浙江省气象站自动观测和人工观测的差异分析

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1、浙江省气象站自动观测和人工观测的差异分析张文滨1庞泽彬1秦金磊1周小斌1（1.浙江大学地球科学系，杭州，310058）摘要自20世纪90年代末，中国开始在部分台站试验布设地面自动气象观测系统，近几年，随着软硬件技术的成熟，自动站建设速度明显加快。可以预见，在未来几年，中国几十年以来一直使用的地面人工气象观测系统将被自动观测系统取代。观测系统的变化导致的气象要素观测值的系统偏差将是不可避免的。因而通过对两套观测系统进行差异的对比分析，建立相应的数据补偿方程，对观测数据的延续性和统一性具有重要意义。本文通过对浙江省同时拥有自动观测系统和人工观测系统的56个测站2006年全年数据进行对比分析，利用自

2、动观测值减去同一时刻、同一站点的人工观测值，利用图形分析，试图找出自动站观测所得资料和人工站观测所得资料之间的差异，为以后自动站延续人工站观测资料的使用提供必要依据。通过对数据的对比分析和对自动观测和人工观测两套仪器的观测原理的对比分析，初步得出自动观测和人工观测的差值的变化趋势和影响因子。自动站和人工站气温观测差值的形成主要是由于气温观测仪器的变化、太阳辐射对由于仪器变化导致的观测差值的影响、观测时空差异引起观测值的不同等因素引起的。自动站和人工站风速观测差值的形成主要是采集时间不同、统计方法不同、风向风速计启动风速的差异等因素导致的。自动站和人工站气压观测差值形成的原因主要是自动观测系统和

3、人工观测系统中测压仪器不同、两套测压仪器安放位置的差异和安放高度的差异引起两者的差异、不同的测站高度对气压的差异有影响。通过统计分析，初步建立人工观测和自动观测的数据补偿方程。对全省56个拥有平行观测的测站气温、风速、气压的人工观测和自动观测的差值的空间分布分析，又得到5月份浙江省风速差的大值区，到了11月份却成了风速差的小值区。浙江省气温差最大值中心随着月份的变化不断向南推移。全省气压差最大值中心明显存在着随季节周期性南北移动变化情况。这样的变化值得引起进一步关注。关键词：自动观测，人工观测，差异，趋势1引言自动气象站因为其数据观测方便与及时，同时也可以有效避免人工观测过程中因测报员的主观原

4、因引入误差，自动观测还可以保证即使在较为恶劣的条件下也能准时观测数据。基于上诉优点，自动观测系统的大力推广使用是必然的。均一的资料序列是气候变化研究的基础，任何不均一的观测序列都会造成研究结论的偏差。观测资料序列在时间上的不均一性可以由许多原因造成，观测仪器的变化是其中的重要原因之一[1]。观测系统的转变,必将导致以前几十年人工观测得到的数据与自动观测得到的数据的不连续,也将导致以前观测得到的人工观测资料不可用。这将是一个很大的损失。显然，观测系统的更新将造成气温观测明显的差异，如果不加订正地合并使用系统前后的资料序列，将会影响本来变化就非常小的气候趋势分析结果[2]。为了使数据具有统一性和延

5、续性，在自动站全面投入运行使用之前，有必要对自动站和人工站的观测数据做好相应的对比分析，分析影响差值的原因，从而能够为数据的差异补偿提供相应基础。气温对比观测资料初步分析表明[3],自动站和人工观测的气温存在差异，并且这种差异存在明显的日变化。风观测资料的分析研究也表明[4]，风速日变化明显，自动站和人工站风速数据存在明显差异。[5]同样两种观测方式得到的气压也存在不小的偏差。因此，本文选择了自动观测站和人工观测站的温度、风速、气压作对比，并对其差异原因做出相应的分析，并建立方程用以补偿自动站和人工站在观测上的数值差异。2资料浙江省有56个测站同时安装了自动观测系统和人工观测系统，这两套系统平

6、行观测、记录数据。这样我们就选择了浙江省内同时拥有两套观测系统的观测站的2006年观测数据作为分析处理资料。研究所用的资料包括：2006年全年浙江省人工站和自动站平行观测的00时，03时，06时，09时，12时，15时，18时，21时的气温、风速、气压。逐日平均气温，平均风速，平均气压均是采用每日8次的观测记录做算术平均获得的。在分析单站的气温差、风速差、气压差随时间的变化趋势时，均采用杭州站的数据作为分析对象。由于存在2006年部分日期或观测时次中人工观测数据缺失的情况，本文在处理过程中采用了在作气温差月平均，风速差月平均，气压差月平均随时间的变化情况分析时，均按缺失时刻的当月平均值替代的办

7、法处理。在作气温差日平均，风速差日平均，气压差日平均随时间的变化情况分析时，缺失数据直接按缺失处理，不采用数据替代方法处理。在分析气温差、风速差、气压差随测站海拔高度变化情况时，本文采用选取每月中有代表性的时次进行分析。分别选取2月10日、5月10日、8月10日、11月10日的数据作为分析对象。在分析气温差、风速差、气压差与观测站所处位置的关系时，本文亦采用选取每月中有代表性的时次进行分析。分别选