关键词：气象要素；自动气象站；传感器
为结合我国气象探测事业日新月异的发展，满足气象类各层次学生实验实习教学需求，在中国气象局及其相关部门的大力支持下，南京信息工程大学于2009年1月正式立项建设气象探测试验基地。该基地位于学校中苑，毗邻滨江校区，总体占地面积1.3万平方米，2009年10月底完成第一期地面观测站工程建设。建成后的基地显示屏可以观测场实时气象信息。观测场根据教学、科研的实际需要规划地面观测站为四大功能区：大气探测教学实习场、标准示范场、气象仪器性能比对试验场、移动观测站。观测项目包括：温度、湿度、气压、风向风速、雨量、辐射、蒸发等常规项目和气溶胶浓度、云高、含水量、温湿廓线、湍流通量等科研项目。气象观测数据通过路边电子显示屏实时。2010年4月28日中国气象局正式下文，命名为“中国气象局综合观测培训实习基地(南京)”。目前，学生在基地开展各类气象观测业务，有些业务由于行业标准的需要，还采用目测和机械钟自记录装置，如温度的观测采用水银温度计，湿度的观测采用毛发湿度计或干湿球湿度表，需要人工观测并记录，测量自动化程度低。同时，测试设备发生故障，人工故障判断和检修麻烦[1,2]。学校为了更好地服务于气象行业，培养更全面的气象类技术人才，在电子信息类专业开设了气象特色课程[2]，如气象仪器、大气探测学、雷达原理和信号处理等，课程教材由学校专家教授编写，涉及大气探测的原理及相应的仪器设备的使用及维护。考虑到观测场的实际气候条件，为了更好地让学生理解和掌握大气探测的常用仪器的原理、安装、测试、维护等知识，结合THETDA-4型电子综合应用技术实验/开发平台，设计了一套地面气象观测站，实时显示观测场的气象信息并进行网络，同时测量的气象信息可以与标准观测场仪器进行比对，提高观测场气象要素测量的自动化程度。学生通过项目实验，可以更好地巩固本专业相关基础知识技能，同时了解学校的行业服务特色，更好的拓展就业渠道。
1系统设计及工作原理系统
为基于物联网的自动气象站，包括温度、湿度、气压、风速、光照、雨滴、空气质量等气象要素的测量。传感器信号包括模拟信号的A/D转换，数字单总线、IIC串行总线协议等。对于传感器的信号，单片机处理后通过Wi-Fi模块实现网络读取，按键和TFT屏实现用户的交互输入和信息本地显示。本项目实验的价值体现在两方面：(1)让电子类学生通过实验了解气象行业常用测量仪器的原理及简易气象站的设计，熟悉基本气象要素的测量系统设计；(2)作为一种基础的多传感器物联网解决方案，将许多传感器集成起来，通过节点的形式接入网络，实现远程的信息传输和共享[4,5]。系统包括核心控制器、温湿度传感器、气压传感器、光照传感器、空气质量传感器、风速传感器、RS485模块、雨滴传感器、TFT显示屏、Wi-Fi模块、8位独立功能按键、蜂鸣器、电源模块等。整个系统模块见图1，所有模块均来自于THETDA-4型实验平台。控制器负责采集传感器获得的气象要素信息，包括模拟信号和数字信号。TFT屏实时显示采集的时刻和气象要素值。软件程序对需要设定阈值的传感器进行设置，要素值超过阈值时蜂鸣器就发出警示声音。通过独立按键可以对实时时钟进行调校，Wi-Fi模块通过串口连接主控制器，通过无线上位PC机连接，通过网页实时观测场地气象信息，有线和无线客户通过PC机(互联网访问服务器)上的页面，获得气象信息。整个系统的硬件模块包括：主控制器STM32F103VET6，温湿度传感器DHT11模块，气压传感器MS5611，光照传感器BH1750FVI，空气质量传感器QS-01，三杯基于RS485总线风速传感器，电导式雨滴传感器[6,7]，8位独立按键，TFT显示屏SSD1289，串口Wi-Fi模块HLK-RM04，蜂鸣器。电源利用+5V开关电源。
2实验系统功能及软件工程流程
本实验项目作为一个基本简易自动气象站，完成地面气象要素的检测；通过按键调校实时时间，程序设置预警阈值并发出警示信息；作为一个站点，将气象信息在互联网上，实现气象信息的共享。软件流程：先配置系统的优先级，2位抢占优先级，2位响应优先级；接着进行单片机内部和外部模块的初始配置，包括串口配置成波特率为9600，蜂鸣器的接口配置，TFT屏的初始化，按键的引脚配置，实时时钟的配置，定时器2的捕获功能的初始化(粉尘传感器)，外部中断初始化。另外还包括数字温湿度传感器的配置，空气质量传感器的A/D转换配置，气压传感器的IIC引脚、复位、初始化，光照传感器的初始化，风速度传感器的RS485初始化，粉尘传感器的引脚配置，串口Wi-Fi模块的初始化。随后，对RS485总线的传输数据进行校验，TFT屏显示固定的字符等常量，Wi-Fi模块出厂设置默认为透传模式。为了通讯和网络安全，先退出透传模式，进入AT命令配置模式，利用串口配置Wi-Fi模块，配置好Wi-Fi模块后，还需要发送对应的数据，所以设置为AP模式。在20ms内判断Wi-Fi模块是否在线，如果在线，开始在下位机的TFT屏上显示气象信息数据并利用Wi-Fi模块进行数据推送，如果不在线，继续等待后再判断。在判断到Wi-Fi在线后，通过循环不断执行以下流程：扫描实时时钟，判断是否有键按下，如果有键按下，完成相应键值的操作，调校时钟，后续分别读取温湿度、气压、风速、光照、粉尘、雨滴等传感器的数值，并将数值显示在下位机的TFT屏上，当读取的值超过程序设定的阈值后，对应的行出现红色方框预警。Wi-Fi模块并对传感器的数值进行推送。
3实验实现及分析
实验需要的传感器主要有两种：数字信号输出和模拟信号输出。对于数字信号输出，主要覆盖同步串行通讯协议，也就是时序编程，包括单总线和IIC总线协议。模拟量输出为模拟电压，需要进行A/D转换，涉及单通道的单次或多次转换[8]。其中空气质量传感器输出为脉冲，需要通过捕获实现高低电平时间的测量，还要用到定时/计数器。风速传感器采用了异步串行通讯，包括RS485总线。另外，接口按键采用独立的8个按键实现，涉及外部输入中断。TFT屏涉及时序编程和汉字的取模等。Wi-Fi模块涉及异步通信协议，需要编程实现模块的驱动[9]。搭建的系统共用了12个模块。基于物联网的自动气象站其下位机嵌入式软件采用模块化设计，设计的工程软件基于keil软件开发环境，包括头文件(*.h)和源文件(*.c)。头文件和源文件均有库文件和用户自定义文件两类。STM32F103的库文件由软件开发商提供，主要配置单片机的相关功能模块和接口函数，方便用户的开发利用。用户自己定义文件基于库文件构建，包括配置接口引脚、宏定义、声明函数的头文件和模块化的不同模块单元的功能函数。上位机软件有辅助软件和自开发功能软件，自开发软件有基于PC机平台和手机两类。辅助软件来自网络，包括串口调试助手、网络调试助手、波特率计算软件等。用户开发的软件主要是网页，基于VC++的网页和基于安卓平台的软件。一个自动气象站，一般需在室外或室内空旷地方进行实验。在实验前，需要将需要的模块准备好，利用提供的实验面板合理将模块布置好，主要是将模块插在面板上并固定位置。在布置过程中，要考虑位置的摆放，便于接线。由于本实验项目涉及的工作电源主要为+5V和+3.3V，其中+3.3V可以由模块自带的稳压电路完成。通过对各模块的额定功耗估计，在+5V供电条件下，系统工作电流小于1A。在室外实验时，可以利用开关电源供电，将引到室外的220V交流电压通过开关电源变换为+5V使用，可以选择+5V/3A开关电源。
