淺談基層臺站草面溫度數(shù)據(jù)質(zhì)量控制

摘 要：針對基層氣象臺站草面溫度數(shù)據(jù)質(zhì)量控制缺乏經(jīng)驗的問題，為了增強(qiáng)基層臺站草溫數(shù)據(jù)質(zhì)量控制能力，本文從草溫傳感器的安裝維護(hù)、時間一致性分析、與其他要素的分析比較方法以及草溫審核規(guī)則庫的建立方面，總結(jié)了基層臺站草面溫度數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法。

關(guān)鍵詞：基層臺站；草面溫度；質(zhì)量控制

中圖分類號：S16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20171032061

互助站于2014年開始運(yùn)行新型自動氣象站，新增了草溫觀測項目，由于沒有歷史資料，極值數(shù)據(jù)庫及報警參數(shù)的建立有一定困難。自動站在運(yùn)行過程中有時會出現(xiàn)記錄異常，對草面溫度的異常記錄需要通過人工判斷和處理，對于不同的情況具體分析，保證上傳的觀測記錄準(zhǔn)確無誤。程愛珍等[1]分析了天氣現(xiàn)象變化與草溫變化的關(guān)系，對草面溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制；也有的文章對草面溫度的變化規(guī)律以及和氣溫、地溫等要素的對比進(jìn)行分析[2-3]。本文利用互助站2014—2016年觀測資料，從草溫傳感器的安裝維護(hù)、時間一致性分析、與其他要素的分析比較方法以及草溫極值數(shù)據(jù)庫的建立等各個方面對基層氣象站草面溫度數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法進(jìn)行綜合總結(jié)，以期為基層臺站草面溫度數(shù)據(jù)質(zhì)量控制提供參考。

1 安裝與維護(hù)

草面溫度傳感器是鉑電阻溫度傳感器，安裝在觀測場內(nèi)地溫場西側(cè)，傳感器距離地面高度為6cm，要和地面保持平行。冬季當(dāng)積雪掩埋草溫傳感器時，將傳感器安置在原來位置的雪面上，這時測量的是雪面溫度。日常維護(hù)中，保持傳感器的清潔。草溫觀測場地保持均勻草層，草高應(yīng)在6～10cm，草高低于6cm時，會使傳感器懸空，草高超過10cm時，應(yīng)及時修剪。

2 時間一致性分析

氣象要素的時間一致性檢驗是指要素隨時間的變化是否符合客觀規(guī)律的檢驗[4]。也就是要素值與時間有著較好的相關(guān)性，某一時段內(nèi)的變化在一定范圍之內(nèi)，前后兩個值沒有跳變現(xiàn)象。時間一致性，可以通過時變檢查來實現(xiàn)，根據(jù)要素在某一時段內(nèi)可能出現(xiàn)的變化范圍來判斷要素的質(zhì)量。

通過對互助站草溫觀測資料的分析，總結(jié)了草溫1min、1h的時變最大值（表1）。

3 多要素分析比較

3.1 草面溫度與地面溫度、氣溫的對比

利用互助氣象站距離草層下墊面6cm高度處溫度（以下簡稱草溫）、裸露土壤表面0cm溫度（以下簡稱地溫）和距離地面1.5m高度處溫度（以下簡稱氣溫）觀測資料，對比分析三者的差異及年變化、日變化規(guī)律。草溫、地溫和氣溫，測量的都是距離下墊面一定高度處的溫度，三者之間有著密切的關(guān)系，計算草溫、地溫和氣溫之間的差值，分析其規(guī)律，可以發(fā)現(xiàn)草溫的異常記錄。

3.1.1 草溫、地溫和氣溫的年觀測值對比

由表2可知，草溫的年平均值介于地溫和氣溫之間，平均最高值高于地溫和氣溫，年平均最低值低于地溫和氣溫。極端最高溫度中，地溫最高，草溫次之，氣溫最低；極端最低溫度中，草溫最低，然后是氣溫，最后是地溫；草溫年變化振幅最大，然后是地溫，氣溫變化振幅最小。

