由52个自动农业气象站组成的网络，提供天气资料、地点资料及在互联网上发布资料的系统外文翻译资料

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由52个自动农业气象站组成的网络，提供天气资料、地点资料及在互联网上发布资料的系统

挪威农作物研究所, Fellesbygget, N-1432 Aas (挪威);

电子邮箱：tor.sivertsen@planteforsk.no

挪威农作物研究所运营着一个由52个自动气象站组成的网络。建立一套经修订的气象资料收集系统，概述了自动站和将数据连接到特定站点信息和生物信息的方法。信息收集、验证和传播系统是挪威农业气象服务的支柱。该系统是针对农业研究和推广服务的需要以及农民的需要而设计的。

介绍
挪威农作物研究所是一个在挪威所有主要农村地区设有农业研究站的机构。该研究所在全国农村地区建立了52个自动农业气象站网络，其中10个位于研究站。第一个自动站是在1987年建立的，这些网站的一系列气象数据可以追溯到那一年。气象站的气象数据每天收集一次或多次，经过验证后存入中央数据库，以便即时或稍后发布或应用。数据库中还存储了有关各站点、测井仪和气象仪器的大量信息。Sivertsen（1998）描述了气象站系统。

气象数据和应用程序的主要用户群是挪威作物研究所和挪威私营和政府农业推广服务的研究人员。但也有其他群体用户，如农民，道路管理部门，水力发电当局，其他农业研究机构等。气象数据被用作挪威作物研究所植物保护中心运行的几个应用程序的输入，主要是生长季节的植物保护警告。

数据采集、验证和发布系统最近进行了重组，本文提出了与此相关的一些想法。传播和呈现信息的主要媒介数据就是万维网。在Web上，可以获得每个气象站的详细站点描述和所使用的仪器，以及图形和气象参数的数值表示。此外，还正在发展一个系统，用来记录应用情况、提出所使用的不同假设、参数的时间和空间范围以及假设等等。这背后的主要思想是尽可能完整地呈现和记录整个系统网络。这将为开发人员提供来自用户的反馈，以便进一步开发系统，它意味着从研究站到信息终端用户的信息链的各个环节都具有更高的精度和质量。Magnus等人(1993)描述了目前使用的基于pc的系统。

参数，假设和工具/测量
作者认为，根据假设-演绎原理所检验的不仅是对某些假设的验证或不验证，也不仅仅是对包含可测量、参数的数学方程的验证或不验证。作者将参数、模型的假设和测量系统作为一个可以测试的单元。为了了解复杂的系统，如土壤-植物-大气模型(SVAT)模型和土壤-植物-大气-寄生虫模型，有必要研究系统的所有部分、参数、假设和还有测量系统。挪威作物研究所开发的SVAT模型和植物保护模型的应用文件系统依赖于对假设-演绎原理的理解。

参数
在微气象学、天气气象学和植物保护中使用的模型通常是依赖于可能的参数的数值定量模型来直接测量或计算。参数是可以量化并给定值的实体。每个参数都有一个定义。它描述了一些物理和生物特征，它有一个单位，一个可测量的定量单位的组合，或者它是一个纯粹的实数或自然数。该参数应该能够以某种规定的方式进行测量，或者可以在已知其他指定参数的情况下进行计算。Sivertsen等人(1999)讨论了参数的概念和假设演绎原理。

每个参数都限制在一定范围内。 它也有空间尺度。 在农业气象学中，系统往往是垂直分层的，垂直空间尺度往往比水平空间尺度小得多。 参数也有一些时间尺度。 这个比例可以是平均5秒，1小时，1天或1个月。 参数的所有这些属性由数据库表的属性描述。

在由挪威作物开发的系统中研究所的目的是描述和提供一个有关每个参数的数据库文档。 这个描述的一些最重要的属性是:参数的名称;参数的母语名称;单位;上限和下限;水平和垂直比例尺;时间尺度;定义;测量程序;类别的参数。每个参数的类别是到参数值的链接，在单独的表中给出。其中一些类别是:

• 伐木者的气象测量，时间跨度1小时或10分钟;
• 选定地点的气象参数，由挪威气象研究所预测计算，时间跨度为3小时;
• 自行模拟计算气象参数，在选定地点运行，时间跨度为1小时;
• 全局物理常数;
• 场地特定参数(土壤物理性质、地理坐标、每个场地的水平参数)。

