人工觀測與自動觀測氣象數(shù)據(jù)差異的原因分析

鄭金新+黎洛絲+肖祥+郭志萍

摘要：DZZ1-2型自動站自2005年開始試運行，06年正試投入業(yè)務(wù)運作，本文通過對紫金縣氣象站人工觀測數(shù)據(jù)與DZZ1-2型自動站數(shù)據(jù)進行對比，從中找出人工觀測與自動觀測兩種觀測體系所獲的觀測數(shù)據(jù)存在的差異。

關(guān)鍵詞：人工觀測；自動觀測；數(shù)據(jù)差異；原因分析

中圖分類號：P416文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1674-0432（2014）-01-53-1

自2005年紫金氣象觀測站投入使用DZZ1-2型遙測自動氣象站以來，基本實現(xiàn)了氣象觀測的自動化，豐富了獲取氣象資料的方法。但是通過所獲取資料分析，發(fā)現(xiàn)人工數(shù)據(jù)與自動數(shù)據(jù)存在著一定的差距。本文通過對紫金氣象站2006年1～12月壓、溫、風(fēng)、雨量等資料分析，發(fā)現(xiàn)自動觀測數(shù)據(jù)比人工觀測數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，更有連續(xù)性。自動觀測更能體現(xiàn)出大氣中的真實狀態(tài)，更能滿足氣象現(xiàn)代化的建設(shè)需要。

1人工與自動觀測數(shù)據(jù)差異的原因

1.1觀測儀器原理產(chǎn)生的差異

自動氣象站中使用的傳感器與人工觀測使用的儀器在原理上是不一樣的，自動氣象站傳感器比較靈敏，所得的數(shù)據(jù)更有準(zhǔn)確性，傳感器性能好、便清潔維護。自動氣象站不會產(chǎn)生由于人工觀測而出現(xiàn)的主觀錯誤。例如：人工觀測2分鐘風(fēng)的平均值時，容易產(chǎn)生主觀誤差；對深層地溫進行人工觀測時，由于受到外界環(huán)境的影響，當(dāng)從地中取出讀數(shù)時會產(chǎn)生誤差；在人工觀測溫度時，人體也會對讀數(shù)產(chǎn)生影響，這些誤差都是由于進行人工觀測時，經(jīng)常存在視覺誤差和習(xí)慣誤差，這樣就會產(chǎn)生讀數(shù)不準(zhǔn)的情況，從而導(dǎo)致誤差甚至錯誤產(chǎn)生，這些誤差在自動氣象站中都會規(guī)避掉。

1.2觀測時間產(chǎn)生的差異

在地面觀測規(guī)范中，人工觀測要求在45～60分鐘之間完成包括云、能、天、溫、壓、濕、地面溫度等要素觀測，其中蒸發(fā)量可以安排在40分鐘至正點后10分鐘之間觀測。由于人工觀測是靠觀測員逐項進行，時間跨度較大，氣象要素也會隨之變化。在一般情況下，人工觀測要素距正點的時間約是：溫度和濕度相差約10～12分鐘；風(fēng)向、風(fēng)速相差約4～6分鐘；本站氣壓相差約1～2分鐘；地面溫度相差至少12分鐘。在以上相差時段內(nèi)，氣象要素值會不有同程度的變化。實驗結(jié)果表明：在夏季氣溫有較明顯上升時，觀測時間差10分鐘，可造成0.4℃～0.9℃的差值。自動氣象站是在00～01分內(nèi)按順序幾乎是瞬間完成各要素觀測的。由此說明，由于兩者觀測體制在觀測時間上不同步，因此觀測結(jié)果必然會出現(xiàn)差異。顯然，自動觀測能準(zhǔn)確的測到正點值。因此，由于自動氣象站觀測時間的一致性，觀測的資料有更好的使用價值。

1.3采集樣本不同產(chǎn)生的差異

人工觀測的結(jié)果主要就是通過記錄儀器顯示數(shù)值，也就是說觀測人員只讀一遍儀器的顯示數(shù)值即可。而自動氣象站的觀測方式就不同了，它所顯示最后的數(shù)值是平均值。自動氣象站會每10秒記錄一個數(shù)值，然后將其中的最大值和最小值去掉，將剩下的數(shù)值進行平均，最后得出的觀測結(jié)果。即，自動觀測值是由多個樣本值平均后得出，從而說明了自動觀測獲取的要素值更加科學(xué)、準(zhǔn)確、可靠。

2人工與自動觀測要素對比

氣壓。2006年人工與自動觀測的氣壓讀數(shù)基本相同，從四次定時觀測的平均差值來看，人工觀測與自動觀測結(jié)果幾乎一致，月平均差值均在0.1hpa以內(nèi)，月最高、最低氣壓差值均在0.8hpa以內(nèi)。因我站氣壓傳感器和氣壓表的安裝位置處于同一高度，避免了受高度差的影響，但兩者觀測結(jié)果仍與儀器原理差異有關(guān)，自動氣象站的氣壓傳感器直接測出本站氣壓。而水銀氣壓表的讀數(shù)值要經(jīng)過公式計算（經(jīng)過訂正）后才能得出本站氣壓，因此，兩種觀測體制的測量結(jié)果必定存在差異。中國氣象局2004年頒布的《地面氣象觀測規(guī)范》是采用新的重力加速度公式，減少了計算誤差值，使人工觀測的氣壓值更接近大氣的真實值。

氣溫。統(tǒng)計2006年四次定時人工與自動觀測的氣溫，發(fā)現(xiàn)自動觀測的氣溫普遍比人工觀測的高。月平均差值均在0.2℃以內(nèi)，08、14時氣溫處在明顯升溫過程中，自動比人工可高0.5℃；02時、20時的對比差值均在0.2℃以內(nèi)，02、20時處在降溫過程，差值較??；由此說明溫度日的變化趨勢與實際狀態(tài)基本吻合。這與白天自動站溫度傳感器探頭熱敏電阻受太陽輻射影響所致，在陰天或氣溫變化平緩的天氣里，這種差異就會偏小。

雨量。由于測量雨量的問題復(fù)雜，現(xiàn)以月總降水量、20～08時、08～20時的合計分別作比較。自動站觀測的月合計年平均、20～08時降水量比人工站觀測的偏少，月合計年平均偏少0.7毫米，20～08時年平均偏少1.1毫米，08～20則人工站偏少0.4毫米。月降水量越小，差值越??；月總降水量越大，差值也越大。造成此種差異的原因是人為的讀數(shù)誤差。自動氣象站采用的是翻斗式雨量計，其測量結(jié)果就比較可靠，沒有人為的讀數(shù)誤差。而人工站由于發(fā)報需要，在雨量較大時，測量必然會導(dǎo)致雨量的損失，雨量越強，損失就越多。此外，在量取時還會存在視線誤差。

3結(jié)語

由于觀測時間、觀測儀器、環(huán)境的差異，采集樣本等不同，造成自動觀測與人工觀測值存在一些差別?？傊?，自動氣象站受外界因素影響較小，自動觀測數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，更有連續(xù)性，自動觀測體系更符合氣象現(xiàn)代化的發(fā)展需要。

參考文獻

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作者簡介：鄭金新，河源市氣象局，助理工程師，研究方向：大氣探測。