实验能够在本地实时显示观测场的温度、湿度、气压、风速、是否有雨滴、空气质量等，同时实时显示当前时间。实验者可以跟标准观测场的测量结果比对，也可以人为改变局部大气环境要素值，从而验证系统测试的数据的精度及误差，如用火机打火改变环境温度、嘴巴吹气改变湿度、风扇吹风改变风速等。学生通过这些操作就能够理解系统的测量正确与否。系统调试成功后的下位机的显示相应传感器的读数，其中红色方格出现，表示测量值超过程序设置的阈值，蜂鸣器发声音。在本地局域网内实现了气象信息的共享，串口Wi-Fi设置网络名称为：wifiap_ssid="ATK-RM04"，对应的密码：wifiap_password="12345678"，这样局域网内就有Wi-Fi信号可以访问了，其中串口在实验中考虑接入设备的数量，采用了AP模式。利用网页设计工具，在一台笔记本电脑上设计了相应的气象要素信息网页，此台笔记本电脑作为局域网服务器，网页地址为：“”。手机用户，无论是安卓平台还是苹果平台，只需要利用UC浏览器输入相应网址或扫描地址对应的二维码就可以访问[10]，前提要接入串口转Wi-Fi模块提供的无线网络。实验实现了大气温度、大气湿度、地面气压、地面风速、光照强度、空气质量、是否下雨和粉尘的测量，并可以在网络上，实现气象信息远程共享，测试结果是实时的。虽然实验平台没有提供风向标，没有完成风向的测量，但实验完成了南京信息工程大学中国气象局综合观测培训实习基地(南京)的其他业务观测内容，并增加了光照强度、空气质量、下雨、粉尘等气象信息观测。由于选用的数字传感器，精度比观测站更高，但选用的传感器量程有些不如观测场的传感器大。
4教学实验的创新
由于本实验项目涉及气象知识和电子类专业基础知识，实验的代码全部开源，整个工程采用了模块化编程。可以根据学生的能力逐个理解传感器的应用，然后完整加入到系统。当气象要素超过程序设定值，蜂鸣器会发出声音，提示关注现象，独立按键可以对实时时间进行调校。在实验中，学生需要使用开发环境软件Keil，通过C语言编程修改工程中的主函数和子函数文件，也可以根据硬件引脚配置来修改资源设定头文件，工程需要重新编译、链接生成可以下载到硬件的二进制代码。学生也可以利用JLINK对工程进行调试，跟踪程序中的关键变量，检查程序设计的逻辑是否正确。整个实验基于THETDA-4型电子综合应用技术实验/开发平台，学生实验前需要选择对应的模块，按照设计的布局固定在实验面板上，通过接插引用进行模块之间的连接，包括电源的连接和信号的连接。学生在实验中需要严谨细致，根据绘制的原理图和具体模块的接口，用不同颜色的导线将各模块连接起来。学生在整个实验项目中，能够掌握硬件的原理、连接，嵌入式程序的设计、调试等。实验创新性设计表现在以下几方面。(1)实时时间的调校，采用了系统初始化时的后备电池检测策略，当后备电池掉电后需要重新配置时间，否则系统不再调校时间。如果发现实时时间错误，取下电池装上开机重新配置时间，减少了按键中断查询和程序扫描的软件开销，提高了系统的响应速度。(2)在Wi-Fi模块的配置上，采用了全自动的串口配置，无须手动复位模块。(3)TFT屏采用了静态存储技术，即FSMC技术，提高了屏幕刷新速度。(4)网页提供了二维码接入访问方式。
5结语
由于本实验涉及32位STM32F103单片机平台、涉及A/D转换编程、单总线和IIC同步串行通讯编程、串行异步Wi-Fi模块的编程、TFT屏的时序编程、独立按键的中断响应等相关电子技术，学生通过本实验项目基本能完成基于STM32F103VET6单片机平台的传感器信号输入和输出显示，涉及定时/计数器的应用，掌握一种基本的多传感器的信息传输和远程共享的物联网解决方案。
参考文献
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关键词：化学灾害事故；救援处置；气象要素；影响
中图分类号：E277 文献标志码：A 文章编号：1002-2589（2013）17-0085-02
化学事故具有：突发性强，扩散迅速；危害范围广，伤害途径多；侦检不易，救援难度大；污染环境，洗消困难和涉及社会面广，政治影响大等特点。化学品的理化性质、化学品的毒性及排出量、气象条件和地形、地物等均影响事故的危害程度。
一、气象要素对不同化学灾害事故的影响
（一）气象要素
气象要素是指表明大气物理状态、物理现象的各项要素，主要有：气温、气压、降水、风、湿度、能见度等。
（二）气象要素对不同化学灾害事故的影响
在不同的化学灾害事故救援中不同的气象模式对不同事故会带来不同的影响。
1.化学泄漏事故
风向、风速、大气稳定度、气温、湿度等因素会对化学泄漏事故造成影响。风向决定泄漏气云扩散的主要方向，大部分泄漏气体总是分布在下风向。风速影响泄漏气云的扩散速度和被空气稀释的速度，因为风速越大，大气的湍流越强，空气的稀释作用就越强，风的输送作用也越强。一般情况下当风速为1～5m/s时，有利于泄漏气云的扩散，危险区域较大；若风速再大，则泄漏气体在地面的浓度变稀。若无风天，则泄漏气体以泄漏源为中心向四周扩散。由于风场的复杂性，使得有毒云团的扩散变得复杂化，从而影响毒害剂量的分布。大气稳定度是评价空气层垂直对流程度的指标。泄漏气体的扩散与大气稳定情况密切相关，大气越稳定，泄漏气云越不易向高空消散，而贴近地表扩散；大气越不稳定，空气垂直对流运动越强，泄漏气云消散得越快。气温或太阳辐射强弱主要是通过影响大气垂直对流运动而对泄漏气体的扩散发生影响。气温的高低还能影响泄漏源的泄漏速度，在气温较高时会加快泄漏出的气体量，同时气温还能够对侦检结果产生影响，如温度的高低会影响侦检管的误差大小。大气湿度的影响，一般地说，湿度大不利于泄漏气云的扩散。
2.化学火灾事故
风、湿度、能见度、降水等因素会对化学火灾事故造成影响。风向决定火灾蔓延的主要方向，火灾大部分的热量都延风向向下传播，使下风方向的化学品更易被热量烘烤导致燃烧。化学品燃烧后即使被扑灭，由于气温高风力大，一些被扑灭的火头复燃，导致火势又会疯狂地蔓延扩大。湿度对化学火灾影响比较复杂，如夏季高温潮湿还将使某些易燃易爆物加快挥发分解，或者因聚热而自燃。如硝化纤维素及其制品、赛璐珞等在上述情况下常易分解自行燃烧；但是对于一些化学品来讲湿度小，可燃物含水量少，干燥易燃，容易起火；反之，湿度大，引起燃烧越难。雨雪会使某些物质受潮引起燃烧，例如电石、磷化钙、金属钾和钠等。在化学火灾现场由于各种原因能见度往往都很低，这就使人们在判断火场的情况时，因为得不到准确的情报，导致救援处置滞后，增加了事故带来的危害。
3.化学爆炸事故
日照、湿度、降水、气压等因素会对化学爆炸事故造成影响。阳光的照射不仅会成为某些化学品的起爆能源，还能通过凸透镜或含有气泡的玻璃窗等聚焦（聚焦后的阳光能达到很高的温度）引起可燃物着火。例如：氯气与氢气、氯气与乙烯的混合物能在阳光的作用下剧烈反应爆炸；乙醚在阳光的作用下能生成过氧化物；硝化纤维在日光下暴晒，自燃点能降低，并能自行着火；盛装低沸点易燃液体的铁桶如罐装过满，在烈日下暴晒，液体受热膨胀会使铁桶爆裂；压缩或液化气体钢瓶在强烈日光下存放，瓶内压力会增加甚至爆炸等。湿度对化学爆炸事故来讲是一把双刃剑，因为化学品物理性质的不同，对于一些遇水易分解的化学品来讲高温潮湿天气会加快化学品的分解使其浓度聚集更易达到爆炸极限发生爆炸；但是对于遇水不分解的化学品来讲，当化学品处在潮湿环境中化学品受潮可以降低其爆炸的危险性。雨雪会使某些物质受潮引起燃烧爆炸，例如电石、保险粉、金属钾和钠、磷化钙等。当气压低于事故现场周围的气压时，就会导致事故现场空气不流畅，造成地区性无风环境，从而使泄漏可燃气体无法借助任何自然形式而被排走，给易燃易爆气体造成了良好的聚集条件，导致爆炸发生。
二、气象要素对化学品特性的影响
危险化学品之所以有危险性、能引起事故甚至灾难性事故，与其本身的特性有关。现以化学品的扩散性和遇水易燃易爆性为例介绍气象要素对化学品特性的影响。
