近年来，我国不断加快气象现代化建设。目前，我国已建成了世界上规模最大、覆盖最全的综合气象观测系统。

据中国气象局局长刘雅鸣介绍，在气象观测方面，全国2400多个国家级地面气象观测站全部实现自动化，区域自动气象观测站近6万个，乡镇覆盖率达到96%。我国已成功发射17颗风云系列气象卫星，8颗在轨运行，198部新一代多普勒天气雷达组成了严密的气象灾害监测网，初步建立了生态、农业、海洋、交通、旅游等专业气象监测网。

在气象预报方面，我国已建成精细化、无缝隙的现代气象预报预测系统，能够发布从分钟、小时到月、季、年再到年代季的预报预测产品，建立了台风、重污染天气、沙尘暴、山洪地质灾害等专业气象预报业务。

我国建立了比较完善的气象综合防灾减灾体系，建成全国一张网的突发事件预警信息发布系统。预警信息在8至10分钟内可以实现覆盖86.4%的公众。如强对流天气预警时效提前到38分钟，暴雨预警准确率提高到88%。气象灾害经济损失占GDP的比例下降。

“我国气象现代化建设突飞猛进，变化翻天覆地，被世界气象组织正式认定为世界气象中心，成为全球9个世界气象中心之一，标志着我国气象现代化的整体水平迈入世界先进行列。”她说。

那你知道一个气象观测站一般需要包含哪些系统产品吗？

气象观测系统组成

云的观测

激光云高仪：采用激光束照射云体的方法，测量激光发射到接收间的时间，从而计算云中反射点的距离，通过对时间积分的方式确定云量。

微脉冲激光雷达(MPL）：可测量云底、多层云时空分布监测，边界层时空分布监测，气溶胶垂直分布和时空演变。

能见度观测

前向散射能见度仪：发射器与接收器在成一定角度和一定距离的两处。接收器接收大气的前向散射光。通过测量散射光强度，得出散射系数，从而估算出消光系数。

透射式能见度仪：通过测量发射器和接收器之间水平空气柱的平均消光系数而算出能见度。

天气现象观测

天气现象仪：是一种智能型多变量传感器，由一个散射能见度仪，一个降水监测系统传感器以及温度、湿度、风向、风速等传感器组成。通过对这些数据变量的逻辑分析来判定天气现象。

闪电定位仪：利用闪电辐射的声、光、电磁场特性来遥测闪电放电参数，并把经过预处理的闪电数据实时地通过通讯系统发送到中心数据处理站实时进行交汇处理，可记录雷电发生的时间、位置、强度和极性等指标。

气压观测

硅膜盒电容式压力传感器：利用单晶硅薄膜片制成真空膜盒，通过膜盒上下膜片变形，造成电容极板位移而改变电容量，再通过测电容量的变化来测量气压。目前，我国自动气象站普遍使用的气压传感器是智能型全补偿式数字气压传感器，其感应元件是硅电容。气压传感器安装在采集器机箱内，通过静压压力连通管与外界大气相通。

温度观测

铂电阻温度传感器：铂电阻的阻值随温度变化而变化，通过测量其电阻值推算出被测物体的温度。常见的Pt100感温元件有陶瓷元件、玻璃元件、云母元件，它们是由铂丝分别绕在陶瓷骨架、玻璃骨架、云母骨架上再经过复杂的工艺加工而成。

气象观测站中的空气温度、草面温度、浅层土壤温度、深层土壤温度都采用此类型传感器。

湿度观测

湿敏电容湿度传感器：利用有机高分子膜做介质的一种小型电容器。安装在百叶箱内特制的支架上，位于百叶箱水平面的中心，电缆线由支架底部穿入管内，由管顶取出，传感器固定在横臂的夹子中，头部向下。

在外界相对湿度发生变化时，作为感湿膜的高分子聚合物能吸附和释放水汽分子，其介电常数ε随之变化，促使湿敏电容量发生变化，将电容变化量转化为电压的变化量，输出电压范围为0～1V，测量输出的电压即可得到相对湿度。