自动气象站所测得的一些参数是根据地点而定的，而且这些参数的限值因地点而异，在不同的地点可能会在不同的月份有所不同。这类变化的例子包括地面以上2米的气温和全球辐射。

气象站网络
挪威作物研究所的站点是放置在田野和庄稼附近，而挪威气象研究所的天气站测量的是天气，不仅在农村地区，而且在机场、灯塔附近、山区等地都设有天气站。挪威的农村地区主要位于北纬63度以南。自动气象站网络位于北纬59度至71度之间，东经8度至16度之间。 气象站周围的地面是总是长满草。

自动站都配备了Campbell记录仪。在所有站点测量气温、空气湿度、叶片湿度、2米高度水平风速以及降水(雨)。大多数监测站还测量全球辐射和土壤温度深度。一些气象站记录了10米高度的水平风速和风向、果树叶片湿润度、日照时间、降雪深度、降雪降水或沼泽地土壤温度。大部分记录的数字是每小时参数的平均值。叶片湿度记录为传感器每小时的湿度分钟，降水记录为每小时毫米。数据每天收集并存储在数据库中。

每个站点的特定信息都存储在数据库。这些值是下列类别的参数:物理土壤性质;每个地点的地理坐标;海拔高度;描述场地水平面的参数。 网站的图片也存储在数据库。使用最多仪器的站点通常具有最完整的站点描述。

测量气象数据和数据质量
上述是各自动气象站所测得的一些气象参数。该参数根据使用的仪器分组。一小时的平均温度、一小时的最高温度、一小时的最低温度和一小时结束时的瞬时温度测量组成一组。最大相对空气湿度、平均相对空气湿度为一小时和瞬时测量空气湿度的时间间隔为另一组。平均风速1小时，最大风速1小时，运行10分钟最大风速1小时为第三组，以此类推。数据的质量可以定义为包括其准确性、完整性和规律性、代表性和可用性(Sivertsen, 1998)。数据必须准确，因此，传感器必须有一定的灵敏度，以便准确地测量每个参数。仪器的响应时间不能太长或太短。数据系列应该是完整和有规律的，以便在日常操作中使用这些数据来产生植保警示。数据序列的完整性和规律性是质量的重要组成部分。有时，记录器发生故障，数据没有被记录下来。为了在一段时间内保持准确，这些仪器必须是坚固的。在仪器和传感器中，在数据记录器中，在较小程度上，在自动数据传输例程中，有许多测量误差的来源。

气象资料和地点资料的代表性也很重要。代表性与数据的具体使用、模型中假设所描述的现象的时间尺度和空间尺度有关。所记录的所有参数都具有一定的时间尺度和空间尺度(垂直和水平空间尺度)，不应将数据用于另一个尺度上的假设与现象联系的模型中。可能存在用于将数据从一个比例尺传输到另一个比例尺的方程。人们常常希望站内记录的数据能够代表站点周围某些区域的空间和气象条件。这个区域的大小取决于地形、建筑、植被以及场地附近以及该地区土壤物理的空间均匀性。

每个站点的气象原始数据在存入数据库之前都必须经过检查。我们正在开发一个由七种不同类型的仪器参数可靠性测试组成的系统:
1.参数是在一定范围内定义的，有时取决于站点和一年中的时间;
2. 参数从一个小时到下一个小时的跳转不能太大;

1. 每组参数的逻辑必须符合一致的规则;
   4. 必须检查只在温暖季节(生长季节)提供有意义记录的传感器，以便不储存和使用冬季记录;
   5. 必须检查只在白天提供有意义录音的传感器，以便不储存和使用夜间录音;
   6. 有时，某些类型的仪器记录的参数值超出了物理定义的范围参数。 我们为此使用特殊仪器测试。这些现象令人感兴趣，因为测试与某些类型的仪器有关，而不是与每个参数或一组参数有关;
   7. 不同参数组的测量之间可能存在某种一致的逻辑。 结果必须手动检查测试。