（一）化学品的扩散性
压缩气体和液化气体由于气体的分子间距大，相互作用小，所以非常容易扩散，能自发与空气形成爆炸性混合物；比空气重的气体扩散后，往往聚集在地表、沟渠、隧道、厂房死角等处，长时间不散，遇火源发生燃烧或爆炸。同时，比重大的可燃气体，一般都有较大的发热量，在火灾条件下容易造成火势扩大。
气体是以液态形式或压缩状态储存和运输，所以在事故中化学品因为存放环境和外界环境存在一个压差，使化学品以气体的形式扩散到大气环境中形成气云。
风对气体云有往下风向输送的作用，风速越大，输送作用越显著，使下风向处的气体浓度降低；由于风速增大，引起脉动速度增大，湍流运动加剧，湍流扩散作用增大，使气体云浓度下降，同时湍流运动的加剧也使得气体云与周围环境的热交换变得剧烈，使扩散的过冷气体（或气液混合物）温度迅速上升，气体云密度下降，在风的作用下更易于扩散，从而导致气体云浓度下降。
绝大多数事故泄漏发生时，有毒气体泄漏形成的气云是重气云，气云密度显著大于环境空气密度。在扩散过程中，重气云会受到方向向下的负浮力的作用，表现出与非重气云明显不同的特点。此外，较大的气云密度显著影响环境空气的进入速率，从而也显著影响气云浓度的变化速率。泄漏气体是往下风向扩散的，因此盛行风向决定了大气污染物影响的区域。风速的大小主要影响污染物在下风向的输送速度以及大气的湍流速度；显然，风速越大，则污染物的输送速度越快，大气湍流越强，越有利于泄漏气体的扩散。对化学品泄漏区域的划定时，应该根据当时风向和风速进行划定。
在扩散过程中，气云还会受到湿度的影响，一般来讲湿度越大越不利于气云的扩散，因为气云在扩散时是以气体分子的形式存在的，当环境的湿度较大时气体分子与水分子之间，存在一个相互的吸引力使两个分子相互吸引，这就使气体分子的质量增加导致气体扩散减缓。
化学品蒸发扩散能力的大小不但与化学品本身的性质有关，而且受周围环境的影响更大，其中温度对它的影响也很重要。温度越高，化学品蒸发越快，蒸气浓度越大，扩散到空气中形成爆炸性混合气体的可能性就越大，火灾爆炸危险性就越大。
（二）化学品的遇水易燃易爆性
化学品的遇水易燃易爆性是指遇水或受潮时，发生剧烈化学反应，放出大量易燃气体和热量的物品。有些不需要明火，既能燃烧或爆炸，根据遇水受潮后发生反应的剧烈程度和危险性大小分为二级。一级遇湿易燃物品，遇水或受潮发生剧烈反应，产生氢气或其他易燃气体引起燃烧；二级遇湿易燃物品，遇水或受潮湿发生缓慢的反应，产生可燃气体而引起燃烧。
在潮湿降雨天气此类化学品发生事故时，救援处置队伍应当迅速采取措施，如果化学品还没有着火或爆炸，只是外漏在大气环境中，救援处置人员要迅速对外漏在大气环境的化学品进行掩盖防止化学品分解，并且将没有外漏在环境中的化学品搬走防止外漏的化学品着火引发更大的火灾；当化学品已经着火，那么救援处置人员应迅速对没有发生着火的化学品进行掩盖或搬走，对已经着火的化学品应当先控制火势，等处置力量充足的时候再扑救；发生火灾时应当在着火的区域筑堤防止化学品随雨水流走造成更大的着火区域和对环境污染范围的扩大。
三、气象要素对化学灾害事故救援处置的影响
化学灾害事故的救援处置过程包括：调集救援和处置力量；了解和掌握现场主要情况；控制现场；抢救和疏散人员；查明事故危害情况；调集有生处置力量；采取有效处置措施；结束归队。现以救援处置过程中的了解和掌握现场主要情况、控制现场和抢救疏散人员为例介绍气象对化学事故救援处置的影响。
（一）了解和掌握现场主要情况
参加处置的人员到达现场后，要仔细询问被困人员数量、泄漏物质的具体情况、泄漏时间、泄漏部位有无发生爆炸的危险、泄漏量的大小、泄漏地点的气象情况，同时疏散周围人员。
（二）控制现场
进入现场应充分运用侦检仪器和其他有效手段准确测定泄漏气体的浓度。对事故区域进行侦检时应该联系气象部门。在掌握了风向后应当在上风向建立现场指挥部，并且划定危险区域范围。
划定危险区域侦检行进方式有下列两种：第一，从下风处迎风向泄漏源行进，侦检小组按照现场指挥员制定的路线和位置接进染毒区域，从泄漏源的下风方向朝上风方向行进，边行进，边侦检，边标志危险区边界；第二，从侧风方向平行斜穿行进，侦检小组按照现场指挥员指定的路线和位置接近染毒区域，从染毒区域的侧风方向平行斜穿行进，边行进，边侦检，边标志危险区边界。在划分了危险区域后，救援人员应当迅速将危险区域的人员疏散。
（三）抢救和疏散人员
组成救援小组，携带救生器材进入危险区，采取正确的救助方式，将所有遇险人员转移至上风或侧上风方向的无污染地区。有条件时要进行呼吸道及全身防护，并进行登记。重伤者迅速送往医院。在能见度不高的天气情况下处置化学事故时，应当加强救援处置力量，这样可以防止在救援过程中能见度低所造成的疏忽，避免不必要的伤亡。
四、结语
本文通过气象要素对化学品泄漏、火灾、爆炸事故救援处理的影响分析，阐述气象要素对化学品泄漏、火灾、爆炸事故救援处理的影响，提出更为合理的事故救援处理措施，为提高处理化学品事故提供有价值的参考。
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【关键词】 古气象学；运气学；气象医学思想
1 运气学中的古气象学内容
运气学通过整体动态及全面系统的观察，主要研究大气环境中常见的云、雨、风、寒、暑、湿、燥、火等气象因素及其对自然界生物和人体的影响，其所涉及的古气象学内容主要有大气运动之气交、气象变化特征、气候季节划分、气候节律等。
1.1 气交
“气交”是运气学中所论及的重要古气象学概念，古人认为人类所生存的空间，充满着化生万物的大气。大气分为阴阳两大类，“积阳为天，积阴为地”，“清阳为天，浊阴为地”。天地阴阳二气升降不息，处于不断的运动状态，天气下降，地气上升，上下交会，产生“气交”。人类生活的空间处于气交之中，《素问·六微旨大论》指出“上下之位，气交之中，人之居也”，并对气交的形式和作用做了具体说明。认为大气的升降运动，是空间因素与地面因素的相互作用和冷暖气流的升与降。大气运动和“气交”是产生各种气象变化的原因，如天气现象中最普通的云雨的形成为“地气上为云，天气下为雨；雨出地气，云出天气”（《素问·阴阳应象大论》）。故《素问·五运行大论》说：“燥以干之，暑以蒸之，风以动之，湿以润之，寒以坚之，火以温之。故风寒在下，燥热在上，湿气在中，火游行其间，寒暑六入，故令虚而生化也。”这些变化，深刻地影响着万物的化生和人类的生存 ［1］。
1.2 气象变化特征
气象变化的特征统称为“气候”，它是对某一地区长期气象变化规律的总结。运气学将中华民族繁衍生息的以黄河流域为中心的气候特征归纳为三个方面六种类型，三个方面即所谓气流（又称“气旋”）、温度和湿度三个构成气象变化的基本要素，六种类型即风寒暑湿燥火六者，统称为“六气”，是从我国的气候区划和气候特征方面研究气交的规律。“风”是大气对流而产生的气象特征，由于“气交”无处不在，因而风四季皆有，但以春季多见。风是运气学中所论及和使用的最普遍的一种大气现象，在六步之气中冬末初春的初之气候便为厥阴风木主令，气候特征为风；寒暑火（包括热、温）反映了大气温度的高低，而气温高低取决于日照时间和太阳光照角度，以及地势高低和风力大小。运气学将一年分为六个时间段，盛夏五月、六月的“三之气”为少阳相火主令，其气为暑，春末夏初的“二之气”为少阴君火主令，其气为温，终之气为太阳寒水主令，其气为寒；燥湿是对气象中湿度的表达，湿是长夏季节（农历六月、七月）和中部地区的气候特征；燥是秋季和西部地区的气候特征，在六步之气中，分别为四之气和五之气。可见运气学中所说的风、寒、暑、湿、燥、火六气是对气象变化特征最简捷的表述 ［2-3］。
1.3 季节气候的划分
