1. 前言
1.1. 研究背景
气象观测是气象服务的基础，其准确性和稳定性直接关系到气象预报准确性和气象服务质量。然而，由于基层气象台站存在观测设备更新维护不及时、职工业务水平差异、缺乏系统化管理等问题，类似观测问题直接影响气象观测质量和规范性。为保证气象数据质量，确保服务水平，高效、全面的气象观测质量管理体系对基层气象台站的意义重大。
1.2. 研究内容和方法
研究基层气象台站应用气象观测质量管理体系基本情况，具体内容包括以下几个方面：
(1) 综述气象观测质量管理体系内容、运行程序等。
(2) 阐述基层气象台站应用气象观测质量管理体系现状。
(3) 完善气象观测质量管理体系的相关建议。
2. 气象观测质量管理体系
是规范气象观测工作、保证观测数据的质量、进行系统化管理的一系列规范[1]-[3]。
2.1. 质量管理体系核心要素
2.1.1. 文件结构
质量手册：纲领性的文件，包括目标、质量方针、组织结构。
程序文件：描述跨部门活动的流程，如《仪器设备管理程序》《数据质量控制程序》。
作业指导书：针对具体操作的技术文件，如《自动气象站维护规程》《降水观测规范》。
记录：体系运行的证据，如校准记录、维护日志、数据质控报告。
2.1.2. 过程方法
将观测活动视为一个由多个相互关联的过程组成的系统。包括：
管理过程：方针制定、管理评审、内部审核。
资源管理过程：人员培训、设备采购、环境控制。
观测实现过程：站点选址、仪器安装、数据采集、传输、处理。
测量、分析与改进过程：数据质量控制、不符合项纠正、持续改进。
2.1.3. 风险管理思维
识别和分析可能影响数据质量的各类风险(如设备故障、环境变化、人为失误)，并采取预防措施。
2.2. 体系运行的核心循环
体系的运行遵循经典的“计划–实施–检查–改进”循环，这是一个持续改进的闭环[4]。
2.2.1. 计划
(1) 确定质量方针和目标：例如“数据可用性率 ≥ 98%”、“观测误差控制在规范范围内”。
(2) 识别用户需求：明确天气预报、航空气象、公众服务等对数据的不同要求。
(3) 策划过程与资源：确定需要哪些过程、设备、人员和环境来满足目标。
(4) 风险评估：识别可能影响数据质量的风险点。
2.2.2. 实施
(1) 人员管理与培训：确保观测员持证上岗、定期进行专业技能和质量管理体系培训、明确岗位职责和权限。
(2) 设备与计量管理：采购与验收符合标准要求的仪器；周期检定/校准：定期将传感器(如温度、气压、湿度传感器)送至更高等级的计量机构进行检定/校准，确保量值溯源到国家/国际标准。
日常维护与现场核查：定期清洁、维护设备，使用便携式标准器进行现场比对(附表1)。
设备标识与状态管理：对每台设备建立档案，明确其校准状态(合格、停用、待检)。
(3) 观测环境管理：确保观测场符合规范；定期巡查，防止环境被破坏或改变。
(4) 数据采集与处理流程控制：严格按照作业指导书进行操作；实现数据的自动采集和传输，减少人为干预；对原始数据施加初步的质量控制。
2.2.3. 检查
(1) 数据质量控制：
实时质量控制：对数据进行极值检查、内部一致性检查、时间一致性检查。
非实时质量控制：利用气候极值、空间一致性等方法进行更深入的质量评估。
质量评估与标识：为每条数据赋予质量码(如：0——正确，1——可疑，2——错误，9——缺测)。
(2) 内部审核：
定期由内审员对体系的各个部分进行审核，检查其是否符合文件规定和标准要求。
(3) 管理评审：
最高管理者对评审工作定期开展，通过评审来判断体系充分性、适宜性、有效性。输入包括内审结果、用户反馈、数据质量报告等。
(4) 用户反馈与投诉处理：
收集和分析用户对数据质量的反馈，作为改进的重要输入。
2.2.4. 改进
(1) 纠正与预防措施：
纠正：对已发现的不符合项(如设备故障、数据错误)进行处理。
纠正措施：探讨不符合项原因，进行改正。
预防措施：预判潜在风险，并提前采取预防措施。
(2) 持续改进：
通过设定更高的质量目标、引入新技术、优化流程等方式，推动体系螺旋式上升。
3. 基层气象台站观测
3.1. 观测质量现状分析
基层气象台站观测为气象观测提供原始数据资料，当前基层台站数据观测和管理也面临着一些问题[5]-[8]，主要表现为以下几个方面：
3.1.1. 人才队伍建设问题
存在专业技能培训不足和人员紧缺问题。观测技术和设备更新换代快，但基层人员接受系统性、规范性培训的机会较少，知识结构老化，驾驭新设备、理解新标准方面存在困难；且基层台站人员较少或一人多岗，缺少对规范标准的研读和系统管理。人力资源是体系中最关键的要素，基层人员不理解、不掌握、不执行体系文件的要求，体系就无法发挥作用，培训是确保基层人员具备相应能力的核心手段。
3.1.2. 观测设备与设施问题
一是设备更新滞后。由于仪器检定数量限制，部分台站仍在使用超期设备，导致故障率高，测量精度下降。新设备的采购和更新受限于经费，无法及时采购；二是可能存在维护维修保障困难，专业观测设备精密度高，一旦出现故障，基层技术人员往往缺乏专业的维修能力和备件，需要等待上级部门或厂家技术支持，响应周期长，影响数据的连续性。质量管理体系标准明确要求，用于验证产品符合性的测量设备必须被校准或检定，并予以维护，周期检定是确保测量结果准确性的基石。
3.1.3. 经费与后勤保障问题
部分基层台站运行经费不足，除设备采购外，台站的日常运行维护、耗材更换、差旅培训等都需要稳定的经费支持，经费不足直接影响观测业务的正常开展及质量。经费不足这个单一因素，同时影响了质量管理体系的设备可靠性(计划与实施环节)、过程稳定性(实施环节)和人员能力(资源管理)三大要素：失准的仪器会产生错误的数据，故障的设备会生产出有缺陷的产品，技能不足的员工会执行错误的操作。这三者共同作用，最终必然导致数据质量下降和产品或服务质量不合格，使得质量管理体系的核心目标——“持续提供满足顾客和适用法律法规要求的产品和服务”无法实现。
3.2. 基层台站执行观测质量管理重要性
3.2.1. 提高管理效率
通过建立标准化的操作规程，从仪器采购、安装、维护、校准到数据采集、传输、处理，每一个环节都有章可循，有效减少了人为随意性，确保了观测数据的准确性、比较性和代表性。体系的运行离不开全员参与。通过持续的培训、考核和内部审核，迫使基层业务人员不仅“会操作”，更要“懂原理”、“知标准”、“善管理”，全面提升了一线人员的专业素养和质量意识。
3.2.2. 提高观测质量
体系要求对全部业务流程进行梳理和风险识别。这使得台站工作条理更清晰，职责更明确，解决了过去可能存在的职责交叉或管理盲区，提高了整体运行效率；基于“过程方法”和“循证决策”，当出现数据异常或设备故障时，体系要求必须记录、分析并采取纠正措施。这形成了一套完整的追溯机制，能快速定位问题根源，避免同类问题反复发生。
3.2.3. 提高服务水平
通过体系认证，是对台站技术能力和管理水平的一种权威认可，能够增强政府、公众及专业用户对气象数据的信任度，为防灾减灾、气候预测等提供更可靠的数据支撑。
4. 气象观测质量管理体系的发展方向
为更好地完善气象观测质量管理体系，进一步推动使用效率，可以有如下方面发展[9] [10]：
4.1. 推动体系与业务深度融合
流程优化：将体系要求与现有的业务规章、工作流程进行比对整合，修订形成一套统一、简洁、高效的操作手册和管理规定。
集中系统：开发或引入集成的业务管理信息系统，将质量记录电子化、流程化。例如，设备维护、数据质控等操作可在移动终端完成，自动生成记录，最大程度减轻纸质负担，并确保记录的实时性和真实性[11] (附表2)。
突出核心风险点管控：将管理资源更多地投入到对数据质量有重大影响的关键过程上，如新型自动站、雷达、闪电定位仪等复杂设备的维护校准，以及极端天气下的应急观测保障等。
4.2. 培育全员质量文化，激发内生动力
加强理论学习：台站负责人必须率先深入学习并践行体系理念，将其作为管理工作的核心抓手。
强化培训与激励：培训应注重案例教学，用台站自身发生的问题来阐释体系的价值，建立激励机制。
简化表述，易于理解：将复杂的标准条款转化为浅显易懂的语言，用检查清单、可视化看板等直观形式指导日常工作。
4.3. 强化支撑保障，注重持续改进
