实验室的故事
延安西路上车辆总是川流不息，人行道上行人步履匆匆，将繁华都市的快节奏展现得淋漓尽致。然而，坐落在延安西路上的中国气象局上海物资管理处里的国家气象计量站能见度计量检测实验室（上海），却是一方别样的宁静天地。
这里没有外界的嘈杂，
只有专注与探索。
作为上海最会“腾云驾雾”的实验室，同时也是我国首个、最大的能见度仪检测与标校业务实验室，它就似犀利的“眼睛”，精准校验着遍布全国高速公路、高楼大厦等城市各个角落的大气能见度仪器，为气象现代化和城市安全默默奉献着。
7分钟内超声波起雾
一个长20米、宽3.5米、高3米的能见度环境模拟方舱是实验室的主体，静静伫立在物资管理处办公楼一楼的玻璃隔间内。“大家伙”其貌不扬，却由5000多个零件、10节舱体组成，里面设有40多组光学电控设备。“这是目前国内最大的能见度模拟舱，在国际上也不多见。”标准与技术发展科科长隋一勇说，“能见度是浓雾、霾等天气判断的主要气象要素。以前，国内外对于能见度仪器的检测大多放在户外，但这就得靠天吃饭。再加上受到刮风、下雨、灰尘等很多不可控因素影响，检验效率并不高。”2014年，中国气象局上海物资管理处探索建设我国首家能见度计量检测实验室，光图纸就设计了500多份。2016年，实验室投入试运行。
超声波造雾
和往常一样，上午10时，隋一勇按下操控台上的起雾按钮，为舱内7台设备打造“腾云驾雾”的环境。方舱内，超声波起雾装置发出轻微的嘶嘶声。透过舱门上约30厘米见方的玻璃窗，细密的水雾缓缓出现，如同薄纱般在空气中轻轻飘荡。随后，慢慢聚在一起，方舱内渐渐朦胧，仿若云雾笼罩的仙境。不到7分钟，方舱内被浓雾填满，看不清里面原本的模样。“舱体内，顶部设有正压静压舱，底部设有负压静压舱。上下静压舱内均设有多气口分布式管路结构，检测每个气口附近的空气流速和气压变化，调节电控阀门使测量数据保持在一定范围，提高喷雾和回风的均匀性。尤其是喷雾时，水颗粒物先输送至正压舱，待充分扩散后再均匀沉降至仪器测量区域。”隋一勇说，如今，在实验舱里，7分钟左右就能人工模拟出10米以下的能见度环境，30分钟内能见度又能迅速升至10公里以上，高浓度水雾环境可均匀、稳定地维持30分钟。
检测犹如做精密手术
在方舱内进行检测工作就如同一场精密的手术，综合运用科学方法及专业技术对气象业务使用的透射式能见度仪、前向散射式能见度仪进行检测校准。“其实，整个检测工作并不算复杂，调整方舱内参数，安装、调试待检仪器，最后，处理分析数据并给出检测报告。”然而，校验能见度仪器，实际上要和光打交道，很容易受到外部环境细微变化的影响，不仅舱体里的温度、湿度需要精确控制，外界的光线和噪声也会带来干扰，让检验“卡壳”。因此，看似简单、重复的检验工作，全仰仗王华和同事们这几年来小心翼翼、一丝不苟地积累。
科研人员在观察超声波造雾
目前，实验舱内能一次性同时检测8到10台仪器。为了让仪器不受干扰，每个检测台附近都摆放涂有吸光材料的黑色锥筒。“能见度仪器的工作原理是测量大气中的消光系数或散射光的强度来确定能见距离。锥筒的作用就是吸收散射出来的光，以确保各个仪器之间不受相互光的干扰。”“90后”王华是实验舱“掌舵人”之一。毕业于计量专业的她是物资管理处这几年引进的专业人才。
在造雾之前，王华忙着调整仪器和锥筒位置，每次不超过1度的调整全凭经验。她的眼神专注而锐利。她熟练地连接线路，调整参数，让仪器在云雾中准确地工作。
实验室里安静极了，只有仪器的轻微声响和他们偶尔的低语声。检测过程中，王华和同事们需时刻保持高度的专注和耐心，不仅要关注数据变化，还要注意环境因素对检测结果的影响。有时，他们要在狭小空间里操作复杂的设备，就像在迷宫中寻找出口。动作必须精准，否则可能导致检测结果有误差。“能见度仪器的标准校准就像摸着石头过河。一开始，你不知道锥筒该调成什么角度，也吃不准为什么后台数据传输不稳定。”一次，王华发现一台能见度仪读数异常，她不断调整锥筒角度，在小小的实验室里走出了六七千的步数后，终于在不断精调中使仪器的读数恢复正常。
盼建立计量检定国标
我国是世界上自然灾害发生最多的国家之一。进入21世纪以来，雾霾等天气发生的频率和严重程度有增加的趋势，对人们的生活、生产影响越来越大。秋冬季的高速公路等区域易出现团雾，也是一种带来极大安全隐患的低能见度天气。能见度，是反映大气透明度的一个指标，更是对航空、航海、陆上交通以及军事活动等都有重要影响的气象要素。透射式能见度仪、前向散射式能见度仪等测量大气能见度的自动化测量仪器的使用，不断提高气象观测自动化水平，使能见度观测更为客观、定量和规范，更好满足预报、服务和科学研究的需要，在气象防灾减灾中发挥巨大作用。隋一勇说：“近年来，我国所有的国家级气象观测站、环境气象站、交通气象观测站都已经配备了前向散射式能见度仪。”
本以为容易起雾霾的秋冬季是实验室的旺季，没想到，为了让城市更“能见”，实验室现在一年到头都没有闲暇时光。在实验室里，地上整齐地摆放着20套刚检测完毕的来自全国气象部门的能见度校准片，舱外的工作台上还放置着待检的五六台仪器。“能见度实验室，虽然不直接参与气象站、交通站等站点观测，但是，承担了全国气象部门的能见度校准版检测，受理企业的前散式能见度仪CNAS（中国合格评定国家认可委员会认证）测试，还要与高校开展联合试验。”
隋一勇说，以前，能见度仪并没有一个统一的行业标准，不同的设备观测数据存在不小的误差，曾送到实验室标校的两个产品的能见度测量结果居然差了1倍。因此，实验室把所做的检测和校验摸索总结出一套成果，主持编制一套《前向散射式能见度仪》的气象行业标准，并于2024年4月1日实施。“目前，实验室对1.5公里以下的能见度校准相对误差控制在10%以内，1.5公里到10公里的能见度校准相对误差为20%以内。如果送检的设备先进，相对误差可以缩小到5%以内。”
但隋一勇说，实验室仍在不断探索的“成长期”，
“未来，实验室将在现有能力基础上，加大对能见度量值源体系的研究，争取建立我国能见度计量检定标准，实现能见度量值传递的准确、统一”。
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鹦鹉螺工作室
作者| 马丹
图片 | 陶磊
编辑 | Amy