各地区的气象变化都有相对固定的周期节律，称之为季节，季节反映了气象变化的规律。古气象学对季节气候的划分有四季、五季、六节、二十四节气和七十二候等，运气学对这些都有运用。
四季，指春夏秋冬四时，主要反映气温的年周期变化，在太阳的周年视运动周期中，地球以赤道为轴心的南北极来回摆动，是我国以黄河流域为中心的地区有明显四季气象特征的天文背景。运气学在四季气候变化规律的气象背景下，独具特色地构建了与气象变化密切相关的生理、病理、诊断、治疗以及养生的医学气象学理论。
五季，是按气候特征将一年划分为五个时段，其以寒热气候特征为主，又考虑燥湿等气象要素，更能反映一年的气候变化规律。运气学以此为依据，把一年运气划分为五季，形成了主时五运说，每运各73.05日，每年约从大寒日起为初运木，主风；二运火，主热；三运土，主湿；四运金，主燥；终运水，主寒。
六节，又称为六季或六气，也是按照气候特征将一年划分为六个阶段。按五行相生次序分为六步，称为“六节”，每节各有相应的气候特征与之相配，分别为风、热、暑、湿、燥、寒，故又称为“六气”。每步从大寒日开始，约主60.875日，主要见于运气学之中。其实质是把影响气候的气象要素归纳为六种，并以该六种气象作为常见气候类型，客观地反映了气象的复杂性和多样性。
二十四节气是用来表示季节的交替和气候变化的时段，是将一年内太阳在赤道上的位置变化和引起的地面气候的演变次序分为二十四段，分列在十二个月里。每月两个节气，月首的叫“节气”，月中的叫作“中气”，每个节气十五日多。每个节气的名称据该时间段内所特有的气象和物象而确定，反映季节寒暑变化、气温高低、霜露雨雪及其物候规律。运气学说的六步主气，就是以此为据，把一年分为六步，每步主四个节气，说明一年中各季节的气候变化规律和物候、病候特点。
七十二候之“候”是气候的意思，是计算气候变化最小的区划单位，每候有一个相应的物候现象，叫做候应。我国气象的短期变化约五日，即五日为一个气候小周期，全年七十二候。 “候”是气象变化最直观的客观依据，也是运气学说的时令季节标志。
1.4 气象节律
“气交”产生了各种气象变化，“气象”变化虽然复杂多样，但随着天地阴阳运动规律有相应的变化节律，如年节律、月节律、日节律、超年节律等，这些节律在运气学说中得到了充分的体现。
日气象节律是以一昼夜为一个周期的气象节律，又称为昼夜节律，是受太阳运转日升夜沉的变化而产生的气象周期，其阴阳“气交”消长的变化类似于一年四季，“朝则为春，日中为夏，日入为秋，夜半为冬”（《灵枢·顺气一日分为四时》），这是运气学说所观察的最小气象周期。月气象节律是受月球运转规律影响而产生的气象周期，运气学依据月相变化来解释人体气血盛衰、对疾病的反应性及对治疗的敏感性和耐受性。年气象节律是太阳的视运动周期而产生的气象周期，是气象变化最明显、最稳定的节律，也是运气学说所运用的基本气象周期，如年四季节律、五运节律、六气节律、二十四节气节律、七十二候节律等。
超年气象节律是运气学说依据五运推移和六气变迁而提出的五年、六年、三十年、六十年气象节律。超年气象节律是日、月、地球运转规律之外因素形成的气象节律，是一种非固定的、特殊的阴阳消长气交气象节律。日、月、年节律均是固定的、常规的阴阳消长气交变化与气象节律，日、月、年、超年气象节律所表现出的气候、物候、病候，是运气学说研究的主要内容。
2 运气学中的气象医学思想
气象因素是影响人类健康最重要的环境因素，运气学基于“天人相应”的整体观思想，运用了大量的古气象学内容，通过进一步的观察和实践，加以发挥，将其融会于医学理论之中，不但丰富和发展了古气象学，而且形成了独特的中医医学气象学。因此，运气学实际上是运用古代气象学理论研究疾病的发生、发展变化及其防治规律而建立的理论，并通过“气候—物候—病候”的关系予以表述。
2.1 人与气象变化相应的生理观
人生活在自然环境之中，自然界有春夏秋冬四时的交替和风热燥湿寒的气候变化。人的五脏与四时气候变化相通应，“心者……通于夏气；肺者……通于秋气；肾者……通于冬气；肝者……通于春气；脾胃者，通于土气”（《素问·六节脏象论》）。因此，五脏之气必然受到自然环境，尤其是四时气候的影响，五脏的生理活动必须与四季气候的活动规律相适应。这种五脏外应五时的观点，不但认为气象因素直接影响着人体脏腑的生理功能活动，而且还认为经络之气的运行分布，气血津液的分布部位、分布状态、运行及代谢状况，以及人体的正常脉象等也随着四时气候的变化而出现相应的变化 ［4］。
运气学以四季气象变化为背景，以中医学特有的四时五脏理论为依据，构建中医运气理论。认为春日多风，气渐温；夏日炎热，长夏多雨湿；秋日干燥，气渐凉；冬日严寒，这是气候之常，为主气、主运的应时气候，是生物生长化收藏的必要条件。人只有顺应自然变化规律，及时地作出适应性的调节，才能保持健康。但是，气候常有变异，有时甚至反常，这种干扰因素，就是客气、客运所主的气候。气运之至，有太过，有不及，从而产生胜、复、郁、发等各种异常气候变化，直接影响着机体的正常生理活动。
2.2 六气胜复的致病观
运气学将气象变化做为导致疾病发生的重要因素，《素问·五运行大论》说：“五气更立，各有所先，非其位则邪，当其位则正。”《素向·六微旨大论》也说：“其有至而至，有至而不至，有至而太过……至而至者和，至而不至，来气不及也，未至而至，来气有余也。”风寒暑湿燥火六种气象因素在正常情况下能够滋生、长养万物，称之为六气，六气太过、不及或非时而至，均影响人体的正常生理活动和适应调节能力，成为致病因素，则为六淫，即所谓“气相得则和”，“不相得则病”（《素问·五运行大论》）。
运气学认为六淫致病是运气学说病因的核心，指出“夫百病之生也，皆生于风寒暑湿燥火，以之化之变也”（《素问·至真要大论》）。不同的异常气候，具有不同的致病特点，即所谓“寒热燥湿，不同其化也”（《素问·五常政大论》）。因此，运气学说对气候异常引发疾病的具体情况分为六气的“未至而至”、“至而不至”和五运的“太过”、“不及”进行了详细论述，并运用五运六气历法推算预测各年的气候特点和发病规律，总结其一般规律为“气有余，则制已所胜而侮所不胜；其不及，则已所不胜侮而乘之，已所胜轻而侮之”（《素问·五运行大论》）。关于六淫致病的病位，《素问·至真要大论》指出“岁主藏害”，提出“以所临藏位命其病”，根据六淫对相应脏腑的影响，对其定位定性，即所谓“各以气命其藏”（《素问·六节藏象论》）。运气学认为六淫致病，在一定条件下其病证性质可循六淫所胜的方向转化。如《素问·六元正纪大论》说：“太阴雨化，施于太阳；太阳寒化，施于少阳；少阴热化，施于阳明；阳明燥化，施于厥阴；厥阴风化，施于太阴，各命其所在以征之也。”六气循五行相胜规律，风向湿，湿向寒，寒向热，热向燥，燥向风方向转化，而病证性质亦随之改变。由于六淫有“各归不胜而为化”的特点，其相应脏腑器官的病变，亦可发生相应传化，以此可掌握疾病的传变方向。因此强调在审察疾病的变化时，要充分考虑六气盛衰胜复郁发之变，不要违背六气主时规律，即“审察病机，无失气宜”（《素问·至真要大论》） ［5］。
2.3 必先岁气的治疗观
运气学根据四时气象的特点，提出“必先岁气，无伐天和”（《素问·五常政大论》）的法时而治的思想。
一是因时制宜，即在治疗时要充分考虑到四时气象因素对人体的影响。《素问·六元正纪大论》提出：“用寒远寒，用凉远凉，用温远温，用热远热，食宜同法。”即冬季阴盛阳弱，病易寒化伤阳，治疗当慎用寒药，以免更伤其阳；夏季阳盛阴弱，病易化热伤阴，治疗当慎用热药，以免助邪热燔灼之势。否则必然会加重病情，产生严重后果。
