自動(dòng)站數(shù)據(jù)與人工觀測(cè)數(shù)據(jù)粗差原因分析

1、自動(dòng)站數(shù)據(jù)與人工觀測(cè)數(shù)據(jù)粗差原因分析摘要：自動(dòng)觀測(cè)記錄與人工觀測(cè)記錄的比較是對(duì)自動(dòng)觀測(cè)記錄準(zhǔn)確性判斷一個(gè)極為有效的方法之一。當(dāng)自動(dòng)觀測(cè)記錄與人工觀測(cè)記錄相差較大時(shí)如何判斷自動(dòng)觀測(cè)記錄是否準(zhǔn)確？我們從自動(dòng)觀測(cè)記錄與人工定時(shí)觀測(cè)記錄的比較找出粗差數(shù)據(jù)，分析產(chǎn)生的原因，為地面測(cè)報(bào)人員判斷自動(dòng)觀測(cè)記錄是否準(zhǔn)確提供依據(jù)。關(guān)鍵詞：自動(dòng)觀測(cè)人工定時(shí)觀測(cè)記錄粗差數(shù)據(jù)分析自動(dòng)氣象站投入地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)后，自動(dòng)觀測(cè)記錄的準(zhǔn)確性和可靠性就顯得極為重要，對(duì)自動(dòng)觀測(cè)記錄準(zhǔn)確性判斷是地面測(cè)報(bào)人員重要工作之一。目前對(duì)自動(dòng)站資料的研究較多；自動(dòng)觀測(cè)記錄與人工觀測(cè)記錄相差較大時(shí)如何判斷自動(dòng)觀測(cè)記錄是否準(zhǔn)確？我們從1萬(wàn)多個(gè)自動(dòng)觀

2、測(cè)記錄與人工觀測(cè)定時(shí)觀測(cè)記錄的比較找出粗差數(shù)據(jù)，分析產(chǎn)生的原因，為地面測(cè)報(bào)人員判斷自動(dòng)觀測(cè)記錄是否準(zhǔn)確提供依據(jù)。1方法簡(jiǎn)介資料自動(dòng)站數(shù)據(jù)與人工觀測(cè)數(shù)據(jù)粗差計(jì)算方法：首先根據(jù)全部數(shù)據(jù)計(jì)算c逐個(gè)檢查對(duì)比差值，若有|Xi-X|3o時(shí)剔除其中一個(gè)最大者，再按計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差的公式計(jì)算新的o若還有差值|Xi-X|3者,再剔除其中的一個(gè)最大者，又計(jì)算新的o,一直到?jīng)]有數(shù)據(jù)需要剔除為止。資料來(lái)自徐州國(guó)家基本氣象觀測(cè)站2007年1月1日至2008年12月31日，氣壓，空氣溫度，相對(duì)濕度,每天24個(gè)定時(shí)觀測(cè)記錄，地面溫度、5cm、10cm、15cm、20cm和40cm地溫每天02時(shí)、08時(shí)、14時(shí)和20時(shí)4次定時(shí)觀測(cè)

3、記錄，80cm、160cm和320cm地溫每天14時(shí)1次定時(shí)觀測(cè)。自動(dòng)站各氣象要素記錄值為正點(diǎn)時(shí)刻觀測(cè)值，人工觀測(cè)各氣象要素記錄值取自正點(diǎn)前15分鐘內(nèi)的某個(gè)固定時(shí)刻。將人工觀測(cè)記錄和自動(dòng)觀測(cè)記錄作比較，逐月分析查找出各氣象要素的月粗差數(shù)據(jù)。2各氣象要素的月粗差數(shù)據(jù)年變化特征根據(jù)統(tǒng)計(jì)氣壓、溫度、相對(duì)濕度、淺層地溫和深層地溫的月粗差百分率，氣壓月粗差率年變化不明顯，變化范圍1%3%之間。氣溫月粗差率年變化較大，冬季月粗差率較小，春季次之,6月10月月粗差率最大,極大值出現(xiàn)在&9月達(dá)22%。這與氣溫年變化相似。相對(duì)濕度的月粗差率年變化較為平穩(wěn)，但有一個(gè)極大值出現(xiàn)在10月。地面與淺層地溫月粗差率年變化

4、中變化較為平穩(wěn)，但0cm月粗差為大。15cm、20cm在1月月粗差率明顯偏大，分別達(dá)到73%和84%。深層地溫月粗差年變化最為明顯。曲線起伏很大，這與觀測(cè)次數(shù)少有關(guān)。3各氣象要素的月粗差數(shù)據(jù)日變化特征及產(chǎn)生原因3.1氣壓月粗差率(圖1)由氣壓月粗差率日變化曲線可知?dú)鈮旱娜兆兓椒€(wěn)，一日中各時(shí)次出現(xiàn)氣壓粗差的次數(shù)相差不大，但在19時(shí)明顯偏大。由于氣壓人工觀測(cè)時(shí)間和自動(dòng)站正點(diǎn)數(shù)據(jù)采集時(shí)間接近，相差12分鐘，而氣壓變化一般也不劇烈，故氣壓月粗差率較小。氣壓出現(xiàn)粗差19時(shí)偏大原因?yàn)?，我站地面組和探空組合用同一套人工氣壓表,18時(shí)30分至19時(shí)探空組進(jìn)行氣壓觀測(cè)，氣壓室附溫變化較大引起。氣壓粗差發(fā)生在以