风的观测

风杯风速传感器：采用三杯式感应器，当风杯转动时，带动同轴的多齿截光盘转动，得到与风杯转速成正比的脉冲信号，由计数器计数换算后就能得出实际风速值。

降水观测

翻斗雨量计：敏感部分是两个三角形盛水斗，可以围绕中心轴转动，每转动一次，随之运动的磁铁对干簧管扫描一次，两个电极吸合产生一个电脉冲。根据翻斗翻转的次数记录降雨量。目前，地面气象观测系统多采用翻斗式雨量传感器。

农业气象观测设备

农业气象自动观测系统是对农作物及其赖以生存的外界环境（农田、土壤）进行实时观测，根据业务需求主要对农田小气候数据、土壤数据、作物长势参数和图像及实景监控视频进行采集，整套系统可采用农电/太阳能/风能等多种供电方式进行供电，可通过光纤/3G/WiFi/微波等多种通信方式与上位机软件进行数据交互。配套的农业气象观测自动采集及综合处理平台具有观测数据的整理和入库、台站参数设置、设备运行状态监控、日志管理、气象观测数据查询与显示、作物灾害分析与预警、作物长势显示、数据上传等功能。

交通气象站

交通气象观测站能够精确、及时地监测道路环境状况，并且能够与交通管理部门的其它监控子系统相结合，实现智能化的交通保障网络系统，能够对雾、路面结冰、积雪等高速公路所需的各种监测要素进行实时监测。

纵观现代气象观测技术，不仅仪器多还有卫星助阵，天气预测精度更是提高了不少。但古代可没有这些高科技产品，那么古人是如何预测天气的呢？

中国古代气象测量科技

中国是世界上最早进行观云测天的国家之一。早在3000多年前我国殷代甲骨文中，已有表达风、云、虹、雨、雪、雨夹雪等大气现象的文字记载。中国古代气象观测的科学和技术一直处在世界领先水平，对世界气象科学的形成与技术的发展作出过历史性的重大贡献。

由清华大学出版社出版发行的《一只早飞千年的鸟》多角度地讲解了中华文明和科学技术碰撞出的气象领域的伟大成就。中国气象局大气探测中心主任李良序认为，这本书中所呈现的饶有趣味、图文并茂的中国古代气象科技，以及全人类认识天气过程中的先进与智慧，会让今天身处更先进世界科技时代的人们也感到“惊艳”。

其实，2022北京冬奥会开幕式上惊艳世人的“24节气”只是我们耳熟能详的部分，中国古代还有很多气象测量手段，“科技含量”都十分惊人。

最早的风向标

在殷商时期甲骨文的碎片上，可见到“风”字假借为“凤”字，先民认为，风是让鹏鸟展翅的来自天空的力量。到战国时期，古人对风的认知又发生了变化，《庄子·齐物论》里就有“夫大块噫气，其名为风”的描述。篆文里的“风”已没有了甲骨文中鸟的形态，却强调天宇中与云、气相似的物质状态，这已经无限接近现代科学对风的注解了。古人常以占卜测风决定出行、战争等事宜，正是这些对风的流动特性的认识，促成了风向标的发明和使用。

风向标被称为候风或相风。研究人员在殷墟卜辞中发现了“伣”字，也有认为是“綄”字，其实就是指长杆上系以帛条或乌羽而成的简单风向标。许慎《淮南子》注曰：“綄，候风也，楚人谓之五两也。”“五两”指的就是用五两（或八两）重的鸡羽毛制成綄挂到旗杆上，有一点点风动，綄也会动。所以后来就有了“候风之羽”的说法，北周庾季才编撰的《灵台秘苑》一书讲了“候风之羽”的原理，它就是一种简易的风向标。

但古代风向标的真正主角，还是对后世气象仪器有深远影响的相风铜乌。这是一种改进式的相风木鸟，即把木制相风鸟胸部连接转枢，转枢插入一空心木管顶着的圆盘中心。在风吹时，木鸟转动就会带动转枢在圆盘下的空木管内转动，便能测风向、气候动向。英国著名科学史家李约瑟曾指出，相风鸟“可能是现代四转杯风向风速仪的先驱”。