二是治疗时要考虑不同地域的气候特点，《素问·五常政大论》说：“东南方阳也，阳者其精降于下，故右热而左温；西北方阴也，阴者其精奉于上，故左寒而右凉”。东南方气候温热，西北方气候寒凉，居民若外出旅行或迁徙，就有“适寒凉者胀，之温热者疮”的差别，治疗时“西北之气散而寒之，东南之气收而温之”，方有疗效。
三是根据四时气候淫胜规律用药。四时气候有寒暑燥湿之别，药物性能也有寒热温凉之殊，因此治疗必须遵循人体气血顺应四时气候而变化的规律进行遣方用药，这是运气学运用气象学相关知识制订其临床用药的基本依据。就年度气候特点指导用药而言，如在“太阳司天”之年寒气偏盛，全年气温偏低，所用药物宜以“苦以燥之温之”；若在“阳明司天”之年，全年雨水偏少，气候干燥，所用药物宜咸、宜苦、宜辛，“汗之、濡之、散之”（《素问·六元正纪大论》）等等。如果进行审因论治，一定要结合偏盛邪气的性质选用药物，即可依据“风淫所胜，平以辛凉，佐以苦甘，以甘缓之，以酸泻之。热淫所胜，平以咸寒，佐以苦甘，以酸收之。湿淫所胜，平以苦热，佐以酸辛，以苦燥之，以淡泄之……火淫所胜，平以酸冷，佐以苦甘，以酸收之，以苦发之，以酸复之。热淫同。燥淫所胜，平以苦温，佐以酸辛，以苦下之。寒淫所胜，平以辛热，佐以甘苦，以咸泻之。（《素问·至真要大论》）的组方原则进行用药。此处原文对运气学中根据气候淫胜变化进行组方用药的理念体现得淋漓尽致，这种根据“五味入胃，各归其所喜”（《素问·至真要大论》）和五行生克原则，并结合大量医疗实践总结出来的六淫所胜的五味用药规律，至今仍有效地指导着临床 ［6-7］。
四是强调“司岁备物”。由于气候变化与地上万物的化生相应，所以采备药物也要根据各年运气的不同情况，做到“司岁备物”（《素问·至真要大论》）。即每年的气象特点不同，药材质量会有差异，根据各个年份不同的气候特点，采集岁气所化生的药物。如厥阴司岁则备酸物，少阴、少阳司岁则备苦物，太阴司岁则备甘物，阳明司岁则备辛物，太阳司岁则备咸物。这样，便得天地精专之化，气全力厚，药物质量优良，疗效确切。非司岁物，则气散而不专，“故质同而异等也。气味有厚薄，性用有躁静，治保有多少，力化有浅深”（《素问·至真要大论》），这种“司岁备物”的采备药物理念，奠定了地道药材的理论基础。
2.4 顺应四时的预防养生观
“人以天地之气生，四时之法成”（《素问·宝命全形论》），生命过程是按自然规律发展变化的过程，无论自然界的四时气候、昼夜晨昏的交替，还是日月运行等，都会直接或间接地影响人体，产生相应的生理或病理反应。人类在漫长的进化过程中，也形成了适应自然的生命机制。因此，人必须掌握和了解自然环境的特点，使自己的活动顺应自然界的运动变化，即“与天地如一”（《素问·脉要精微论》），以保持“生气不竭”（《素问·四气调神大论》），身心健康。因此，中医学以四时气候变化为气象背景，创造性地提出了“治未病”的著名观点，这种治未病的思想，在运气学说中得到充分体现。如通过运气理论分析，可以预先测知每一年的气候变化情况，从各年气候和疾病的大致情况则可及时采取各种措施进行预防。在长期实践的基础上，中医学形成了丰富多彩的养生方法，强调顺应自然界阴阳的消长规律以养生，即要掌握自然界的变化规律，适应性地调节人的生活起居、形体劳逸、饮食、情志等，做到地宜时顺，若“治（养生）不法天之纪，不用地之理，则灾害至矣”（《素问·上古天真论》），故以“法于阴阳”为养生原则。
综上所述，中医运气学在四时气候变化规律的气象背景下，全面地构建了与气象因素密切相关的系统医学理论，形成了独具特色的中医气象学。其医学气象学思想突出地表现在：其一，人体脏腑经络气血的生理活动与气象变化密切相关，形成了与四时气候相适应的变化规律；其二，疾病的发生、发展和变化受气候变化的影响；其三，疾病防治着重强调“因时制宜”的基本原则。这些理论观点一直有效地指导着中医临床，也是中医运气学的突出特色。
参考文献
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［5］王洪图.内经学［M］.北京：中国中医药出版社，2004.
关键词：江苏省 气象科普 人才队伍 现状
基金项目：江苏省大学生实践创新训练计划，项目编号：201410300215
自2006年，国务院颁布的《全民科学素质行动计划纲要（2006―2010―2020年）》（简称《科学素质纲要》）起， 公民的科学素质越来越得到大家的重视，科学普及工作也因此发展起来。其中气象科普工作是科普工作的重要组成部分，尤其在气候多变、气象灾害频发的时代，气象科普工作显得格外重要。中国气象局党组副书记、副局长许小峰就曾在气象科普联席（扩大）会议中提到“气象科普工作是气象事业的重要组成部分，是公共气象服务的有效拓展和延伸，是提升气象软实力，促进全民科学素质提高的重要途径。”可见气象科普人才队伍在气象科普工作中扮演着重要角色，是满足人们对气象信息和知识需求的基本保障。气象科普人才队伍的建设状况既影响气象科普工作成效，又影响当今气象科技竞争格局。但是由于多种复杂因素，当前气象科普状况并不能尽如人意，不能满足当下公众的切实需求。其中，关键原因之一就是气象科普队伍建设不健全，缺乏一支全方位、多层次、专业化的高素质气象科普人才队伍。
江苏省位于亚洲大陆东岸中纬度地带，属东亚季风气候区，处在亚热带和暖温带的气候过渡地带。主要气象灾害有暴雨、强对流、洪涝、雷电等等，全省气象灾害四季均有发生。江苏省在全国经济、政治、文化上处于领先水平，但从一个侧面我们可以看到江苏省气象科普人才队伍的现状。据2010年调查，江苏省在我国公民科学素质指标（Civic Scientific Literacy，简称CSL ）发展中居第五位，和上海、北京、天津等地有较大差距，可见江苏省公民科学素质整体水平有待提高，气象科学知识科普是科普事业的重要组成部分，对江苏省公民科学素质也有一定影响。此外在全国31省每万人拥有科普专职人员人才调查中，江苏省共有科普专职人员13560人，每一万人拥有科普专职人员仅为1.72人，甚至和陕西、内蒙古等欠发达地区相比都存在较大差距。
以下综合各种资料和数据，对江苏省气象科普人才队伍建设中存在的主要问题进行探析，希望对未来江苏省气象科普事业的规划和发展提供有益的参考。
一、各类气象科普人才普遍缺乏，制约着气象科普事业的发展
（1）气象科普专业人才缺乏。目前，江苏省气象科普人才队伍的成员主要是气象科普宣讲员、气象学会会员、气象业务有关人员高校与气象科技相关的教师、对气象科普感兴趣的志愿者等组成，其成员多为兼职人员，专职的气象科普工作人员极度缺乏，这制约着气象科普工作的深入开展。而且，气象科普队伍中的工作人员主要从事气象工作，业务人员多是忙于本职气象技术业务和科研工作，对气象科普手段、科普内容、科普主体、科普对象、效果评估的研究甚少。一个专业的气象科普工作人员不仅需要具备自然科学素养还要具备人文社会科学素养。也就是说，气象科普人才不仅要掌握专业的气象学知识，还要有基本文学素养、大众文化知识、文字（或语言）表达能力、受众心理学等知识。同样，一支健全的气象科普队伍需要的是科普场馆人才、科普创作与设计人才、科普研究与开发人才、科普传媒人才、科普产业经营人才和科普活动的策划与组织人才[1]。显然，就江苏省目前的气象科普队伍来看，队伍建设还不完善。
当前，江苏省不仅面临气象科普人才紧缺与需求扩张的矛盾，高层次、复合型气象科普人才更是凤毛麟角。前中国气象局局长秦大河就曾在全国气象部门人才工作会议上指出“高层次、复合型气象科技人才缺乏，特别是杰出的学科带头人和将帅人才、具有国内国际竞争力的团队匮乏”，这在气象科普人才问题上同样适用。一支高层次、高素质、一流的气象科普队伍才能对江苏省气象科普工作做出贡献。例如，在气象科技展馆内进行科普教育的工作人员，不仅仅需要对相关学科的科技知识的掌握，还要有较高的视野和人文情怀，运用心理学、美学、传播学等知识，从而更好地了解公众需求。根据《江苏省气象人才体系发展“十二五”规划》，截止“十一五”末，7人被确定为江苏省气象局学科带头人、16人为学科带头人培养对象。而在气象科普队伍中明显缺少相应的学科带头人，具备多学科交叉研究和业务能力的人才更为缺乏，尽管专业科普人才较往年有所提高，但仍不能满足业务领域和科研工作的需要，而造成高层次气象科普人才紧缺，人才培养滞后是主要原因。
