一次自動站風(fēng)速異常記錄的分析與處理

李海川等

摘要

通過結(jié)合溫度、濕度、天氣現(xiàn)象等氣象要素實(shí)際情況對滄州市國家一般氣象站一次自動站風(fēng)速異常記錄進(jìn)行分析，探討造成故障原因，給出觀測員相應(yīng)的解決辦法，從而提高設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行率和數(shù)據(jù)可用率。

關(guān)鍵詞自動站；風(fēng)速；異常記錄；解決方法

中圖分類號S163+.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2014）06-01619-01

AbstractAn analysis of wind abnormal records by national ordinary station of Cangzhou was conducted through combining meteorological elements， such as temperature， humidity and weather phenomena. The reasons of the fault were discussed， and the corresponding solution to making equipment run steadily and improving data availability were put forward.

Key words Automatic weather station； Wind speed； Abnormal record； Solution

地面氣象觀測中的風(fēng)是兩維矢量（水平運(yùn)動），用風(fēng)向和風(fēng)速表示。隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，自動站風(fēng)速為自動觀測項(xiàng)目。滄州市國家一般氣象站為自動站，測風(fēng)速儀器為EL15-1/1A杯式風(fēng)速傳感器，是響應(yīng)快、啟動風(fēng)速低的光電子風(fēng)速計(jì)，感應(yīng)部分由3個輕質(zhì)錐形風(fēng)杯組成，能在整個工作范圍內(nèi)提供良好的線性，直到風(fēng)速達(dá)60 m/s。附著在中心不銹鋼軸上的截光盤隨軸旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)動一圈，切割紅外光束14次，從而由光電晶體中產(chǎn)生出一個脈沖鏈[1]。輸出的脈沖速率與風(fēng)速成正比，加速時的響應(yīng)比減速時的響應(yīng)快，所以平均速度會過高地估計(jì)實(shí)際的平均風(fēng)速[2]。筆者在此通過對自動站風(fēng)速數(shù)據(jù)的分析、與人工站風(fēng)速數(shù)據(jù)的對比以及與鄰站數(shù)據(jù)的對比分析，確定自動站風(fēng)速數(shù)據(jù)異常，并提出相應(yīng)的處理建議，為觀測員在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)異常、處理異常記錄提供幫助。

1 資料與方法

資料來源于滄州市、泊頭和青縣3個氣象站的風(fēng)速資料。風(fēng)速觀測項(xiàng)目采用北京時，以20：00為日界，而非24：00，即自前一日20：01起至當(dāng)日20：00止屬于當(dāng)日。以1 s為步長，求3 s滑動平均值，即瞬時風(fēng)速；以1 s為步長，求1和2 min滑動平均值，2 min滑動平均值即定時風(fēng)速；以1 min為步長，求10 min滑動平均值，最大風(fēng)速從10 min平均風(fēng)速值中選取[3]。我國自動站技術(shù)性能要求風(fēng)速分辯力為0.1 m/s，測量范圍為0～60 m/s，嚴(yán)重超出測量范圍的視為野值，判斷為異常。

2.2與人工站風(fēng)速比較

通過值班員仔細(xì)觀察人工站風(fēng)杯與自動站風(fēng)杯轉(zhuǎn)動情況發(fā)現(xiàn)，人工站風(fēng)杯偶爾轉(zhuǎn)，但自動站風(fēng)杯卻始終不轉(zhuǎn)。自動站啟動風(fēng)速比人工站風(fēng)杯啟動風(fēng)速小，應(yīng)該比人工站風(fēng)杯更靈敏，風(fēng)速小時自動站風(fēng)杯轉(zhuǎn)而人工站風(fēng)杯不轉(zhuǎn)是正常情況，但反過來人工站風(fēng)杯轉(zhuǎn)時自動站風(fēng)杯不轉(zhuǎn)認(rèn)為異常。

變化范圍為61%～79%，可見滄州氣象站氣溫明顯低于其他站，而相對濕度卻高于其他站。經(jīng)過分析當(dāng)天的天氣條件，

滄州氣象站天氣現(xiàn)象有霜、結(jié)冰、輕霧。根據(jù)李玉娥等研究指出在氣溫低、濕度大、風(fēng)速小、并伴隨雪或雨夾雪、霧或輕霧等天氣現(xiàn)象時，分析風(fēng)杯可能被凍??；因濕度大，空氣中的水汽在傳感器上凝結(jié)，進(jìn)入縫隙，隨著溫度下降，且也有一段時間的靜風(fēng)配合，凝結(jié)的液態(tài)水凍結(jié)，最后使風(fēng)杯凍住[4]。處理方法是可立即放倒風(fēng)桿將凍結(jié)物清除，盡快使記錄恢復(fù)正常。

2.3.2

啟動風(fēng)速偏大。自動站風(fēng)傳感器的啟動網(wǎng)速應(yīng)該小于等于0.3 m/s，通過觀察人工站風(fēng)杯與自動站風(fēng)杯情況，人工站風(fēng)杯偶爾轉(zhuǎn)動時自動站風(fēng)杯不轉(zhuǎn)動，判斷不轉(zhuǎn)動的原因是風(fēng)速達(dá)不到風(fēng)傳感器的啟動風(fēng)速。分析原因此風(fēng)速傳感器是2012年5月30日檢定完畢，經(jīng)過一段時間的使用，轉(zhuǎn)動部件與靜止部件之間的縫隙被污垢所堵塞，造成轉(zhuǎn)動不靈活，風(fēng)杯轉(zhuǎn)動摩擦較大，使軸承出現(xiàn)磨損情況，使得啟動風(fēng)速過大，出現(xiàn)風(fēng)速大時有風(fēng)速，風(fēng)速小的時候沒有風(fēng)速的現(xiàn)象[5]。應(yīng)該進(jìn)行儀器清潔、維修或更換風(fēng)速傳感器送回廠家修理。

2.4記錄處理

根據(jù)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)風(fēng)速缺測風(fēng)向正常時，風(fēng)向亦按缺測處理，所以J文件中23：19～07：46風(fēng)向風(fēng)速分鐘數(shù)據(jù)全部缺測處理，A文件中24：00～07：00的2 min和10 min風(fēng)向風(fēng)速缺測，經(jīng)判斷不影響日極值，日極值從實(shí)有記錄中挑取，該日4次、24次風(fēng)速不做日平均并進(jìn)行備注。

3結(jié)論

通過結(jié)合溫度、濕度、天氣現(xiàn)象等氣象要素對風(fēng)速異常記錄的分析，探討造成故障的可能原因，給出解決辦法。觀測員一定要有責(zé)任感，加強(qiáng)對自動站觀測數(shù)據(jù)的監(jiān)控和分析能力，認(rèn)真做好傳感器巡視工作，及時發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，避免記錄長時間異常，提高設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行率和數(shù)據(jù)可用率。

參考文獻(xiàn)

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李黃.自動氣象站實(shí)用手冊[K].北京：氣象出版社，2007：22-23.

[2] 國家氣象局氣候監(jiān)測應(yīng)用管理司.氣象儀器和觀測方法指南[M]. 北京：氣象出版社，1992.

[3]中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范[S].北京：氣象出版社，2007

[4] 李玉娥.保定、易縣自動站風(fēng)杯凍結(jié)的氣象條件分析[J].陜西氣象，2010（3）：24-25.

[5] 梁興文，黎練垣.自動氣象站風(fēng)向風(fēng)速傳感器故障的排查[J] .廣東氣象，2008，30（5）：5.