保障资源投入：部门应在预算中充分考虑体系运行和维护的必要经费，用于人员培训、设备升级和系统开发。
优化内审与管理评审：内审员应从业务骨干中培养，能够发现真问题、提出好建议。管理评审要务实，真正用于评估体系有效性，并决策重大的改进事项。
建立动态改进机制：鼓励基层台站结合自身特点识别特殊风险，制定个性化的质量控制措施，并将行之有效的做法固化为标准，实现体系的“本地化”和“动态化”发展。
5. 结论
气象观测是气象预报和气候研究的基础，其质量直接影响到气象服务的精度和效果。气象观测质量管理体系的应用是提高气象观测质量的重要途径，通过标准化的操作流程和质量控制程序，可以确保气象观测的质量和效率，促进气象观测质量文化的建设，为管理层提供科学、全面的管理决策支持。但是，气象观测质量管理体系的应用还存在一些问题，需要进一步加强标准化建设、技术支持、数据共享、人员培训、信息化建设等方面的工作，进一步推动体系发展，有效提高观测质量水平，更好地为社会服务。
附表1
自动站巡检表
基本信息 |
维护单编号： |
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维护级别： |
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维护记录人： |
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记录时间： |
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站名： |
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地域： |
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生产厂商： |
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设备类型： |
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设备型号： |
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停机通知单： |
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问题及处理情况： |
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维护内容 |
维护项 |
维护结果 (正常√；异常×) |
维护人员 |
观测场设施 |
维护清洁能见度传感器 |
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检查温湿传感器安装是否规范 |
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检查温湿传感器线缆外皮否有老化和破损现象 |
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维护清洁翻斗雨量传感器 |
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维护清洁称重式雨量传感器 |
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维护清洁蒸发传感器 |
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检查草温传感器安装是否规范 |
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检查草温传感器线缆外皮是否有老化和破损现象 |
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检查各设备标签是否有破损 |
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检查各通信传输电缆是否有破损 |
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检查各接线处是否有松动现象 |
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检查周围气象探测环境是否符合规范要求 |
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观测场内草层是否符合要求 |
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检查自动站防雷接地设施焊接及接地情况是否正常 |
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计算机系统 |
检查软件版本是否正常 |
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检查台站参数是否正常 |
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备份参数和数据文件 |
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检查更新主采为最新版本 |
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供电单元 |
发电机是否能正常运转 |
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燃油是否备齐 |
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是否启动发电机 |
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对采集器、UPS电源、计算机、打印机等进行清洁 |
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UPS充放电 |
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检查供电电压是否正常 |
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检查零地电压是否正常 |
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检查电源接地是否正常 |
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通信设施 |
通信线路状态指示灯是否正常 |
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通信线路连接是否正常 |
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测试备份线路是否正常 |
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检查无线通信网卡上的费用 |
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总辐射表 |
安装是否规范(可选) |
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检查感应面、进光筒内是否进水、接线柱和导线的连接状况(可选) |
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净全辐射 |
是否更换薄膜罩(可选) |
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维护下垫面草层(可选) |