据统计，江苏省只有南京大学、南京信息工程大学开设关于气象学的专业，且招收人数较少，能开展气象专业研究的更少，培养的高层次人才无法满足气象事业顺利开展的需要。其中气象科普方向专业更是少之又少，远远无法适应江苏省气象科普工作的展开。
（2）气象科普创作人才缺乏。气象科普创作是气象科普工作的源头，只有创作出为大众接受的气象科普作品，气象科普工作才能有活水自源头而来，才能满足公众对气象知识的需求，是科普工作蓬勃发展。但是，目前的情况是，气象科普创作人才奇缺。这种情况导致最直接的结果是，气象科普图书、气象科普展品等作品不仅数量少，质量也不乐观[2]。江苏省除了开设气象科普方向专业的高校和科研院所对气象科普进行创作和传播外，气象学会、气象局等组织的气象人员在这方面的创作少之又少。长期以来，在评职晋级时，科普成绩不被纳入评估的考察因素，气象科普工作者的成绩和待遇不挂钩，导致科普工作人员本身科普工作的热情不够高涨，创作的作品精品较少。这种现象严重影响当前和未来气象科普效果的提高和气象科普事业的发展。
（3）面向基层的气象科普人才严重短缺。在基层县（区）气象部门人少事多，从事气象科普工作的同志基本都是“半路出家”，而且身兼数职，承担许多气象业务服务工作任务，文字功底薄弱，敏感性不够，缺乏气象科普专业知识和经验[3]。江苏省已经建立了覆盖农村、城市、企业、学校、社区等各个领域的气象科普组织的网络体系，但是由于人力不足、人员素质低下等原因，难以发挥应有的作用。这种情况导致江苏省基层气象科普效果不理想，影响基层群众对气象的了解和重视。
二、气象科普人才结构不完善，影响全省气象事业的延伸和拓展
人才队伍质量与气象科普事业发展要求尚有差距，高学历、高职称、高技能人才所占比例相对偏低，仍缺少在国内有影响的高级专家、领军人才和科研团队，人才队伍的总体竞争力不够强，具体表现在以下几个方面：
（1）知识层次结构不平衡。根据颁布的《江苏省气象人才体系发展“十二五”规划》显示，截止“十一五”末，江苏省气象人才大专以上学历、本科以上学历所占比例分别为79.6%、59.7%，处级领导干部中，本科以上学历占80.2%。市、县局人员结构有所改善，本科及以上学历的分别占62%和49.8%，其中具有硕士学位的分别有63人和6人。总体上高学历人才以及具有高级职称的人才大多分布在市级单位， 县级气象台站人才队伍学历层次相对偏低。
由于江苏省南北经济发展不平衡，导致苏北淮北地区面对人才引进难、留不住的难题，但近年也取得一定成效。而苏中、苏南一些地区人才质量上则较高，其中苏南的无锡本科及以上学历达70.6%，苏中的泰州、苏南的苏州、镇江、常州均在60.5%左右。
总体来说，和“十五”时期相比全省气象工作者知识层次有显著提高，全省硕士研究生由“十五”末29人增加到136人，博士研究生由3人增加到14人，一人博士后出站。新增政府特津专家1人。
（2）队伍年龄结构不科学。总体上说，江苏省气象科普人员呈现老龄化趋势，后备人才明显不足。由于气象科普人员多是兼职人员，本职工作很是繁忙，加上气象人才数量已经很紧张，部分部门会让一些年纪偏大的人员参与气象科普工作，是造成气象科普队伍呈现老龄化趋势影响因素之一。
三、气象科普人才间缺乏协作机制
当前，气象科普工作的主导部门是气象部门，科普主力军也集中在气象部门的气象专家和业务技术人员中，同高校、科研单位、民政、新闻、国土等部门间的协作较少。气象科普队伍不仅需要气象知识素养，还需要新闻学、网络媒体、信息技术、公关宣传方法等跨学科知识，这就需要气象部门与其他相关部门的协作，互利共赢3。但是江苏省还未建立气象科普浓厚氛围的各部门协作融洽的机制，没有做到各部门间人才资源共享，从而使气象科普人才与其他科普队伍脱轨（如：江苏省气象科普队伍与新媒体科普队伍、文化科普队伍、新科技科普队伍缺少沟通），无法学习新鲜、多元的科普手段和科普能力。而能否加强与各部门的配合协作，是影响江苏省气象科普人才的建设与发展的重要条件。
四、气象科普队伍受体制束缚，人才其未尽其用
改革开放三十多年来，上到中央党政部门， 下到城市、企业单位、农村，体制改革一直为大家关注。可是传统“事业单位”改革的效果并不尽如人意，一方面“干的好坏都一个样，多干少干一个样”的情况更是在部分事业单位盛行。事业单位改革意识不强，领导队伍大多固守传统领导模式，缺乏创新改革意识，存在坐等上级指示、政策。资金的“等、靠、要”思想。正是在这种情况下，促使领导下的人才空有“尽其才”的想法，不能尽情发挥。正是因为在这样的体制下，气象科普工作者很难有激情投入科普事业。
另一方面，气象部门对人才的奖励体制不完善。气象科普人才受奖励体制影响，工作积极性不高。即使努力做好科普宣传工作或是进行科普创作，很难得到对工作的帮助。气象科普成绩不被纳入评估考察范围，对科普工作人员晋职提升没有作用，容易造成科普工作人员对科普工作的懈怠，不利于气象科普队伍体系的建设。
五、气象科普人才培训工作缺乏系统性、针对性
为了不断为人才输送新鲜血液，政府以及相关机构组织培训活动，鼓励气象科普工作人员学习新知识、新技能。但是，由于缺乏完善、科学的培训体系，培训活动常常组织松散、缺乏力度，没有相关部门对气象科普人才培训予以规范化、系统化。培训工作总是围绕上级具体政策、活动、任务而展开，培训内容缺乏有效性、针对性，不能对人才核心业务和技能的提升有帮助，缺乏连接性。再加上培训的时间不固定，没有固定的区域，每个单位按照各自的想法进行培训，导致组织活动松散缺乏连贯性。时常培训内容不符合现阶段生涯发展实际，不利于个体气象科普人才的发展。
另一方面，培训成果转化缺乏反馈。由于缺乏培训前的需求分析，导致需求培训与现有培训脱节。再加上气象科普人才培训回岗后，没有相应的评估与反馈体系，导致无法检验培训效果。气象科普人员参加培训后，没有能检验培训效果的科普活动或科普作品完成很难使在培训中学得的知识取得成效[4]。许多参训人员培训时很认真，但是回到岗位后，知识和技能却没有很大的提升。培训需求分析和评估是培训的两条腿，缺少哪个，整个培训都不科学、不健全。
六、结语
江苏省气象科普人才队伍建设存在以上问题，需要我们研究相应的措施来改善，以便建设一支符合江苏省实际情况的对江苏省气象科普事业发展有引领和推动作用延伸市、县的规模适度、专业合理、结构优化、素质优良的创新型、专家型气象科普人才队伍。当然，这需要政府、企业、高校等各部门做出相应的科学方案和措施。
总之，要实现公民气象科学素养的提高，促进气象事业的更大发展，必须进一步加强气象科普工作，尤其气象科普队伍的建设，与时俱进地调整队伍结构。“十二五”时期，是我省全面建成更高水平小康社会并向率先基本实现现代化迈进的重要阶段，也是我省气象事业率先基本实现气象现代化的关键时期。气象科普工作的开展情况，对江苏省“十二五”发展建设有重要影响。气象科学普及之路任重而道远，这条道路上的攻坚力量就是气象科普队伍中的每一个成员。重视人才，发展人才，培养人才，气象科普队伍才能逐渐科学化，气象科普工作才能越做越好。
参考文献
[1] 吴中云.浅谈科普人才的基本素养与培养途径[J].第十三届中国科协年会第21分会场――科普人才培养与发展研讨会论文集，2011.