开发该系统的主要背景资料是挪威气象研究所使用的自动气象站验证系统(@gland, 1995, 1996)。

我们还在开发自动和手动构造缺失的pmmeter值的计划，以便在每个站点获得尽可能完整的一系列参数。

数据的可用性也是衡量质量的标准。传播气象数据和应用程序信息的最重要媒介是Internet和万维网。这还包括一份详细的现场描述和现场及其周围区域的图片，以及所使用的仪器和传感器的描述。在可能的情况下，提供不同土壤质地类型的土壤剖面和10层土壤物理参数的现场描述。

假设和模型

假设是一个数学方程，给出了物理参数之间的定量关系。基本假设通常被称为“物理定律”。这方面的例子包括能量守恒或动量或物理介质的热力学状态方程。假设用于研究一定时空尺度上的物理现象。因此，所有参数都在空间和时间上以一定的尺度定义、测量或计算。 我们使用的模型是许多方程的集合，假设描述相互作用的物理现象，如土壤-植物-大气模型(SVAT模型)和土壤-植物-大气-寄生虫模型。综合模型通常描述不同尺度的现象，因此使用或计算不同时空尺度的参数。假设由参数的数学组合组成，通过计算被测实体来测量或导出参数。应用实例、植保预警等是利用实测气象参数、站点特异性参数以及描述生物现象的参数建立的模型。

在我们的数据库中，我们正在开发用于记录模型（应用程序）的系统。其中一个目标是构造模型的完整文档。可以将模型作为一组可以测试的假设或扩展假设进行讨论。

扩展气象数据光谱

正在开发的一项主要数值应用是扩大一些自动气象站所测气象数据的频谱。这个想法是利用众所周知的物理关系，能量平衡和水平衡，建立土壤-植物-大气微气象模型。模型的输入是来自地面以上2米的自动气象站的气象测量，以及降水、土壤温度和土壤含水量的测量。

该模型的输出将是风速、空气温度、从地面以上10米到土壤表面的空气相对湿度以及

土壤温度和土壤含水量剖面深度为1 m。此外，能量和水的垂直通量在土壤上方和下方表面计算。该模型的空间尺度为植被场、短草场、自动气象站周围。

使用这种额外的气象信息的应用可能是为了植物保护的目的而建造的。挑战在于将气象学和生物学信息结合起来，建立对植物保护有用的未知关系。首先，额外的和详细的信息应该用于研究目的，之后，可能会使用已有的知识进行操作。

气象学的应用参数

开发和使用的大多数应用是用于植物保护警告的系统。这些警告通常取决于气象参数之间的已知关系，通常是天气历史，以及植物和寄生虫的已知生物发育。因此，在产生警告时，气象数据和生物信息都是必要的。气象数据由挪威作物研究所自动气象站的测量参数和较小程度的定量预测组成。由挪威气象研究所开发。天气参数的时间分辨率有时必须是一个或几个小时来预测某些植物寄生虫的发育，而植物的物候发育可以使用每日平均气象参数来记录。

挪威作物研究所(Norwegian Crop Research Institute)有一套针对谷物真菌疾病的预警系统，主要依赖于生物信息。也有一个警告系统为Psila rosae使用黄色粘性陷阱。苹果黑文霉病和马铃薯疫霉菌病的预警系统对气象参数的依赖性很大。苹果中存在着对猪孢子虫的预警系统。信息素陷阱就是用于此目的的。温度数据是决定喷雾时间的重要因素。

为了开发新的预警系统，使现有的系统更好和更便宜，正在进行生物学和微气象学方面的研究。测量的气象参数的数据谱的扩展的发展可能使得将来可能找到更精确的植物寄生虫发展措施。

传播信息
选择万维网和互联网络来管理新系统，并向用户传播信息。气象和特定地点的数据，包括测量和计算的参数，以这种方式提供给最重要的群体用户、挪威私营推广服务和挪威作物研究所以及从事农业和环境研究的其他研究组织的研究人员。

系统的技术构建是在数据库中有序地存储尽可能多的信息的基础上进行的。然后，Web上的用户界面使访问和组合气象数据、站点特定数据和生物数据成为可能，并使用文件和表。

我们将构建一个密码系统，为不同的用户群体量身定制信息。与气象数据验证相关的报告系统也将通过网络接口构建。

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