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直接辐射 |
安装是否规范(可选) |
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感应面、进光筒内是否进水、接线柱和导线的连接是否正常(可选) |
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检查仪器安装与跟踪太阳是否正确(可选) |
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散射辐射 |
安装是否规范(可选) |
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感应面、进光筒内是否进水、接线柱和导线的连接是否正常(可选) |
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检查遮光环丝杆转动是否灵活(可选) |
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检查遮光环圈环颜色(外白内黑)是否有褪色或脱落(可选) |
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反射辐射 |
检查及时更换干燥剂(可选) |
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感应面、进光筒内是否进水、接线柱和导线的连接是否正常(可选) |
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工具和设备 |
工具是否齐全、正常 |
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备件是否正常 |
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翻斗雨量 传感器 |
检查和清洁 |
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安装规范检查 |
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校准 |
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温度传感器 |
清洁百叶箱 |
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检查传感器 |
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检查线缆 |
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湿度传感器 |
清洁百叶箱 |
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检查传感器 |
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保护罩、滤膜维护 |
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检查线缆 |
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气压传感器 |
检查传感器 |
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检查线缆 |
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风向风速 传感器 |
检查传感器外观 |
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检查线缆 |
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指向检查 |
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灵活性检查 |
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风杆(风塔)检查 |
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防雷 |
接地线检查 |
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测量接地电阻 |
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系统测试 |
系统运行状态检查 |
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观测数据检查 |
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附表2
设备报修与维护记录流程表
基本信息 |
维修单编号： |
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故障状态： |
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故障来源： |
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故障报告人： |
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站名： |
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地域： |
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生产厂商： |
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设备类型： |
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设备型号： |
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故障现象及原因： |
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处理情况 |
事项 |
结果 |
维修活动 |
操作人员 |
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起止时间 |
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维修活动类型：□检测 □维修 |
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使用工具 |
|
操作过程 |
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维修部件 |
□供电系统 |
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□采集器 |
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□传感器 |
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□业务终端系统 |
|
□通讯系统 |
|
□变送器 |
|
□辐射变送器 |
|
□软件系统 |
|
备件申请 |
备件来源 |
|
备件名称 |
|
换下装备编码 |
|
备件更换 |
备件来源 |
|
备件名称 |
|
换下装备编码 |
|
故障总结 |
NOTES
*通讯作者。