[2] 郑念.我国科普人才队伍建设存在的问题及对策研究[J].科普研究，2009（19）：19-29.
[关键词]气象预报；误差；应用方法
中图分类号：P459.9 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0295-01
随着气象科学技术的发展和进步，以数值预报为基础的天气预报准确率日益提高，然而，随着自然灾害的频繁发生，一般公众、决策者与气象专业用户对气象预报提出了更高的要求。 在气象服务工作中，非专业气象人员对于气象预报（包括天气预报、气候预报等）之误差的理解还不够准确，并影响其应用气象预报的正确决策。所以，本文对气象预报误差进行分析，希望帮助人们更好地理解气象误差，在此基础上，学习如何应用相关的气象信息作出正确的决策，从而取得良好的经济效益和社会效益。下文将对气象误差的相关内容进行详细的论述。
一、产生气象预报误差的原因分析
1.大气理论误差原因
大气运动除了遵循能量、质量守恒等守恒定律外，影响因素复杂多样，主要有：动力因素（地球引力、气压梯度力、摩擦力、惯性离心力、地转偏向力等）、热力因素（太阳、地球表面和地球大气之间的的热量（或能量）传输对大气运动的影响）和流体力学因素（流动性、黏滞性、湍流性、连续性等）。还有如生物圈、岩石圈、水圈、冰雪圈等对大圈的影响，以及太阳、月亮等星体对大气运动的影响等。对这些影响因素的作用机制有些是不清楚的，同时有些机制是线性的，有些是非线性的，从而导致大气科学理论存在误差。
2.大气观测误差
大气观测误差主要是观测数据时空分辨率不够。完整的立体式观测，每天只有两次，早晨8时和傍晚20时，空间间隔400 km左右；对于海洋、高原无人区的观测极少。而典型的雷雨过程发生在不到l h的200 km范围内。其次是数据自身存在误差。气象卫星云图、多普勒气象雷达、自动气象观测站等装备弥补了人工观测的不足，观测覆盖率比以前增大许多，但这些新增数据在转为统一的定量数据过程中还带有一定的误差。
3.预报方法造成的误差
（1）数值预报误差。数值预报是现在最先进、基础性的确定论预报方法，它把影响大气运动的主要因素，表述成非线性数学物理方程，用每秒上亿次计算机求出定解。其误差主要来源于模式简化误差、计算方案误差及初始误差的积累等。
（2）天气学预报误差。天气学预报是最传统的方法，是预报员根据窄中和地面实况。分析总结出物理机制和规律，并用这些规律外推天气变化的可能方向，是预报员理解大气运动和天气现象之间关系的最好方法，是人脑的定性计算。其误差主要来源于预报员在推理过程中常常难以做到完全、合理地估计到所有影响因素的权重。
（3）统计预报误差。统计预报是用统计方法建立预报对象和众多影响因素之间的概率统计、回归定量、相似选择等确定性或概率性预报规则。可借助电脑处理大批量数据，应用非常广泛。误差主要与统计方法或规则有关。
（4）云图预报误差。卫星云图是大气动力、热力和流体力学变化现象的反映。其误差主要来源于中、低云混合识别误差和云图本身的表象性、非动力特征。
（5）雷达预报误差。雷达预报是用人工制造电磁波主动探测大气中的云体，得到大云滴、雨滴的回波强度、径向速度等数据。其误差主要源于雷达杂波、距离折叠和速度退模糊等硬、软件设计误差。
（6）经验预报误差。经验预报是预报员在实践过程中能动地总结出一些有用的、直观的天气规律，在特定场合会起到很好的作用，当经过系统性分析后可上升为理论知识。其误差来源于经验自身的缺陷，即特定性、定性性和积累性等。
当然，造成误差的原因还有其他一些，如集体决策造成的误差，相关人员个人业务素质存在问题造成的误差等，在这里作者就不一一赘述。
4.气象预报人员个人素质误差
气象预报人员的个人素质误差是气象预报领域长期存在的一个误差。气象预报人员的个人素质误差与气象预报人员的气象理论知识、气象预报技术、气象预报经验以及气象预报的心理素质和精神状态有着重要关系。随着经济的发展，特别是气象科技的发展，客观方面的气象误差开始减少，而较多的则表现出气象预报人员的个人素质误差。因此需要加强气象预报人员的素质培训，提高其素质。气象预报人员的个人素质误差虽然在气象误差中所占的比例不是很高，但是，在气象预报的实践中，应该注重这方面的提高，尽量使气象预报误差降到最低。
二、正确应用气象预报的方法
1.相信现今的气象预报水平
首先，我们要对现在的气象预报水平给予充分的信任。现在的气象预报的总体水平相比以前，已经取得了质的飞跃，现在的气象预报的准确率基本上可以达到71%，这是气象预报的一大成就。
2.正确了解气象术语
尽管气象预报在时已经考虑了用户的易懂易用性，但因为气象预报是相对精确的科学，有关用语不可避免仍然要带有专业色彩，正确了解这些术语可以防止用户错用气象预报信息。
3.了解更多的气象信息
由于气象预报途径、时间和内容有限，导致大多数公众并不能及时、全面了解所有气象信息，如目前还没有高频率插播气象信息的广播、电视台，从而造成公众了解气象信息不全面。
4.简单二元决策方法
所谓简单二元决策方法，即气象预报有或无，用户是用或不用该信息。下面举例说明：
某农家有温室小拱棚用来种菜卖菜，气象台上午大风降温消息，说夜间到明天白天有大风、暴雨天气、降温6 ℃，这种情况需不需要采取防护加固措施呢？
设防护加固花费500元，没有采取防护而出现灾天的直接损失5 000元。决策方法：大风指阵风≥8级或全天平均风力≥6级，一般的温室小拱棚连阵风7级都不能抗住；积雪会对塑料产生压力，根据雪压公式P=h×ρ（注：P为雪压，h为雪深，ρ为密度，ρ=120 kg/m3），厚2 cm的积雪，每平方米有2.40 kg的雪压；降温6 ℃时，被掀开的温室小拱棚内的蔬菜会被冻坏。气象台一般不会轻易灾害性天气预警信息，如果发了则出现的可能性很大（>80%）。只要不防护的最大损失费高于防护费，采取防护加固的经济收益都会是最大的，因此应当采取防护措施。
三、结束语
综上所述，天气预报作为一种自然预测学科，预报结果存在误差是很正常的，人们要正确认识该现象。当然，当前的气象预报水平与人们的期望和需求有一定的差距，所以，气象工作者要不断提高气象测报水平，提高其自身专业素质，不断提高气象预报准确率，从而更好地为生产生活服务。
参考文献：
[1] 殷秀琴，张成军，李满堂.象预报误差的理解和应用决策方法[J].科技与信息.2009（18）.
[2] 张其敏.谈气象预报误差及应用[J].科技之友.2011（36）.
关键词 校园气象站；结构规模；发展趋势和前景
中图分类号 G483 文献标识码 A 文章编号 1671-489X（2008）10-0009-02
Scale Structure and Evaluation in Campus Weather Station//Ren Yongxia
Abstract Through comprehensive analysis and evaluation， the paper presents the developing trend and foreground for our campus weather station.
