.

二、标准编制原则和确定标准主要内容的论据

1.编制原则

本标准的编制，主要遵循的原则是：科学性、可行性和规范性，同时注意与最新标准接

轨。

(1)科学性：根据国家鼓励国内各行业采用国内外先进标准的精神，本标准结合海港

气象观测的实际情况和港口气象服务需求，参考地面气象观测、海洋气象观测等相关标准和

资料等制定。前期在宁波港已经开展了多年港口气象综合探测科研课题，在这些科研成果的

基础上，充分吸取我国沿海地区海洋气象探测方面先进成果，并在宁波港开展了多项目的综

合气象探测对比观测试验和验证，为标准的编制提供科学依据。

（2）可行性：本标准的编写注重于同一领域的标准之间协调，注意采用已发布的相关

标准中的规定，确保制定的标准具有可行性。编制小组的人员地域分布考虑了我国沿海南北

纬度跨度大的特点，选择天津（北部）、宁波（中部）、深圳（南部）。编制小组人员所在

单位分别承担着对重要海港（天津港、宁波舟山港、深圳港）提供气象监测和预报服务的职

责，具有丰富的对海洋监测和气象服务的经验，有利于编制高质量的标准。参与编制标准的

组成人员来自不同行业和不同专业。以气象部门为主，吸收了海事、港务等涉及海上交通和

港口等部门和单位人员；在人员专业上以气象探测为主，结合了其他相关专业。

（3）规范性：本标准依据GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和

编写》给出的规则起草，符合标准编写要求。本标准的所有条目在表述上力求做到清晰明确，

无模棱两可、含糊其辞或易于产生歧义的表达；在方法上力求做到务实、有效、可操作。

（4）注意与最新标准接轨：本标准编写过程中，及时关注最新制修订或发布的行业标

准和国家标准等作为参考。

2.主要内容

本标准是针对海港（包括港口和近海航道）气象观测的特殊性，在遵循一般地面气象观

测和海洋观测技术标准的基础上，根据海港气象探测最新需求，以及针对海港气象预报、预

警服务保障要求提出海港气象观测站的建设规范。

（1）标准结构和内容

本标准除前言和引言外，全文共分9部分，主要包括标准范围、规范性引用文件、术语

和定义、站址、观测项目、观测设备、通信、供电和防雷。

（2）观测环境和观测种类

1）观测环境及测站选址

海港气象观测所获取的数据能尽量代表港口和航道的岸基，以及海面的气象状况,因此,

对测站做了基础性的要求：距离海岸线的距离提出要求（100m以内），测站海拔高度应高

于当地历年最高潮位5m以上，防止遭到海潮的侵袭。

根据测站所处的位置和作用不同，将测站分为海岸（海岛）观测站、海上平台观测站、

港区观测站、海洋观测站三类，分别代表航道、海面、港区、海洋水文等观测站类型。海岸

（海岛）、海上平台观测站主要获取近海航道，以及航道和港口的海面气象资料；港区观测

站是为了解决港口作业区的精细化预报提供高时空密度的气象要素的观测；海洋观测站获取

海上平流雾、蒸发雾等预报中需要的海面、浅层海温和海况数据。各类观测站配置的观测要

素种类可以根据实际需求进行选择。

观测环境依据海岸的特殊地理环境，以及港口服务的需要，重点在海面方面上测站尽量

选择在四周空旷、平坦，海岸线突出的地方，对应航道海面方向没有障碍物遮挡。对于遥感

设备在观测方向上尽量减少遮挡物,具体尺度上没有做较细的规定，便于选址方面灵活掌握。

在港区气象观测站要尽量选择靠近港口码头，测站海拔高度在码头作业面的高度或以上。为

了获取集装箱码头桥吊上的风力，可以将风传感器安装到桥架上。

在特殊环境中可采用部分气象观测传感器和观测主站分离的模式。如在港区码头附近选

址条件不具备的情况下，将小型或微型的智能化传感器安装在码头的设施上，并通过无线通

信将探测信息远距离传输到附近的观测站，实现相对灵活的探测设施布局.

