日蒸發(fā)量數(shù)據(jù)審核判據(jù)探討

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(wèn)較多，通?？筛鶕?jù)溫、濕、風(fēng)、日照、云、能見(jiàn)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(cè)報(bào)業(yè)務(wù)軟件“格檢審核”A文件時(shí)蒸發(fā)量數(shù)據(jù)的審核依據(jù)以及幾種實(shí)測(cè)蒸發(fā)量是否可用的判據(jù)。

2 地面測(cè)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(dòng)審核月數(shù)據(jù)A文件中的蒸發(fā)量數(shù)據(jù)時(shí)，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(shí)提示該日蒸發(fā)量數(shù)據(jù)可疑，報(bào)表制作人員可通過(guò)其差值的大小進(jìn)一步確定實(shí)測(cè)值的可靠性。

3 蒸發(fā)量的分級(jí)計(jì)算法

根據(jù)蒸發(fā)與氣溫、相對(duì)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(gè)以相對(duì)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(jiǎn)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(shí)數(shù)。公式運(yùn)用時(shí)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(duì)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(duì)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(duì)誤差<20%的情況達(dá)到75%，說(shuō)明此經(jīng)驗(yàn)公式有一定的利用價(jià)值。按新會(huì)站的分級(jí)原則［2］，對(duì)公式（3）進(jìn)一步作了修改，再次進(jìn)行驗(yàn)算，相對(duì)誤差<20%的情況達(dá)到了90%，同時(shí)利用此分級(jí)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(cè)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(cè)蒸發(fā)量的誤差較大。因此，此分級(jí)公式可以作為7月份蒸發(fā)疑問(wèn)數(shù)據(jù)判斷的一個(gè)參考依據(jù)。分級(jí)處理見(jiàn)表1和表2：

表1 T/15項(xiàng)的分級(jí)處理方法

表2 V/8項(xiàng)的分級(jí)處理方法

按氣溫和日照的取值范圍從表1中選出對(duì)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(duì)于其它各月用同樣的方法也可求得分級(jí)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(jiàn)度等。本文選氣溫、濕度、風(fēng)速、日照作為因子，對(duì)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(guò)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(duì)誤差為0.75，相對(duì)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(gè)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(duì)誤差大約為3～15%，計(jì)算結(jié)果可作為蒸發(fā)量缺測(cè)時(shí)的代用數(shù)據(jù)和疑問(wèn)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(guò)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(gè)常數(shù)；H為下墊面接收的短波輻射與地面長(zhǎng)波有效輻射之差，即H＝Q－Rb；Q為地面接收的太陽(yáng)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(shí)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(shí)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(wèn)數(shù)據(jù)的判據(jù)時(shí)，各有特點(diǎn)及局限性。測(cè)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(dòng)程度和風(fēng)速聯(lián)系起來(lái)，形象地說(shuō)明了蒸發(fā)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。但此判別方法審核有局限性，需蒸發(fā)量的實(shí)測(cè)值和計(jì)算可能的蒸發(fā)量都≥2.5（小型）或≥2.0 mm（大型），對(duì)于不滿足這個(gè)條件的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)就不會(huì)提示，報(bào)表制作人員應(yīng)注意。蒸發(fā)量的分級(jí)算法，兼顧了濕、溫、風(fēng)、日照4個(gè)影響蒸發(fā)量的主要因子，但它只是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，應(yīng)用時(shí)臺(tái)站先要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，按季或按月對(duì)歷年的資料作出分析和統(tǒng)計(jì)，找到不同時(shí)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(jí)系數(shù)，求出合理的分級(jí)公式。分析的資料越長(zhǎng)，分級(jí)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(duì)誤差≤20%為尺度）越強(qiáng)，在應(yīng)用此分段函數(shù)計(jì)算時(shí)，算出的估計(jì)量也更準(zhǔn)確一些。回歸法求的是事物的一般規(guī)律性，對(duì)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(guò)程復(fù)雜，關(guān)鍵要求出地面接收的太陽(yáng)總輻射，對(duì)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(guò)以上分析，報(bào)表制作人員在對(duì)蒸發(fā)量數(shù)據(jù)有疑問(wèn)時(shí)，應(yīng)通過(guò)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(dòng)氣象站實(shí)用手冊(cè)[M].北京:氣象出版社, 2007:408.

[2]簡(jiǎn)健和.蒸發(fā)量的分級(jí)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.