楊 晨,劉 杰，薛 力

(張家口市氣象局，河北張家口 075000)

DZZ4和CAWS600型自動(dòng)站觀測(cè)資料對(duì)比分析

楊 晨,劉 杰，薛 力

(張家口市氣象局，河北張家口 075000)

對(duì)2013年6—11月張家口市氣象觀測(cè)站DZZ4型與CAWS600型自動(dòng)站的逐時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明：DZZ4型自動(dòng)站氣溫、相對(duì)濕度、極大風(fēng)速和累計(jì)降水量數(shù)據(jù)偏大；氣壓和2 min平均風(fēng)速數(shù)據(jù)則偏小。除受兩站儀器安裝位置影響外，不同季節(jié)環(huán)境變化對(duì)傳感器的性能和測(cè)量誤差的影響，均會(huì)造成兩站數(shù)據(jù)差異。

DZZ4型自動(dòng)站；CAWS600型自動(dòng)站；數(shù)據(jù)對(duì)比

近年來，自動(dòng)觀測(cè)逐步取代了人工觀測(cè)，同時(shí)部分地面氣象自動(dòng)觀測(cè)站也不斷升級(jí)改進(jìn)，這就不可避免地涉及到自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)與人工觀測(cè)數(shù)據(jù)、原有自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)與升級(jí)后自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比。胡玉峰[1]、李鵬飛[2]、王曉默等[3]及甘桂華等[4]諸多氣象工作者都進(jìn)行過自動(dòng)觀測(cè)與人工觀測(cè)氣象數(shù)據(jù)對(duì)比，而對(duì)同一地區(qū)兩套不同類型自動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析不多。本文將對(duì)張家口市DZZ4型自動(dòng)站(以下簡稱新站)和CAWS600型自動(dòng)站(以下簡稱舊站)的氣象要素進(jìn)行對(duì)比分析，為兩站觀測(cè)資料數(shù)據(jù)差異提供參考。

1 資料來源及分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

采用2013年6—11月張家口市氣象觀測(cè)站新站和舊站部分要素的逐時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，并從中選取8月和11月數(shù)據(jù)做進(jìn)一步對(duì)比，分析夏、秋兩季的環(huán)境特征對(duì)兩站觀測(cè)數(shù)據(jù)的影響。所選氣象要素?cái)?shù)據(jù)分別為氣溫、氣壓、相對(duì)濕度、2 min平均風(fēng)速和極大風(fēng)速的逐時(shí)數(shù)據(jù)及累計(jì)降水量數(shù)據(jù)。

1.2 分析方法

為了取得所選要素的對(duì)比結(jié)果，對(duì)新、舊兩站觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行差值計(jì)算，并規(guī)定氣象要素x第i次的對(duì)比差值為：

xi=Ai-Bi，

其中Ai為新站第i次整點(diǎn)數(shù)據(jù)，Bi為舊站第i次整點(diǎn)數(shù)據(jù)。

在8月和11月同種要素對(duì)比時(shí)，為排除由于均值不同對(duì)差值離散程度的影響，引入差值變異系數(shù)α

2 結(jié)果分析

2.1 氣溫、氣壓、濕度

CAWS600型和DZZ4型自動(dòng)站氣溫、氣壓和相對(duì)濕度的數(shù)據(jù)采樣方式相同，均為6 次/min[5]。通過對(duì)2013年6—11月兩站逐時(shí)氣溫、氣壓和相對(duì)濕度數(shù)據(jù)的對(duì)比發(fā)現(xiàn),兩站逐時(shí)數(shù)據(jù)差值均呈正態(tài)分布，其中氣溫差值偏正(圖1)，平均值為0.05 ℃，標(biāo)準(zhǔn)差為0.11；氣壓差值偏負(fù)，平均值為-0.12 hPa，標(biāo)準(zhǔn)差為0.06 hPa(表1)；相對(duì)濕度差值偏正，平均值為2.30%，標(biāo)準(zhǔn)差為1.31%(表1)。差值分布集中且很小，說明兩站觀測(cè)數(shù)據(jù)具有較好的一致性。由表1可以看出新站氣溫和相對(duì)濕度數(shù)據(jù)較舊站偏高，偏高比例分別為84.95%和99.23%；而氣壓數(shù)據(jù)偏低，偏低比例為92.53%。

在8月和11月兩站日平均氣溫、氣壓和相對(duì)濕度差值對(duì)比分析中，兩月數(shù)據(jù)差值雖有不同，但數(shù)據(jù)偏差趨勢(shì)一致(圖略)，新站的氣溫和相對(duì)濕度數(shù)據(jù)偏大，氣壓數(shù)據(jù)偏小。從兩站日平均數(shù)據(jù)差值的變異系數(shù)可看出，8月兩站氣壓差及11月的氣溫差值較穩(wěn)定，說明不同的季節(jié)環(huán)境特征對(duì)兩站數(shù)據(jù)的采集也會(huì)造成影響。

造成兩站采樣數(shù)據(jù)存在差異的原因：①采集器內(nèi)部時(shí)鐘偏差造成采樣時(shí)間的不同；②傳感器本身誤差引起采樣數(shù)據(jù)的差異；③兩站各要素傳感器的測(cè)量誤差隨著時(shí)間推移和環(huán)境變化出現(xiàn)的飄移程度不同；④不同季節(jié)的環(huán)境特征對(duì)兩站觀測(cè)數(shù)據(jù)差異也有影響。