2）观测项目

根据海港观测内容分为基本气象观测和扩展观测项目。扩展观测项目包括遥感、海洋、

雷电、实景视频观测。测站以基本气象观测为核心，根据测站类型不同和需求选择相应的遥

感观测、海洋观测、雷电、实景视频观测项目。

•基本气象观测项目：包括气压、风向风速、气温、湿度、降水、气象能见度、天气

现象等。

•遥感探测项目：包括海面有效能见度、垂直温度廓线、垂直湿度廓线、垂直风廓线、

低云和雾的三维空间分布及物理结构等。遥感探测主要获取近海或海面上空的气象

状况，补充现有探空资料稀疏。改变近海高空气象观测资料缺少，或观测密度不够

的现状，尤其是对于海上大雾观测，更加需要利用新型的遥感探测设备获取三维空

间的气象要素分布数据，对形成海雾的逆温层进行监测，通过大量的精细化观测资

料摸清不同海域海雾特性和变化规律,对近海精细化预报和服务能发挥重大的作用。

•海洋观测项目：包括表层海水温度、海浪（波高、周期、波型、波向）。在港区、

锚地、航道边等合适的海区设置海洋观测项目，观测地点能代表当地的海面、潮汐、

海浪等基本状况。根据我国沿海一些气象科研成果和海洋气象台的实践经验，海温

和海洋水文状况在海雾预报中起到了至关重要的作用。据调研目前一些港务部门也

有自行开展海洋项目的观测，海温、海水密度、潮汐和洋流流速等对船舶安全靠泊

位作业，以及航行安全都有十分密切的关系，因此将部分海洋观测项目列入本标准。

•雷电观测项目：包括大气电场、闪电定位。为危化码头和石油、天然气、煤码头提

供雷电预警探测数据。

•实景观测项目：锚地、航道、港口等海面高清视频观测，增加可视化观测数据，对

于验证和核实海上天气状况提供直观视频记录。积累的天气过程视频资料还可通过

人工智能机器学习等数据处理，与常规气象观测资料结合，自动识别天气演变和跟

踪预警灾害天气。

3)观测设备

对于不同类型观测站根据实际需求选定观测项目后，需要配置相应的观测设备。由于不

同行业设备的选型差异比较大，有必要对海港气象观测的设备性能要求和技术指标作出基础

性的规定。

从设备的选型原则上要符合气象行业装备许可的气象观测设备。尽量采用智能化传感器

和自动化、遥感探测等新型的无人值守观测设备。数据通信采用光纤宽带或4G/5G高速率移

动通信。

基本气象观测设备采用现行区域自动气象站的技术标准配置和布局。但在一些观测项目,

如风、能见度等可根据港航和气象服务实际需求，在一定高度上增设气象传感器，获取特定

高度上的气象要素。

随着船舶制造和海上航行技术的进步，远洋货轮的吨位从几千吨发展到几十万吨。船舶

体积越来越大，船舶驾驶台高度也越来越高。以我国自行设计制造的集装箱船“郑和”号为

例，船型宽54m,长度399.9m,可装载1.8万个集装箱，船底至驾驶室高度65m,设计吃水

14.5m,正常情况驾驶室离海面高度50m左右。2018年中国制造的“COSCOSHIPPINGARIES”

号集装箱巨轮能装载2万标箱，最大载重量19.7万吨。航运和海事等部门建议在大型货轮、

集装箱船的驾驶舱和集装箱装载顶面等高度上增加有关气象要素的观测，获取实测数据，而

不是根据梯度关系进行反演计算。因为这些实测数据对于船舶航行、靠码头的安全，以及保

险赔偿，事故鉴定等方面能发挥重要作用。为此有必要在具有一定代表性的港区码头或海岛

对能见度和风开展分层观测。根据调研大型船舶驾驶舱距离海面高度一般在30-50m之间，

集装箱船满载时顶层集装箱距离海面的高度至少在30-40m,用地面观测10m高的风观测资

料不能很好地反映对集装箱船侧面风阻力的计算；观测场2.5m高的能见度观测也很难代表

船舶驾驶舱高度上的能见度，尤其海面受海水蒸发影响，近海面能见度在垂直方向上呈梯减

趋势，海上浅层雾的高度从几米到几十米之间，因此有必要在一定高度上设置相应的能见度

观测。建议在20-50m的高度上增设传感器，满足对港口作业和近海航运气象保障服务的需

求，弥补地面单层气象观测的缺陷。

(3)观测方法和技术指标要求

凡是观测项目有国家标准或气象行业标准的，一律按照现行的标准执行，直接引用。如

基本气象观测项目参考地面气象观测规范的观测技术要求，参照国标和行标。海洋观测引用

相关海洋观测规范国家标准。在没有国家标准和行业标准的遥感探测，按照行业颁布的探测

设备技术功能规格书要求确定观测技术指标和观测方法，暂时还没有颁布技术功能规格书的

按照实际业务应用需求和生产探测设备的企业标准确定技术指标。

具体技术指标详见《应用气象观测建设站建设规范海港》附录。

（4）主要引用标准

本标准的编制，在气象观测技术引用了最新的气象观测规范和技术标准，分别有:

《GB/T35221-2017地面气象观测规范总则》

《GB/T35222-2017地面气象观测规范云》

《GB/T35223-2017地面气象观测规范气象能见度》

《GB/T35224-2017地面气象观测规范天气现象》

《GB/T35225-2017地面气象观测规范气压》

《GB/T35226-2017地面气象观测规范空气温度和湿度》

《GB/T35227-2017地面气象观测规范风向和风速》

《GB/T35228-2017地面气象观测规范降水量》

《GB/T35233-2017地面气象观测规范地温》

《GB/T35237-2017地面气象观测规范自动观测》

《GB/T31162-2014地面气象观测场（室）防雷技术规范》

《QB/T33703-2017自动气象站观测规范》

《GB/T12763.2-2007海洋调查规范第1部分：总则》

《GB/T12763.2-2007海洋调查规范第2部分：海洋水文观测》

《GB/T12763.2-2007海洋调查规范第3部分：海洋气象观测》

《GB/T14914-2006海滨观测规范》

《GB/T13972-1992海洋水文观测仪器通用技术条件》

《HY/T059-2002海洋站自动化观测通用技术要求》等标准。

三、主要试验（或验证）的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效果

宁波市气象局作为本标准的第一起草人单位，多年来在气象为港口服务方面进行了多方

位的探索，紧紧围绕现代化大型港口发展需求，在气象监测和预报方面开展了一系列科研课

题，取得的一些科研成果，积累了宝贵的港航气象服务经验。这些成果在港口气象服务领域

的应用，对提升近海航行安全保障能力，提高港口调度和生产效率，防灾减灾，趋利避害等

方面已经产生良好的经济效益和社会效益。

自宁波气象事业发展十五规划以来，每个五年规划都有港口和海洋气象探测方面的投入

和布局，已经初步形成以沿海（海岛）区域自动站和能见度观测网地面气象观测为主，中低

空遥感探测和气象卫星探测为辅的立体式综合气象探测网。从2010年以来，通过一些建设

项目、重大工程气候可行性论证研究和科研课题对港口气象探测、近海海洋气象探测方面做

了有益的探索。利用常规气象观测和新型遥感设备开展了多项对比观测试验和研究，为本标

准的编制奠定了良好的基础。与本标准相关的气象探测方面试验研究主要有：

1.跨海大桥工程可行性气候论证

从1989年-2019年先后对宁波市重大工程：杭州湾跨海大桥、象山港跨海大桥、大榭

岛第二跨海大桥、梅山岛跨海大桥等六座大桥开展了工程可行性气候论证。在这些论证项目

中都有四个进行了阶段性的气象对比观测，主要观测内容有岸基和海上（海岛）风和能见度

对比观测，以及岸基的60米高梯度风观测。通过统计分析得出建桥区域海上和岸基的风力

相关性和风力的差异，计算不同重现期的桥位附近海面不同高度上的风速极值。根据梯度观

测计算的风随高度的变化规律，为跨海大桥抗风设计提供科学依据。

从这些可行性论证结果来看，不同区域风随高度变化的指数有一定的差异，如果直接采

用建筑工程规范上推荐的系数进行抗风强度的设计不一定是最佳的。在目前港口仅仅有10m

高度的测风资料来说，这些变化规律对于大型或超大型船舶的抗风能力评估，以及靠泊期间

风力等级具有重要意义。另外从对比观测资料分析，海面与岸基的风速对比来看，通常比值

可达到1:1.2T.5,由此对于岸基的测风站需要充分考虑周边的环境，否则很难代表海面上

风力，只有利用海岛测风站才能较好地反映海面风状况。

2.海岛高塔气象梯度观测系统

2010年在宁波北仑港穿山海区无人的凉帽山岛上（北纬29°54'41.35",东经120°

r25.69"）,利用370m高的输电铁塔建成了一套气象梯度观测系统。从地面到320m垂直

方向上设置9层气象观测，地面为6要素自动气象站加上前向散射能见度观测，高空主要观

测项目有二维和三维风速、气温、湿度。该梯度观测资料对分析中纬度沿海在不同天气系统

影响下海面风速随高度的变化提供了实测数据。获取的观测资料，对已在台风预报、强对流

天气、海雾研究等科研课题中发挥了作用。低空气象要素垂直分布和变化对海雾形成和演变

过程具有很好的指示意义。该高塔气象梯度的温湿度和风的观测资料能跟踪监测低空逆温变

化形成，从而对海雾的预报和变化规律的研究供实况数据。

3.无人海洋气象观测站