Key words campus weather station；structure scale；developing trend and future
Author’s address No.14 Middle School in Wenzhou，Wenzhou， Zhejiang 325003
气象站进入校园是20世纪30年代由竺可桢先生提出，并率先在他任教的东南大学校园中创建。而后，我国中小学的校园中也曾建立过不少气象站。新中国成立后，党和人民政府非常重视中小学的气象科学教育与普及，因此，校园气象站犹如雨后春笋，在共和国的中小学校园中纷纷诞生建立。20世纪六七十年代，上海市就有70%的中小学都曾建立过校园气象站。校园气象站不但在我国中小学的教育与教学中发挥巨大作用，而且还为我国社会主义科学人才的培养作出了辉煌贡献，并且在中小学的校园中形成了一道蔚为壮观的靓丽风景。
随着我国教育改革的不断深入和蓬勃发展，校园气象站作为进一步贯彻落实党中央、国务院“科教兴国”战略和对中小学生实施“科技教育”的载体与平台，它更是一展丰姿，充分展现了它独特的个性和多面体的三维作用。同时，经过半个多世纪的运转与发展，校园气象站的内在机制功能不断提高和完善，结构格局也不断更新发展。目前，我国校园气象站基本上形成了地面气象人工观测站、地面气象自动观测站和地面气象综合观测站等三大规模结构格局。
1 地面气象人工观测站
地面气象人工观测站是气象工作的基础，是获取大气要素数据的基本场所。中小学中的校园气象站是完全以国家气象行政部门颁布的气象台站建设标准要求为蓝本进行建设的。
地面气象人工观测站一般由工作室、观测场和气象仪器构成。
工作室是气象站的心脏部分，是整个气象站组织工作的基础，是室内仪器安装、气象数据处理和气象产品制作的中心。工作室的面积一般不小于20 m2，还要置放工作台、文件柜等设施。
观测场是安装气象仪器的专门场所。按照中国气象局颁布的《地面气象观测规范》规定，其面积有25 m×25 m和20 m×16 m 2种规格，而且还要求四周200 m以内不得有视程障碍物。
气象仪器是获取各大气要素的专门工具。气象台站所使用的仪器必须是国家气象行政部门指定的气象仪器生产厂家的产品。仪器的品种与数量必须满足规定的基本气象要素的观测要求。
按照国家气象局规定的地面气象人工观测站的建设标准要求，我国大部分的校园气象站都没能达到。首先是观测场普遍偏小，同时四周200 m以内无法排除视程障碍物。有的学校还采取分块的方法，将仪器分别安装在几个地方。还有的学校将观测场安置在楼顶上，造成所获气象数据的实际误差。其次是气象仪器的购置，有的校园气象站采用了教学仪器生产厂家的产品来替代，极大程度地影响了观测数据的准确性，严重地破坏了校园气象站建设的严肃性和科学性，致使校园气象站成了单纯的教学工具。
地面气象人工观测站是中小学校园中建设历史最悠久，使用范围最广泛，也是气象科学教育要求最基本的基础设施。在70多年的运转中，曾为我国中小学的气象科学教育、课外兴趣活动、共青团少先队组织活动、气象科学探究立下了汗马功劳。虽然它的发展参差不齐，但还是有许多单位做出了成绩作出了贡献。如湖南省怀化市洪江区幸福路小学、浙江省德清县洛舍中心校等校园气象站都能被当地的气象部门定为该地区的气象观测点，所观测的气象数据允许输入气象部门的数据库。小气象员们的科学实验报告都能得到国家、省、市、县领导部门的承认与表彰。有的实验报告还被全国性的报纸杂志刊载，有的还被编入科普书籍，甚至教学参考书。
地面气象人工观测站是我国中小学中优秀的教育装备和不可多得的教学资源。它不但适合中小学完成教学大纲、新课程标准和课本规定要求的气象科学教学，而且还可以为气象科技活动提供平台，为素质教育提供载体，实在是功不可没。
但是，地面气象人工观测站也有其无法修正的局限：1）只能供为数不多的气象活动小组成员使用，无法承担气象科学普及和大面积学生群体共同参与活动；2）局限于单一的校内气象观测，无法与其他学校的校园气象站进行气象信息的交流与沟通；3）只能获取定时观测的气象要素数据，而无法获取其他任意时间的气象要素数据，如节假日、假期和夜间等时间的气象要素数据；4）所获的气象要素数据的意义只代表学校所在地的大气状况，而无法获取可以相互对比的数据，也就是说只有时间纵向数据而无时间横向数据；5）人工观测所产生的误差无法用科学的方法来订正。
2 地面气象自动观测站
地面气象自动观测站是20世纪八九十年代诞生的气象科学发展的新生事物，是一种能够自动观测、记录和存储气象数据的设备，是目前国内外气象部门所属的气象台站、专业气象台站和军事气象台站都在广泛使用的基础设备。它能自动采集风向、风速、温度、湿度、气压、雨量、蒸发、日照、紫外线与太阳辐射等八大气象要素的实时数据，为大气监测、科学实验和科学探究等提供与存储准确科学的数据。目前，世界各国的气象台站与校园气象站都在推广使用。
首先将地面气象自动观测站引进校园的是我国台湾省的台北市。20世纪90年代，台北市12个区的60所中小学都安装了地面气象自动观测站，并组成了全球领先的微观（micro）气象网。这些学校的校园气象站既是一个各自独立的地面气象观测站，在自己学校的网页上显示校内每天的天气变化状况。同时各校校园气象站也会将每天的观测资料送至台北市校园气象网。在这集中型的气象网中，网站的浏览者除了分别看到60所学校所收集的实时或历史的气象资料，也可以同时看到60所学校在同一时间内所收集到的特定气象要素数据。
其次是“香港联校气象网”。该网是本世纪初由香港新界翁佑中学发起，由香港地区30多所学校响应参加所组成的。这些中小学都统一安装了地面气象自动观测站，由香港天文台、香港城市大学大气实验室统一集中，每天收集各校地面气象自动观测站所获取的气象数据，通过专门网页公示。同时定时组织成员学校联合开展一系列气象科学探究活动。
再则就是北京数字气象网。2007年初，由北京市气象局牵头组织海淀区八所中小学安装了地面气象自动观测站，并编写了统一的气象科学教育校本教材，进行共同的气象科学教育与探究活动。
地面气象自动观测站能获取定时观测以外任意时间的气象数据，并长期存储保留。它不但可以获取时间纵向数据还可以获取时间横向数据；同时，所获取的气象要素数据比人工观测更准确更科学。通过网络可使各校之间进行沟通与交流，使长期禁锢在校园内的气象科技活动突破学校围墙，创设出更大的科学探究空间。而且还可以吸收更广泛的学生群体参与活动。
但是，地面气象自动观测站也有其不可避免的缺陷：自动观测代替了人工观测以后，导致“科技教育”中学生要人人动手实验的要求无法实施；减少对学生进行科学技术技能训练的平台；失去了各项素质培养训练的优秀载体。
3 地面气象综合观测站
地面气象综合观测站是我国教育改革深入发展和对中小学生实施“科技教育”的新时代产物。它的综合方式有3种类型。
第一种类型是地面气象人工观测站和地面气象自动观测站并设。目前，世界各国和我国各地的各类气象台站都采用这种综合设置的方式建设，这种综合设置是气象科学发展的基本趋势。设有这种地面气象综合观测站的有北京第十八中学的校园气象站和重庆市北碚区大磨滩小学的校园气象站等。
第二种类型是地面气象人工观测站和地面气象模拟观测站并设。地面气象模拟观测站是将地面气象人工观测站按比例缩小设置在室内，专门供气象科学教学和学生气象科学技术培训之用。设有这种地面气象综合观测站的有浙江省岱山县秀山小学的校园气象站。
第三种类型是地面气象人工观测站、地面气象自动观测站和地面气象模拟观测站等三站并设。这种集人工、自动和模拟于一体设置规模格局的校园气象站是“科技教育”中的一种创新之举。设有这种类型校园气象站的有辽宁省大连市沙河口区中小学生科技中心。他们这种规模类型建设的校园气象站在国内尚属首例。
地面气象综合观测站是在地面气象人工观测站和地面气象自动观测站的基础上创设出来的校园气象站新模式。它既能使地面气象人工观测站和地面气象自动观测站的长处得到优化，短处得到充补。又能为气象科学在中小学中的全面普及和吸收更多的学生群体参加气象科技活动提供广阔的科学空间与活动平台。同时，有效地弥补了地面气象人工观测站只限于少数人参与活动和地面气象自动观测站省略了学生动手训练环节的缺陷。为学校气象科学教育和气象科技活动闯出了一条新路，为我国校园气象站的发展创出新方向。
地面气象综合观测站的诞生，是我国校园气象站又一次跨越性发展进步的标志；是我国气象科学教育和气象科技活动深入发展的标志；是我国“科技教育”实施在技术与措施上创新的具体展示；是我国教育技术装备进步的实际展现。它将带动与促进其他学科科技教育与活动的共同进步与发展。