中国现存最早的风向标，是隐于山西省大同市浑源县的圆觉寺内一座砖塔顶部的铁质鸾凤风向标，存世800年仍未曾生锈。它并不带动转枢，而是绕固定的塔杆回转，风吹鸾凤，凤头所指方向即可看出风向。其设计之独创性，古今罕见。据专家考证，鸾凤风向标是现存最早、全国唯一的古塔风向仪实物，极为珍贵。

现存最早的标准制式雨量器

汉语中有不少词语形容雨量的大小，瓢泼大雨、倾盆大雨等，都能佐证古代曾有过各种雨量器。《前汉东方朔传》中有“以瓢为海”“以蠡为海”字样，这里的瓢是指剖开葫芦做成的舀水、盛酒的容器，蠡是指蠡升，指容量为一升的瓢。普遍认为，这些词语中的瓢、盆皆在当时起到过雨量器的作用。

雨量器是起什么作用的呢？“水旱，天时也”，雨水即是“天时”中最重要的内容，古人祭祀最喜欢祈祷的就是“风调雨顺”，因为雨水可浇灌农作物，雨量多少制约着农业生产发展水平，所以需要“占雨”。这时统一制式的雨量器成为迫切需求。

目前世界上现存最早的标准制式的雨量器，是乾隆年间颁发出去的，韩国大邱、仁川等地仍有保存，其中一个安置于一块刻有“乾隆庚寅年五月造”的石台上，圆筒用黄铜制造，外壁上刻有“锦营测雨器，高一尺五寸，径七寸，道光丁酉制，重十一斤”，筒底上则刻有“入番通引，及唱，次知使令”字样。这种雨量器与现存气象台站使用的雨量器相仿。

南宋词《数书九章》中提到“天池测雨”，所描述的“天池盆”则被认为是中国古代最早被记载的雨量器之一。它在方法上也是采取“平地得雨之数”，以此来度量雨水，堪称是世界上最早的雨量计量方法。

我国还发现一本摘自古书看天经验的专辑书册《相雨书》，它被称为中国古代第一部预测类气象典籍，也是迄今为止人们见到的、世界气象科学史上早期总结天气经验的书籍。可惜的是，这本书我们不能确定其真正的作者，只能推断它可能是隋末唐初年间，一个叫黄子发的人编撰了此书。但其中所记载的很多“看天经验”，至今仍很有参考价值。其中还首次将通过“二十四节气”预测天气的气象理论述诸笔端。

避雷针的雏形是“鱼尾铜瓦”

大多数人都知道避雷针的发明者是本杰明·富兰克林，却可能不知道中国古代有一种“鱼尾铜瓦”，也是可以防止雷电所引起的天火的。

汉武帝时期，柏梁殿因雷电引起火灾。重修后，汉武帝担心再次发生雷灾，于是接受了一个方士的建议，将一块鱼尾开关的铜瓦放在屋顶上，认为这样就可以防止雷灾。这个鱼尾铜瓦就是以鸱尾为形的避雷针的雏形。后有宋人在《太平御览》一书中记述：“唐会要目，汉相梁殿灾后，越巫言，‘海中有鱼虬，尾似鸱，激浪好难降雨’，遂作其象于尾，以厌火样。”文中所说的“鱼虬”就是“螭吻”的前身。螭吻在民间也称鳌龙，属水性，被认为能作镇邪避火之物。在已经出土的文献与一些汉代的泥塑等资料来看，汉代建筑已普遍使用鸟形、鱼形的鸱吻装饰物了，后来还在不断变化造型，但它们共同的特点是会有几条铁制的尖端物刺向天空，都可以用以避雷、防雷。

1688年，法国旅行家卡勃里欧别·戴马甘兰写的一本《中国新事》书中，就提到过一个细节：“中国屋脊两头，都有一个仰起的龙头，龙口吐出曲折的金属舌头，然后沿着铁丝导入地下，从而避免雷电击毁建筑物。”这样的表述与演变，让鸱尾与现代避雷针有了连接。

在宋、元、明、清的建筑物中，更为广泛使用的避雷神器却是“雷公柱”。它也是我国古代应用最为广泛的避雷装置。它是用在庑殿顶和攒尖顶两种建筑中一根形体较短小的柱子，它们通常是用一些特殊的木材，如有较好导电性的楠木、松、柏等制成，也有用金属的。