2.2 風(fēng)速

2.2.1 2 min平均風(fēng)速 剔除11月25日兩站異常數(shù)據(jù)，采用內(nèi)插法對(duì)8月和11月逐時(shí)2 min平均風(fēng)速進(jìn)行處理后分析得出：2 min風(fēng)速的逐日平均值新站比舊站偏小，差值主要集中在-0.2～-0.1 m/s；2 min平均風(fēng)速值新站仍比舊站偏小，差值集中在-0.4～0.2 m/s；兩站逐時(shí)2 min平均風(fēng)速差值呈正態(tài)分布(偏負(fù))，平均值為-0.14 m/s，標(biāo)準(zhǔn)差為0.39。新站較舊站偏高31.28%，偏低68.72%(表1)，新站較舊站偏小。

2.2.2 極大風(fēng)速 兩站逐時(shí)極大風(fēng)速差值呈正態(tài)分布(偏正)，平均值為0.32 m/s，標(biāo)準(zhǔn)差為0.72，變異系數(shù)為2.27。其中新站極大風(fēng)速偏大81.61%，偏小18.39%(表1)，說明新站的極大風(fēng)速值比舊站偏大。8月和11月逐日極大風(fēng)速差值，變化范圍較大，分布在-0.5～3.0 m/s。61個(gè)數(shù)據(jù)中僅有兩個(gè)為負(fù)值，且極大風(fēng)速差的標(biāo)準(zhǔn)差均小于1，可以看出新站極大風(fēng)速比舊站大，差值穩(wěn)定。

表1 張家口市2013年6—11月兩站氣象要素差值統(tǒng)計(jì)

圖1 CAWS600型和DZZ4型自動(dòng)站6—11月逐時(shí)氣溫差值分段分析

2.3 降水

11月開始人工降水觀測(cè)取代翻斗式雨量器降水觀測(cè)，因此僅對(duì)6—10月兩套翻斗式雨量器的降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比分析時(shí)，人工觀測(cè)降水量為真值。從表2中可以看出舊站觀測(cè)降水量總體偏小，而新站明顯偏多。一方面是由于人工所測(cè)降水為滯后觀測(cè)，即使立即觀測(cè)仍不可避免因蒸發(fā)和轉(zhuǎn)移過程造成的損失，使得所測(cè)雨量偏小，造成新站數(shù)據(jù)較人工觀測(cè)數(shù)據(jù)偏大；另一方面自動(dòng)觀測(cè)所用的翻斗式雨量計(jì)測(cè)量精度受翻斗靈敏程度的影響較為明顯，舊站所用雨量器使用年限較長，翻斗的長時(shí)磨損造成靈敏度下降，當(dāng)雨強(qiáng)大于2～3 mm/min時(shí)，翻斗來不及翻轉(zhuǎn)，造成舊站雨量偏低。2013年6—10月張家口80%以上的降水屬于強(qiáng)對(duì)流天氣過程，因而新站累計(jì)雨量明顯大于舊站。

表2 CAWS600型自動(dòng)站與DZZ4型自動(dòng)站月降水量對(duì)比

3 總結(jié)

通過新站與舊站逐時(shí)氣溫、氣壓、濕度、2 min平均風(fēng)速、極大風(fēng)速和累計(jì)降水量數(shù)據(jù)的對(duì)比分析可以得出：

(1) 新、舊兩站所測(cè)要素?cái)?shù)據(jù)存在一定的差異：新站氣溫、相對(duì)濕度數(shù)據(jù)有偏高、偏大趨勢(shì)；氣壓有偏低趨勢(shì)；2 min平均風(fēng)速偏小，極大風(fēng)速偏大；累計(jì)降水量偏大。

(2) 新、舊兩站各要素差值標(biāo)準(zhǔn)差基本都小于1，各要素?cái)?shù)據(jù)差值分布集中，呈正態(tài)分布；差值平均值集中在一個(gè)較小的區(qū)間內(nèi)，兩站數(shù)據(jù)比較接近。

(3) 新、舊兩站自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)除儀器性能產(chǎn)生的差異，不同季節(jié)的環(huán)境特征對(duì)兩站觀測(cè)數(shù)據(jù)差值也有一定的影響，在進(jìn)行長期氣象數(shù)據(jù)分析時(shí)需綜合比對(duì)和處理。

[1] 胡玉峰.自動(dòng)于人工觀測(cè)數(shù)據(jù)的差異[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),2004,15(6):719-726.

[2] 李鵬飛.自動(dòng)站與人工站氣溫觀測(cè)資料分析[J].氣象與環(huán)境科學(xué),2012,35(4):85-88.

[3] 王曉默，薛峰，章磊.自動(dòng)氣象站與人工觀測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)比分析[J].氣象科技,2007,35(4):602-606.

[4] 甘桂華，楊新.自動(dòng)站觀測(cè)與人工觀測(cè)氣象數(shù)據(jù)的對(duì)比[J].廣東氣象,2008,30(增刊II):66-69.

[5] 中國氣象局.地面氣象觀測(cè)規(guī)范[M].北京:氣象出版社,2003.

楊晨,劉杰，薛力.DZZ4和CAWS600型自動(dòng)站觀測(cè)資料對(duì)比分析[J].陜西氣象，2014(2)：43-45.

1006-4354(2014)05-0043-03

2014-03-08

楊晨(1989—)，男，漢族，內(nèi)蒙古莫旗人，助理工程師，從事大氣探測(cè)、網(wǎng)絡(luò)與軟件日常維護(hù)工作。

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