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        日蒸發(fā)量數(shù)據(jù)審核判據(jù)探討

        2012-12-25 09:38:20王飛畢文澤白瑪吉村
        黑龍江氣象 2012年3期
        關(guān)鍵詞:風(fēng)速

        王飛,畢文澤,白瑪吉村

        (1.林甸縣氣象局,黑龍江林甸 166300;2.洛隆縣氣象局,西藏洛隆 855400)

        日蒸發(fā)量數(shù)據(jù)審核判據(jù)探討

        王飛1,畢文澤1,白瑪吉村2

        (1.林甸縣氣象局,黑龍江林甸 166300;2.洛隆縣氣象局,西藏洛隆 855400)

        1 引言

        月報(bào)表A文件中,夏季的蒸發(fā)量數(shù)據(jù)疑問較多,通??筛鶕?jù)溫、濕、風(fēng)、日照、云、能見度等氣象要素進(jìn)行判斷,大致確定其可靠性。為了能判別正誤,找到比較合理的方法或判別依據(jù)很重要。本文主要介紹了測報(bào)業(yè)務(wù)軟件“格檢審核”A文件時蒸發(fā)量數(shù)據(jù)的審核依據(jù)以及幾種實(shí)測蒸發(fā)量是否可用的判據(jù)。

        2 地面測報(bào)業(yè)務(wù)軟件中提供的蒸發(fā)量審核依據(jù)

        軟件在自動審核月數(shù)據(jù)A文件中的蒸發(fā)量數(shù)據(jù)時,所用的依據(jù)是蒸發(fā)量與氣溫、濕度、風(fēng)、云、日照、天氣現(xiàn)象的關(guān)系,按如下公式計(jì)算可能的蒸發(fā)量[1]:

        式中:E0為計(jì)算的可能蒸發(fā)量;V為10 min平均風(fēng)速;ES為地面溫度與氣溫平均溫度下的飽和水汽壓;E為日平均水汽壓。若小型蒸發(fā)量EL和E0≥2.5 mm,且|EL*0.5-E0|>E0,則判斷為小型蒸發(fā)量反常;若大型蒸發(fā)量EE和E0≥2.0 mm,且|EE-E0|>E0*0.75,則給出大型蒸發(fā)量與計(jì)算可能蒸發(fā)量的差值,同時提示該日蒸發(fā)量數(shù)據(jù)可疑,報(bào)表制作人員可通過其差值的大小進(jìn)一步確定實(shí)測值的可靠性。

        3 蒸發(fā)量的分級計(jì)算法

        根據(jù)蒸發(fā)與氣溫、相對濕度、風(fēng)速、日照等的密切關(guān)系,研究人員在實(shí)踐中總結(jié)出很多經(jīng)驗(yàn)公式,其中一個以相對濕度為主要判斷依據(jù)計(jì)算蒸發(fā)量的經(jīng)驗(yàn)公式[2],算法簡單,推廣性也比較強(qiáng)。

        式中:E、U、T、V分別為計(jì)算的可能蒸發(fā)量、濕度、溫度、風(fēng)速的平均值;S為日照時數(shù)。公式運(yùn)用時需考慮式中各項(xiàng)因素的互相影響。

        由于南北氣候差異大,根據(jù)林甸的氣候特點(diǎn)按月對公式(2)作了修改,以7月份為例,公式修改為如下形式:

        利用此式,對林甸站04-07年4 a中7月份的日蒸發(fā)量資料進(jìn)行了驗(yàn)算,結(jié)果蒸發(fā)量相對誤差<20%的情況達(dá)到75%,說明此經(jīng)驗(yàn)公式有一定的利用價(jià)值。按新會站的分級原則[2],對公式(3)進(jìn)一步作了修改,再次進(jìn)行驗(yàn)算,相對誤差<20%的情況達(dá)到了90%,同時利用此分級公式計(jì)算了大雨和陰雨天氣可能的蒸發(fā)量,結(jié)果和實(shí)測值相差較大。由于大雨和陰雨天受客觀限制以及人為因素影響,實(shí)測蒸發(fā)量的誤差較大。因此,此分級公式可以作為7月份蒸發(fā)疑問數(shù)據(jù)判斷的一個參考依據(jù)。分級處理見表1和表2:

        表1 T/15項(xiàng)的分級處理方法

        表2 V/8項(xiàng)的分級處理方法

        按氣溫和日照的取值范圍從表1中選出對應(yīng)的氣溫項(xiàng),按濕度的取值范圍從表2中選出風(fēng)速項(xiàng),代入(3)式,即是該取值范圍用于計(jì)算可能蒸發(fā)量的經(jīng)驗(yàn)公式。對于其它各月用同樣的方法也可求得分級經(jīng)驗(yàn)公式。

        4 回歸方程法

        利用和蒸發(fā)量密切相關(guān)的氣象要素建立回歸方程,如氣溫、濕度、風(fēng)速、日照、地面溫度(最高、最低)、云量、能見度等。本文選氣溫、濕度、風(fēng)速、日照作為因子,對04-07年7月的日蒸發(fā)量資料作了相關(guān)分析和回歸分析,樣本容量為124,通過計(jì)算機(jī)求得復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.87,回歸方程如下:

        式中:Y、X1、X2、X3、X4分別為蒸發(fā)量估計(jì)值、溫度、濕度、風(fēng)速、日照因子,此方程的絕對誤差為0.75,相對誤差為15.7%。利用此方程作為7月份蒸發(fā)量可疑數(shù)據(jù)的判據(jù)是有意義的。同樣可以求出其它各個月份的回歸方程。

        5 彭曼公式計(jì)算法

        計(jì)算蒸發(fā)量的方法有多種,彭曼法[3]是運(yùn)用最廣的一種,其計(jì)算精度也比較高,相對誤差大約為3~15%,計(jì)算結(jié)果可作為蒸發(fā)量缺測時的代用數(shù)據(jù)和疑問數(shù)據(jù)的判據(jù),但用此法計(jì)算蒸發(fā)量需要的已知量多,過程比較復(fù)雜,其一般形式是:

        式中:E0為日蒸發(fā)量,單位為mm/d;H0為輻射平衡,即:H0=H/L(6)

        式中:L為蒸發(fā)潛熱,是一個常數(shù);H為下墊面接收的短波輻射與地面長波有效輻射之差,即H=Q-Rb;Q為地面接收的太陽總輻射,可按下式估算:

        式中:Q0為晴天輻射;A、B為經(jīng)驗(yàn)系數(shù);n/N為日照百分率。

        Rb為地面有效輻射,用下式計(jì)算:式中:σ為斯捷特-波爾茲曼常數(shù);Ta為平均氣溫;ed為Ta時的實(shí)際水汽壓。

        式(5)中的Ea可用下式計(jì)算:

        式中:ea為Ta時的飽和水汽壓;u為百葉箱高度的平均風(fēng)速,將10 m風(fēng)標(biāo)高度風(fēng)速換算成百葉箱高度,公式為:

        式中:u10為10 m高風(fēng)速;z0為地面粗糙度;z0一般取15~30 cm。式(5)中的△=dE/dt,為飽和水汽壓E-溫度t曲線的斜率,可按氣象常用表提供的公式計(jì)算。式(5)中的r值取0.486 mm/℃。

        6 小結(jié)

        以上幾種方法在用作蒸發(fā)量疑問數(shù)據(jù)的判據(jù)時,各有特點(diǎn)及局限性。測報(bào)業(yè)務(wù)軟件法,也可稱為質(zhì)量輸送法,它把空氣中水汽的流動程度和風(fēng)速聯(lián)系起來,形象地說明了蒸發(fā)的動態(tài)過程。但此判別方法審核有局限性,需蒸發(fā)量的實(shí)測值和計(jì)算可能的蒸發(fā)量都≥2.5(小型)或≥2.0 mm(大型),對于不滿足這個條件的數(shù)據(jù),系統(tǒng)就不會提示,報(bào)表制作人員應(yīng)注意。蒸發(fā)量的分級算法,兼顧了濕、溫、風(fēng)、日照4個影響蒸發(fā)量的主要因子,但它只是一個經(jīng)驗(yàn)公式,應(yīng)用時臺站先要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn),按季或按月對歷年的資料作出分析和統(tǒng)計(jì),找到不同時段的粗略公式,然后再根據(jù)某一季或某一月的歷史資料進(jìn)行進(jìn)一步分析和統(tǒng)計(jì),慢慢地調(diào)整分級系數(shù),求出合理的分級公式。分析的資料越長,分級越細(xì),考慮的情況越多,經(jīng)驗(yàn)公式的有效綜合性(以相對誤差≤20%為尺度)越強(qiáng),在應(yīng)用此分段函數(shù)計(jì)算時,算出的估計(jì)量也更準(zhǔn)確一些?;貧w法求的是事物的一般規(guī)律性,對特殊情況考慮不足,因此在特殊天氣情況下只可作為一方面的參考依據(jù)。彭曼法是一種最典型的蒸發(fā)量計(jì)算法,但求解過程復(fù)雜,關(guān)鍵要求出地面接收的太陽總輻射,對于非輻射站的地點(diǎn),其輻射值可用最近的輻射站值近似代替或內(nèi)插求得。通過以上分析,報(bào)表制作人員在對蒸發(fā)量數(shù)據(jù)有疑問時,應(yīng)通過幾種不同的方法進(jìn)行計(jì)算比較,再作取舍,可最大限度減少審核中的失誤。

        [1]李黃.自動氣象站實(shí)用手冊[M].北京:氣象出版社, 2007:408.

        [2]簡健和.蒸發(fā)量的分級計(jì)算方法.廣東氣象[J].2006,(4):175-176.

        [3]張敏,宛公展.用不同氣象要素估算蒸發(fā)力的模式研究[J].氣象,1995,(2):36-40.

        1002-252X(2012)03-0035-02

        2012-6-1

        王飛(1982-),女,黑龍江省林甸縣人,哈爾濱工程大學(xué),本科生,工程師.

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