3.1.2 年變化

草溫、氣溫和地溫的年變化趨勢基本相同（圖1）。從2月開始溫度逐漸升高，至6、7月達(dá)到最高，之后開始下降，到12月至次年1月達(dá)到最低值。草溫與地溫差異不大，變化趨勢也一致，草溫低于地溫。由于變化振幅不同，草溫與氣溫曲線相交，地溫與草溫的變化幅度大于氣溫。

3.1.3 日變化

在3種溫度的日變化中，草溫的變化幅度最大，地溫次之，氣溫變化幅度最?。▓D2）。日出后，3種溫度都開始升高，草溫和地溫于13：00—15：00時達(dá)到最高，氣溫稍滯后，于15：00—17：00時達(dá)到最大值。日落后三者都開始降低，于日出前達(dá)到最低。日出后三者差異顯著，日落至日出前差異不明顯。

3.2 日照、輻射對草面溫度的影響

草溫的日際變化與日照有很大的關(guān)系。在有陽光照射時，草面溫度升高，光照越強(qiáng)升溫越快。在無云的白天，光照好，太陽輻射強(qiáng)度從日出開始逐漸增大，到正午達(dá)到最大值，然后又開始逐漸減小。下墊面接受太陽輻射，草溫變化規(guī)律與輻射相似，白天逐步上升，午后達(dá)到最高值，此后又逐漸降低。由于熱量積累的最大值對太陽輻射強(qiáng)度有一定的滯后性，草溫最高值的出現(xiàn)時間比最大輻照度滯后2h左右，一般出現(xiàn)在13：00—15：00時。隨后又逐漸減小，夜間，地面輻射冷卻，草溫持續(xù)降低，到凌晨達(dá)到最低值。全日陰天無日照時，輻射變化不明顯，草溫的變化也相對較少。

3.3 天氣過程對草面溫度的影響

3.3.1 冷空氣的影響

由于熱量的對流與交換，草面溫度與氣溫關(guān)系密切。當(dāng)有冷空氣到來時，草溫隨之降低，冷空氣越強(qiáng)降溫幅度越大。冷空氣過境以后，草溫又緩慢回升，如表3，2014年10月28日冷空氣影響造成草溫非正常變化，與前后2日有明顯差異。

3.3.2 降水的影響

有降水時，雨水落到下墊面和傳感器上，下墊面和傳感器的熱量傳遞給雨水，加上雨滴蒸發(fā)造成的熱量損失，使草溫下降，當(dāng)熱量交換達(dá)到平衡時，草溫變化緩慢。降水結(jié)束時，草溫又開始升高。例如表4，2014年5月17日，10：46—12：03有陣雨，11：00、12：00時草溫受降水影響出現(xiàn)波動，降水結(jié)束后又明顯升高。

4 建立草面溫度極值數(shù)據(jù)庫

草溫是新增觀測項目，地面質(zhì)控規(guī)則庫中關(guān)于草溫的內(nèi)容都為空，本文利用互助站2014—2016年觀測資料，建立基本適用本站的草溫極值數(shù)據(jù)，在報警設(shè)置中設(shè)置為超過極值時報警，作為草溫項目人工質(zhì)量控制的補(bǔ)充和參考。

氣候極限值是根據(jù)歷史極值確定的，范圍太寬容易造成疑誤記錄不能被發(fā)現(xiàn)，范圍太窄會使程序產(chǎn)生大量報警記錄。表5是根據(jù)互助站2014—2016年觀測資料以及氣候條件確定的草溫范圍。

5 結(jié)論

基層臺站草面溫度的質(zhì)量控制，要保證儀器正確安裝與維護(hù)。平時工作中密切監(jiān)視數(shù)據(jù)的變化，當(dāng)有數(shù)據(jù)異常時，與氣溫、地溫、天氣現(xiàn)象等要素比較分析，確定儀器是否出現(xiàn)了漂移。并逐步建立更新草溫極值數(shù)據(jù)庫，作為人工質(zhì)量控制的補(bǔ)充和參考。

參考文獻(xiàn)

[1]程愛珍，何秋香，黃理，等.氣象要素對草面溫度的影響分析及其質(zhì)量控制方法[J].氣象研究與應(yīng)用，2009，30（1）：70-72，82.

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2003.

作者簡介：郭守生（1978-），女，從事縣級綜合氣象業(yè)務(wù)。