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1、自动站数据与人工观测数据粗差原因分析摘要:自动观测记录与人工观测记录的比较是对自动观测记录准确性判断一个极为有效的方法之一。当自动观测记录与人工观测记录相差较大时如何判断自动观测记录是否准确？我们从自动观测记录与人工定时观测记录的比较找出粗差数据,分析产生的原因,为地面测报人员判断自动观测记录是否准确提供依据。 关键词:自动观测人工定时观测记录粗差数据分析 :P415:A:1672-3791(2011)01(c)-0216-01 自动气象站投入地面气象观测业务后,自动观测记录的准确性和可靠性就显得极为重要,对自动观测
2、记录准确性判断是地面测报人员重要工作之一。目前对自动站资料的研究较多;自动观测记录与人工观测记录相差较大时如何判断自动观测记录是否准确？我们从1万多个自动观测记录与人工观测定时观测记录的比较找出粗差数据,分析产生的原因,为地面测报人员判断自动观测记录是否准确提供依据。 1方法简介资料 自动站数据与人工观测数据粗差计算方法:首先根据全部数据计算σ,逐个检查对比差值,若有
3、Xi-X
4、>3σ时,剔除其中一个最大者,再按计算标准差的公式计算新的σ,若还有差值
5、Xi-X
6、>3σ者,再剔除其中的一个最大者,又计算新的σ,……,一直
7、到没有数据需要剔除为止。 资料来自徐州国家基本气象观测站2007年1月1日至2008年12月31日,气压,空气温度,相对湿度,每天24个定时观测记录,地面温度、5cm、10cm、15cm、20cm和40cm地温每天02时、08时、14时和20时4次定时观测记录,80cm、160cm和320cm地温每天14时1次定时观测。自动站各气象要素记录值为正点时刻观测值,人工观测各气象要素记录值取自正点前15分钟内的某个固定时刻。将人工观测记录和自动观测记录作比较,逐月分析查找出各气象要素的月粗差数据。 2各气象要素的月粗差数据年
8、变化特征 根据统计气压、温度、相对湿度、浅层地温和深层地温的月粗差百分率,气压月粗差率年变化不明显,变化范围1％～3％之间。气温月粗差率年变化较大,冬季月粗差率较小,春季次之,6月～10月月粗差率最大,极大值出现在8、9月达22％。这与气温年变化相似。相对湿度的月粗差率年变化较为平稳,但有一个极大值出现在10月。地面与浅层地温月粗差率年变化中变化较为平稳,但0cm月粗差为大。15cm、20cm在1月月粗差率明显偏大,分别达到73％和84％。深层地温月粗差年变化最为明显。曲线起伏很大,这与观测次数少有关。 3各气象要素的
9、月粗差数据日变化特征及产生原因 3.1气压月粗差率(图1) 由气压月粗差率日变化曲线可知气压的日变化平稳,一日中各时次出现气压粗差的次数相差不大,但在19时明显偏大。由于气压人工观测时间和自动站正点数据采集时间接近,相差1～2分钟,而气压变化一般也不剧烈,故气压月粗差率较小。气压出现粗差19时偏大原因为,我站地面组和探空组合用同一套人工气压表,18时30分至19时探空组进行气压观测,气压室附温变化较大引起。气压粗差发生在以下几种情况的天气条件下。 气压日较差大;或温度日较差大;或正点时次受中小系统或强冷空气影响或台风影响
10、。 产生气压粗差数据的主要原因是人工气压表与自动站气压传感器时间常数不同产生滞后或附温变化较大引起。 3.2温度月粗差率日变化 从上面曲线可以明显发现从7时至16时温度粗差率均在16%以上,而9时至14时之间粗差率达40%以上。在11时达极值47.5%,上述差异的原因:(1)自动站与人工站观测仪器的测温原理不同,造成的系统性偏差;(2)自动站与人工站观测时刻存在10分钟时间差引起偏差,再此受气温日变化的影响外,还受到天气变化的影响,导致气温会出现波动。另外,08时和14时几乎所有月份自动站观测的月平均气温均比人工站高,这
11、与白天自动站温度传感器探头热敏电阻受太阳辐射影响所致。(3)仪器的安装环境不同,自动站与人工站百叶箱虽然一般相距不远,但两者环境的不同总会影响到气象数据的差异。 3.3相对湿度粗差率日变化 自动站与人工站湿度存在差异的主要原因,(1)仪器测量原理不同,人工站用湿球温度表间接测定湿度,自动站是介电层直接吸收空气中的水份后影响电容量后测定。(2)仪器安装环境不同。(3)人工观测产生的随即误差。(4)人工测量相对湿度的干干湿表订正系数A=0.7947此时要求百叶箱风速达0.8m/s,百叶箱外外风速要在4.0m/s。即风速≥4.0
12、m/s湿度粗差次数较小。 3.4地温粗差率日变化 地面温度人工观测仅有4次记录,深层地温只有14时一次记录,根据资料统计表明0cm、5cm、15cm和20cm地温日粗差数据95%都出现在14时,而深层地温粗差数据有随着深度的增加而延时,正与地温变化规律相一致。影响地温粗差