5、下幾種情況的天氣條件下。氣壓日較差大；或溫度日較差大；或正點(diǎn)時(shí)次受中小系統(tǒng)或強(qiáng)冷空氣影響或臺(tái)風(fēng)影響。產(chǎn)生氣壓粗差數(shù)據(jù)的主要原因是人工氣壓表與自動(dòng)站氣壓傳感器時(shí)間常數(shù)不同產(chǎn)生滯后或附溫變化較大引起。3.2溫度月粗差率日變化從上面曲線可以明顯發(fā)現(xiàn)從7時(shí)至16時(shí)溫度粗差率均在16%以上，而9時(shí)至14時(shí)之間粗差率達(dá)40%以上。在11時(shí)達(dá)極值47.5%,上述差異的原因:(1)自動(dòng)站與人工站觀測(cè)儀器的測(cè)溫原理不同，造成的系統(tǒng)性偏差；(2)自動(dòng)站與人工站觀測(cè)時(shí)刻存在10分鐘時(shí)間差引起偏差,再此受氣溫日變化的影響外，還受到天氣變化的影響，導(dǎo)致氣溫會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。另外,08時(shí)和14時(shí)幾乎所有月份自動(dòng)站觀測(cè)的月平均氣

6、溫均比人工站高，這與白天自動(dòng)站溫度傳感器探頭熱敏電阻受太陽(yáng)輻射影響所致。(3)儀器的安裝環(huán)境不同，自動(dòng)站與人工站百葉箱雖然一般相距不遠(yuǎn),但兩者環(huán)境的不同總會(huì)影響到氣象數(shù)據(jù)的差異。3.3相對(duì)濕度粗差率日變化自動(dòng)站與人工站濕度存在差異的主要原因,(1)儀器測(cè)量原理不同人工站用濕球溫度表間接測(cè)定濕度，自動(dòng)站是介電層直接吸收空氣中的水份后影響電容量后測(cè)定。儀器安裝環(huán)境不同。人工觀測(cè)產(chǎn)生的隨即誤差。(4)人工測(cè)量相對(duì)濕度的干干濕表訂正系數(shù)A=0.7947此時(shí)要求百葉箱風(fēng)速達(dá)0.8m/s,百葉箱外外風(fēng)速要在4.0m/s。即風(fēng)速4.0m/濕度粗差次數(shù)較小。3.4地溫粗差率日變化地面溫度人工觀測(cè)僅有4次記錄，

7、深層地溫只有14時(shí)一次記錄,根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)表明0cm、5cm、15cm和20cm地溫日粗差數(shù)據(jù)95%都出現(xiàn)在14時(shí)，而深層地溫粗差數(shù)據(jù)有隨著深度的增加而延時(shí)，正與地溫變化規(guī)律相一致。影響地溫粗差數(shù)據(jù)的主要原因有:(1)兩種觀測(cè)儀器時(shí)間常數(shù)不同，在地溫變化較快時(shí)產(chǎn)生誤差。(2)觀測(cè)時(shí)間不同步引起誤差。(3)安裝調(diào)整引起誤差。(4)儀器安裝位置不同，土壤的熱容量不同而引起的誤差，在土壤濕度較小時(shí)表現(xiàn)明顯。4結(jié)語(yǔ)通過(guò)對(duì)氣壓、氣溫、相對(duì)濕度和地溫等自動(dòng)站數(shù)據(jù)與人工觀測(cè)數(shù)據(jù)粗差分析。結(jié)論：（1）不同氣象要素自動(dòng)觀測(cè)記錄與人工觀測(cè)記錄粗差數(shù)據(jù)出現(xiàn)的頻率不同，其中以溫度粗差率最高，氣壓粗差率最小。粗差數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，是可用的。（2）自動(dòng)站與人工站觀測(cè)儀器的測(cè)量原理不同，造成自動(dòng)觀測(cè)與人工觀測(cè)記錄系統(tǒng)性偏差。（3）自動(dòng)站數(shù)據(jù)采集與人工站觀測(cè)時(shí)間上的差異是產(chǎn)生粗差數(shù)據(jù)的主因。自動(dòng)站與人工站觀測(cè)儀器的時(shí)間常數(shù)不同，是引起粗差數(shù)據(jù)的重要原因。（4）不同天氣