2010年在象山港内（白玉山岛）和近海小岛（东屿岛）分别建立无人海洋气象观测站。

除了岛上建成区域自动气象站以外，在象山港内建了一个浮标式海水观测点0这个海水观测

点观测项目有浅层海温和海水盐度。经过多年资料积累和海雾预报方面研究表明，浅层海雾

的形成不仅与海水温度有关，而且与海气温差值有关。在目前海洋部门观测资料共享存在困

难，或现有海洋观测资料不能覆盖海港探测和预报服务区域的情况下，在海港气象探测网中

适当建设代表航道或港区的海洋观测是有必要的。

4.毫米波雷达海雾探测研究

2014-2015年在北仑港穿山港区开展了“毫米波雷达海雾探测研究”课题。主要是利用

毫米波雷达对云雾探测的特性，对北仑港港区和近海的航道大雾进行探测试验，获取海雾三

维空间结构及其变化情况，并研究雷达探测资料反演海上能见度的可能性。项目采用毫米波

雷达是用于垂直探测云的Ka波段（8mm波长）的云雷达，探测距离15km,扫描方式为水平

（最低仰角3°的sPPI模式）和垂直扫描（RHI、THI模式）相结合的方式。雷达安装在穿

山港区码头附近（北纬29°54'23.20”,东经122°07,20.47"）,对海面呈150°张角

进行扇形扫描。在雷达有效探测半径内的港区岸基和岛礁上布设7个前向散射能见度观测站,

同步进行观测。课题主要成果有以下几点：

（1）通过毫米波雷达的水平和垂直扫描模式获取的海雾探测资料，能够很好地反映海

雾的三维空间结构和演变过程，能动态监控海雾的变化趋势。毫米波雷达探测分辨率最小可

设至15m,因此可观测到被测区域海雾变化的精细内部特征，时间分辨率亦基本满足对港口

区域的大雾生消演变过程。在雾的垂直结构和层次上能清晰地看到海雾雾顶与低云云底之间

连续和不连续的多个样例，以往常规天气雷达所不能得到的精细程度，对研究海雾分型及其

演变规律的提供实测资料。毫米波雷达对海雾监测是有效的遥感探测手段，对海雾的监测预

警具有显著的作用。

（2）经过一个冬半年的探测，获取了几次海雾过程数据，通过计算得到海雾期间雷达

反射率因子与海面水平能见度关系式，反演能见度公式如下：

V=40e-0069Z（£,BZ）

以上公式的适用海雾发生期间，且在水平能见度＜2km时适用。但由于样本数量少，雷

达水平扫描最低仰角为3°,对远距离探测到的能见度高度较高，在海雾较厚且比较均匀的

情况下与地面观测的能见度误差小，否则误差较大。由于海面的水平能见度观测点只有一个

岛礁，距离雷达6km左右，按照雷达扫描仰角计算该点雷达探测到的能见度是在300m左右

高度，因此，岛礁上观测的前向散射能见度数据与雷达反演能见度存在误差是显而易见的，

以上公式需要积累更多的大雾探测样本资料•，加以改进和优化。用于海雾探测的毫米波雷达

需进行专门优化设计，尽量降低扫描仰角，并减少波束旁瓣对海面和地物回波的干扰。

(3)毫米波雷达的探测距离在低仰角工作状况下，对浓雾的水平方向有效观测半径距

离可达7-8km,探测距离能满足北仑港港口的航道区域。若需要监测更大海面可通过岸基或

海岛部署多台雷达进行组网，扩大探测范围，覆盖近海海区、港口、航道、锚地等区域。

5.北仑港海雾监测预警新技术研究

该科研项目是在上述“毫米波雷达海雾探测研究”课题的基础上，于2015年在宁波市

科技局立项，历时3年在宁波港区针对海雾监测预警的难题所展开的研究工作。项目采用了

多种常规气象探测设施和新型遥感探测设备对海雾进行综合探测。具体设备清单列表如下：

项目中用于海雾探测的设备清单

序号设备名称型号或种类数量备注

1毫米波雷达HMB-KSM型1Ka波段8mm波长，探测距离15km

2激光云高仪1VaisalaCL511测量范围0-7.5km

3激光云高仪2CYY-2B1测量范围15m-10km

4前向散射能见度仪CJY-IG(J)8测量范围0.01-20km

5海面激光能见度雷达DSL-V021-HS1探测半径》10km；径向分辨率15m；

6微波辐射计QFW-60001垂直温湿度廓线，探测高度10km

搭载GPS探测仪进行高空气象实测和

7无人遥控飞机测绘专用1

微波辐射计对比观测

8北斗/GPS探空系统HT-GTS(U)2-11观测高空气象要素

9高清视频实景观测ZY-821-20X-LA4远程海雾人工观测

10气象卫星云图FY2-G1东亚区域云图资料

11区域自动气象站DZZ410分布在港口周边沿海和海岛上

项目课题与探测有关的主要工作和结论:

(1)毫米波雷达：对海雾探测的优势体现在对探测时空分辨率高，海雾三维空间结构清

晰，能连续跟踪海雾生消演变，但对反演海上水平能见度数据误差大。其他结论与“毫米波

雷达海雾探测研究”的结论相同。

(2)激光云高仪：一种垂直观测云底高度的遥测设备，对海雾和低云垂直高度观测能够

获取浅层海雾抬升和低云高度的变化过程，对云系下降产生降水的过程在时间剖面图上能清

晰地反映出来，而且有比较好的定量化观测数据。对海上云系观测或雾的演变在垂直高度上

具有很好的分辨率。

（3）激光能见度雷达：一种新型水平扫描式能见度探测设备，在本次观测试验中主要解

决海面水平能见度观测。激光能见度探测半径可达6-lOkm（探测距离与海雾对激光的吸收

和散射影响），采样径向分辨率为15m,可进行扇形水平扫描，对海上探测覆盖面由扫描方

位角范围。在穿山港区螺头水道中间的凉帽山岛上安装一套激光能见度雷达，并在距离930m

左右的礁石，以及周边的岸基布设多台前向散射能见度仪，与之进行对比观测。

激光能见度雷达经2017年4-8月的试验性运行，观测数据与前向散射能见度进行比对，

并对能见度反演算法进行修正，经优化算法后数据相关性和误差有较大改善。从2017年9

月到2018年5月能见度观测资料对比分析，特别是在低能见度观测性能方面有较大提升。

将这9个月能见度观测资料按前向散射能见度仪的观测数据进行分段统计，得到不同能见度

区间数据两种观测数据的相关性。下表给出了5个分段区间相关系数和误差。

2017年9月至2018年5月分区间统计的相关系数和误差

划分区间（km）<0.50.5-11-22-55-10

相关系数0.97470.92590.91490.92290.9269

平均相对误差（%）8.75.87.27.36.8

在500m以内的能见度相关系数达到了0.9747o下图是1000m以内的数据散点图。

激光与前散能见度1km以内的数据散点图

由于海雾的不均匀性和变化移动对观测数据产生一定影响。前向散射能见度仪毕竟是对

一个点的采样观测，具有较大的局限性，但用10分钟的平均能见度数据能够平滑掉不稳定

因素。激光能见度数据采样每根扫描线20秒，经空间（100m内6个点位观测数据）平均与

前向散射能见度10分钟平均数据进行对比，有一定的误差是客观的。因此，在能见度探测

的性能方面基本达到气象能见度探测的要求。该设备的探测水平距离可达6-lOkm,具有观

测范围大，能连续跟踪海雾在水平方向上的变化，填补了远距离遥测水平能见度的空白。适

合对海面和航道能见度的观测。

(4)地基微波辐射计与无人飞机探空对比观测

地基微波辐射是一种新型的地对空的高空遥感观测设备，能连续获取地面以上的垂直高

度上的温湿度和水汽分布状况。本课题在北仑港穿山港区的臻德环保码头附近安装一台地基

微波辐射计，于2016年春季进行对港口进行观测，积累了一些高空廓线数据。该设备优点

是能连续探测设备上空的温度和湿度等廓线，海雾出现前可探测到高空温度逆温和湿度增大

过程的趋势。缺点是在降水天气、高空覆盖较厚云层时，观测数据误差较大。

为了确定地基微波辐射计与高空实测到底有多大的误差，项目组于2016年5月19日在

象山县气象观测站进行了一次地基微波辐射计与无人飞机探空的同步对比观测。

在地面气象观测站部署一台地基微波辐射计，同时利用小型无人固定翼遥控飞机搭载气

象高空观测用的无线电探空仪，遥控飞机围绕气象观测站，半径500m左右螺旋盘旋上升，

对垂直大气的温度和湿度进行实测，最大高度达到2500m,并与微波辐射计同步遥感探测反

演得到的同高度温度、湿度进行对比(见以下附图)。这种同步观测方法比以往用气球探空

资料作为对比观测数据具有显著优点。减少了探空气球随风漂移在空间上不同步而造成观测

误差，能更加客观地验证对地基微波辐射计的观测误差。经对比表明：微波辐射计地基遥感

反演的温度与探空观测温度相关系数为0.9771,平均偏高1.40℃,数据相关性较好。相对

湿度与探空观测数据偏差较大，相关系数仅为0.1530,平均偏低20.2%,最大偏差达-68.5。

其中1.4km高度以下相关系数为0.7056,但在这一高度上发生了完全相反的变化，1.4〜

