楊 晨,劉 杰，薛 力

(張家口市氣象局，河北張家口 075000)

DZZ4和CAWS600型自動站觀測資料對比分析

楊 晨,劉 杰，薛 力

(張家口市氣象局，河北張家口 075000)

對2013年6—11月張家口市氣象觀測站DZZ4型與CAWS600型自動站的逐時數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，結(jié)果表明：DZZ4型自動站氣溫、相對濕度、極大風(fēng)速和累計降水量數(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)境變化對傳感器的性能和測量誤差的影響，均會造成兩站數(shù)據(jù)差異。

DZZ4型自動站；CAWS600型自動站；數(shù)據(jù)對比

近年來，自動觀測逐步取代了人工觀測，同時部分地面氣象自動觀測站也不斷升級改進(jìn)，這就不可避免地涉及到自動觀測數(shù)據(jù)與人工觀測數(shù)據(jù)、原有自動觀測數(shù)據(jù)與升級后自動觀測數(shù)據(jù)的對比。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)行過自動觀測與人工觀測氣象數(shù)據(jù)對比，而對同一地區(qū)兩套不同類型自動站觀測數(shù)據(jù)的對比分析不多。本文將對張家口市DZZ4型自動站(以下簡稱新站)和CAWS600型自動站(以下簡稱舊站)的氣象要素進(jìn)行對比分析，為兩站觀測資料數(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站新站和舊站部分要素的逐時數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，并從中選取8月和11月數(shù)據(jù)做進(jìn)一步對比，分析夏、秋兩季的環(huán)境特征對兩站觀測數(shù)據(jù)的影響。所選氣象要素數(shù)據(jù)分別為氣溫、氣壓、相對濕度、2 min平均風(fēng)速和極大風(fēng)速的逐時數(shù)據(jù)及累計降水量數(shù)據(jù)。

1.2 分析方法

為了取得所選要素的對比結(jié)果，對新、舊兩站觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行差值計算，并規(guī)定氣象要素x第i次的對比差值為：

xi=Ai-Bi，

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

在8月和11月同種要素對比時，為排除由于均值不同對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型自動站氣溫、氣壓和相對濕度的數(shù)據(jù)采樣方式相同，均為6 次/min[5]。通過對2013年6—11月兩站逐時氣溫、氣壓和相對濕度數(shù)據(jù)的對比發(fā)現(xiàn),兩站逐時數(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、氣壓和相對濕度差值對比分析中，兩月數(shù)據(jù)差值雖有不同，但數(shù)據(jù)偏差趨勢一致(圖略)，新站的氣溫和相對濕度數(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)境特征對兩站數(shù)據(jù)的采集也會造成影響。

造成兩站采樣數(shù)據(jù)存在差異的原因：①采集器內(nèi)部時鐘偏差造成采樣時間的不同；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量誤差隨著時間推移和環(huán)境變化出現(xiàn)的飄移程度不同；④不同季節(jié)的環(huán)境特征對兩站觀測數(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8月和11月逐時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個數(shù)據(jù)中僅有兩個為負(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

圖1 CAWS600型和DZZ4型自動站6—11月逐時氣溫差值分段分析

2.3 降水

11月開始人工降水觀測取代翻斗式雨量器降水觀測，因此僅對6—10月兩套翻斗式雨量器的降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行對比。對比分析時，人工觀測降水量為真值。從表2中可以看出舊站觀測降水量總體偏小，而新站明顯偏多。一方面是由于人工所測降水為滯后觀測，即使立即觀測仍不可避免因蒸發(fā)和轉(zhuǎn)移過程造成的損失，使得所測雨量偏小，造成新站數(shù)據(jù)較人工觀測數(shù)據(jù)偏大；另一方面自動觀測所用的翻斗式雨量計測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，翻斗的長時磨損造成靈敏度下降，當(dāng)雨強(qiáng)大于2～3 mm/min時，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)對流天氣過程，因而新站累計雨量明顯大于舊站。

表2 CAWS600型自動站與DZZ4型自動站月降水量對比

3 總結(jié)

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

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

(2) 新、舊兩站各要素差值標(biāo)準(zhǔn)差基本都小于1，各要素數(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、舊兩站自動觀測數(shù)據(jù)除儀器性能產(chǎn)生的差異，不同季節(jié)的環(huán)境特征對兩站觀測數(shù)據(jù)差值也有一定的影響，在進(jìn)行長期氣象數(shù)據(jù)分析時需綜合比對和處理。

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

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

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

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

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

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

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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、網(wǎng)絡(luò)與軟件日常維護(hù)工作。

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