2.55km之间相关系数为-0.839,当时中低空有两层云分布，微波辐射计探测在云中误差逐

渐增大。分析还表明在无云区为误差较小，为正偏差，有云区为负偏差，云层的分布对微波

辐射计产生较大影响，说明该设备对水汽和湿度的反演方法还有待改进。由于场地和空域的

限制对比观测的样本还不够多，可能存在一定的局限性，但从这次观测的数据来看，低空无

云区域的温度和湿度误差都比较小，能反映高空温度和湿度变化的趋势；在2000m以上温度

误差逐渐减小，2500m高度上温度观测值基本属于一致。这次对比观测表明微波辐射计的这

种高空探测廓线误差分布特性与有关研究论文中的结论基本相同。通过对比观测对地基微波

辐射计在沿海地区的遥感探测能力有了更深的认识，对高空温度反演误差小精度高，用于监

测高空逆温层对海雾的生消具有较好的指示意义。因此，在沿海没有探空资料的情况下，利

用地基微波辐射计探测温度和湿度变化趋势对于海雾的预报具有重要的作用。

无人机探空与微波辐射计观测温度廓线对比

（a）无人机探空上升阶段廓线；（b）无人机探空下降阶段廓线

无人机探空与微波辐射计观测的相对湿度廓线对比

<a）无人机探空上升阶段廓线；（b）无人机探空下降阶段廓线

6.海雾与陆上大雾的对比

海雾预报水平多年来提高不快，处于瓶颈状态，很大的因素是缺少海上气象要素的实测

数据，在岸基观测的能见度与海上经常是相差甚远。下图所示是宁波市象山港跨海大桥海雾

的情景，岸上能见度普遍在10km以上，海上大雾弥漫，桥上的能见度只有百米以下能见度。

象山港跨海大桥海雾笼罩的情况

通过3年对港口海雾观测，并与陆上同期大雾的资料对比分析可以看出，海雾比陆上大

雾多两倍多（见下表），降雨影响能见度且小于1000m（表中的雨雾）比陆上多0.7倍。因

此，在港区和沿海海岛加密气象观测网，利用遥感探测新设备提高对海雾的监测能力十分必

要。

2015-2017年宁波市各气象观测站与北仑港雾日统计

年份慈溪北仑余姚宁海象山奉化堇阿卜1平:均北仑港

纯雾1631173451112.439

雨雾231382240723332.756

合计394492974774445.195

图92015-2017年气象观测站与北仑港雾日比较图

7.北方海港气象探测需求

为提高标准编制的普适性，增强标准实施的可行性，编写小组选取天津港作为我国北方

代表性港口，对相关单位和部门进行了调研，充分了解天津港气象探测和服务现状、存在的

问题以及港口、海运、海事部门和气象服务对气象探测的需求，为标准编制提供依据。

(1)天津港气象探测现状

天津沿海区域布设了多种气象观测仪器，主要包括：常规六要素区域自动气象站10余

个、灯塔自动气象站1个、渤海石油平台自动气象站18个，其中渤海堤北A平台为有人值

守国家基本气象站，存有自1980年以来连续的渤海气象观测资料，门吊、塔吊测风仪多个，

70m风能观测塔1个、100m风能观测塔1个、风廓线雷达1部、科研用激光能见度雷达1

部。

(2)天津港气象服务现状

天津港区域气象预报包含常规海洋预报、短临预报、短时预报、中短期预报。预报内容

包括天气现象、风向风力、气温、浪高以及能见度，预报地点涉及环渤海地区的多个港口以

及整个渤海海域。每天更新两次预报结论，服务方式多样，包括传真、邮件、短信、电子显

示屏以及电话服务。同时，提供港口及周边的运输气象服务，对锚地、船舶进出港等都有专

业预报服务，服务内容还有海浪、风暴潮等。另外，还为海上钻井平台施工和移位的气象预

报能力和航线预报。遇到突发天气情况时，会及时发布各类灾害性天气预警提示，通过电话、

微信、短信等方式告知用户，以便及时采取防范措施。

以现有监测及预报技术和能力来看，预报和服务产品的实效性、准确性和精细化程度与

服务需求有很大差距。实效性不够精准，预报的起止时间和影响范围不精确；网格预报不够

精细，整个渤海区域只有一个预报结论，没有分区，不同地点不同要素的预报精细化程度不

足；海雾监测能力不足，对起雾、消雾的预报水平不高，尚无海雾的预警产品；非常规的天

气要素监测和预报能力不足；对港口突发性短时大风的捕捉手段不足，技术支撑能力不够;

存在过度预警的情况。另外，遇有与天文高潮位时对潮位升高正向叠加风向的海上大风时，

风暴潮增水高度的定量预报也是一个难点，对港口作业区和仓储区来说，海潮倒灌容易导致

非常严重的经济损失。

(3)天津港口、海运、海事等部门的气象探测需求

虽然天津气象部门已在天津港口和渤海区域进行了气象探测和预报服务，但与港口、海

运、海事等部门的需求有较大差距，主要体现为：港口及海洋探测布局不合理，缺乏专业站

网布局规划，高空探测能力不足，不能满足不同码头不同要素预报的需求，在特定点位没有

布设探测设备。能见度由于局地性较强，目前观测站点密度不足，应结合其它类型探测设备

综合立体观测。水文资料(包括海温、海盐等)对预报和模式能够起到支撑作用，但获取难

度较大，需在海洋特种观测方面增加设备投入。

在实时气象探测资料和气象要素方面,用户希望能够得到集装箱码头不同高度的风速数

据、以及港口和码头的风速、能见度数据。目前缺乏不同高度风速监测，缺乏海面能见度监

测。海上突发局地大风会对作业和航行产生影响，目前也缺乏定点监测，容易形成安全隐患。

在设备传感器高度方面大多不符合行业要求，同时，缺乏船载专业气象观测设备，且目前存

在数据传输的瓶颈问题，观测数据无法及时有效地传输到预报员手中，数据链路没有打通。

港口气象观测设备的检定、标校的等普遍存在超期问题，数据准确率受到影响。非气象部门

的大部分设备不是中国气象局列装的产品，进口或国产新型探测设备投入使用前没有进行比

对验证。港口作业的特殊性对预报时效提出分钟级的预报“苛刻”要求，因此提升港口气象

监测时空密度和观测项目，加强遥感探测技术的应用是非常必要的。

在海事方面，对风、能见度方面有较大需求，预报的精细化程度也不能满足需求，造成

过度预警，影响生产的高效有序进行。目前气象部门所使用的行业标准大多是基于气象部门

的实际需要，不同用户有不同需求，行业标准应增强的普适性、针对性。港口集装箱的堆码

和吊具对垂直风向风速和不同高度的风向风速预报和实况的需求较大，很有必要利用不同观

测手段对港口作业提供气象观测数据和气象预报预警服务。在港航方面，不同码头对不同各

要素有不同的需求，渤海采油平台较多，探测钻井、拖航对气象服务需求是定点定时定量的，

目前缺乏定点局地气象预报，与海洋部门数据交换共享不够充分。

（4）天津港气象服务对气象探测的需求

在气象探测布局方面，为满足天津港需加大沿海自动气象站密度，增加梯度风、海雾（海

面能见度）的观测，解决及时性和准确性的问题；增加海洋水文要素的观测，解决模式、海

气交换的问题；增加雷达和卫星的综合应用，利用协同观测监测强对流天气、大风等气象灾

害。站点时间密度在气象服务方面基本能满足需求，但空间分布要更加合理，充分利用地面

自动站、空地一体、梯度观测、遥感观测等观测方式。根据服务和科研需求，港口气象探测

拟增加海冰观测，减少海冰对船只、海上平台的破坏，港口码头应加强潮位、降水、高温、

雷电、梯度风观测。气象探测应以生产作业核心区为基准来布局。

8.南方海港气象探测需求

对南方海港的需求调研以深圳盐田港、蛇口港为主，通过调研对于我国南北海港的需求

差异分析将为进一步提高本标准的普适性和科学性。

（1）深圳港气象探测现状

深圳在沿海区域初步建成了综合立体的观测系统。在海岸线上建成有常规六要素自动气

象站34个（其中港区站点12个），前向散射能见度站点11个，海岛站点6个，海上石油平

台站点13个，船载站点5个，潮汐观测站9个。在距离珠江口10km的石岩基地建成356m

梯度观测塔，在西涌海洋气象观测基地有对流层风廓线雷达，新一代多普勒双偏振天气雷达

以及位于西涌和求雨坛的X波段雷达对港口全方位探测。

(2)深圳港气象服务现状

深圳气象部门为港口提供台风、暴雨等气象灾害预警信号、1-7天的常规天气预报、旬

天气预报、月预报、年预报、汛期预报、气候专题预测等、台风路径查询系统、24小时东、

西部港区沿岸及近海天气预报、港口区域及周边自动站实时信息、港区气象预警信息、港区

能见度观测信息、港口区雷雨云团追踪信息图气象等服务。

气象部门与港口、码头加强合作，为国家“一带一路”实施和深圳建设全球海洋中心城

市提供气象服务保障，气象和港口行业合作的服务融合，开发《港口突发天气预警服务》系

统，建立新型港口精细化气象预警服务模式，实现气象灾害提前预估、精细预警、跟踪服务、

预案对接等功能，极大提高港口操作应急决策的效率。港口突发天气预警服务精细到1km

网络，可任意选择网络区域作为防御区域，并设定大风、降雨、能见度、雷电、气温等要素

的预警阈值，订制适合港口要求的防御策略。系统实现阵风实况监测及预警，风速超过阈值

自动报警和应急响应提示；7-8月局地强雷雨提前30分钟报警，服务户外堆场作业、粮食

装卸。系统实现台风预警及实时定位的精细化服务，提前24小时利用台风预警信息，结合

风力实况监测，为制定精准的港口作业计划提供依据。

(3)深圳港的气象探测需求

已建的深圳港口及沿海观测站仍存在一些问题，主要体现为：港口及海洋探测布局有

待优化，不能满足不同港口、锚区和领航等对气象探测数据的需求。在实时气象探测资料和

气象要素方面，主要体现在海上及港区对突发局地大风观测资料的需求。深圳盐田港虽然已

有17个灯杆风速观测站，但是传感器安装和维护方面大多不符合气象要求。大风是对港区

作业和航行产生重要影响的气象要素之一，统一测站设备配置技术标准和安装环境十分必要。

在海事方面，对海雾监测预报有较大需求，海雾、低能见度天气由于局地性较强，观测站点

较少，对港口的气象服务支撑力度不强。与高密度气象探测能力息息相关的分区预报及精细

化预报服务不满足需求，影响海港生产的高效有序进行。因此，港区希望气象部门有更多的

能见度观测数据能实时提供服务。

(4)海港气象服务对气象探测的需求

港口是一个高度气象敏感型产业，尤其是沿海港口易受台风、暴雨、雷电、高温、大风、

大雾等灾害性天气影响，气象灾害严重威胁船舶通航、港口设施和生产作业的安全，极易造

成生产作业人员的伤害。深圳港口业务量大、物流繁忙，作业区域人员和设备密集，安全生

产管理要求极高，迫切需要精细化的港口气象服务。深圳港区气象探测在时间分辨率和观测

精度基本满足现有气象服务需求，但站点的空间密度不够，测站布局不仅合理，仍需优化。

尤其是要增加海上气象探测，如海雾的观测，利用天气雷达等观测手段协同监测强对流天气、

大风等气象灾害。增加开展海洋特种观测（海温、海盐、浪潮等），增加气溶胶激光雷达、

激光测风雷达，建立海气通量观测系统等。多要素的气象资料能为更高准确度的预报预警服

务提供基础。

9.预期的经济