東勝國家基本氣象站雙套自動(dòng)站資料對(duì)比分析

摘要基于東勝區(qū)國家基本氣象站2013年1～9月氣溫、相對(duì)濕度、氣壓、降水量等小時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)新舊兩套自動(dòng)站數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，利用缺測(cè)率、粗差率、一致率、線性擬合等方法，分析出降水時(shí)段雙套自動(dòng)站相對(duì)濕度采集數(shù)據(jù)粗差率較大，但數(shù)據(jù)仍在規(guī)定差值以內(nèi)，綜合各有關(guān)分析結(jié)果可知，舊站相對(duì)新站來說運(yùn)行較為穩(wěn)定，雙套自動(dòng)站數(shù)據(jù)在規(guī)定差值范圍內(nèi)可相互替換使用。

關(guān)鍵詞雙套自動(dòng)站；資料；對(duì)比分析

中圖分類號(hào)S163+.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2015）05-182-03

作者簡(jiǎn)介呼群（1986- ），女，蒙古族，內(nèi)蒙古鄂爾多斯人，助理工程師，在讀碩士，從事氣象資料分析工作。

收稿日期2014-12-22

自20世紀(jì)70年代中期，我國開始無人自動(dòng)站研發(fā)，第一批國家級(jí)臺(tái)站自動(dòng)氣象站于2000年1月1日起正式投入業(yè)務(wù)運(yùn)行。截至目前，全國已有2 423個(gè)國家級(jí)氣象觀測(cè)站、數(shù)萬個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站，大大增加了地面氣象觀測(cè)資料的時(shí)間密度以及提高了資料的精度與質(zhì)量。目前已有許多學(xué)者研究了自動(dòng)站與人工觀測(cè)各要素?cái)?shù)據(jù)的差異[1-6]，如氣溫的差異[3-4]、平行觀測(cè)期間降雨量的差異及相關(guān)性[5]、蒸發(fā)量觀測(cè)的對(duì)比分析[6]等。這些研究從不同角度對(duì)不同要素分析論證了自動(dòng)站資料的可用性。但現(xiàn)有的地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)仍然存在不足之處，如單套運(yùn)行的自動(dòng)站因傳感器基點(diǎn)漂移或電磁干擾等造成要素觀測(cè)值異常，缺少同要素正常數(shù)據(jù)的對(duì)比，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備和數(shù)據(jù)異常，導(dǎo)致錯(cuò)誤觀測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間存在難以發(fā)現(xiàn)或直接傳輸?shù)筋A(yù)報(bào)服務(wù)環(huán)節(jié)，造成不必要的損失；自動(dòng)站正式運(yùn)行后，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觀測(cè)的氣象要素，對(duì)應(yīng)的人工器測(cè)項(xiàng)目設(shè)備并在、觀測(cè)并存，并沒有起到減少觀測(cè)員大量工作量的目的。在臺(tái)站建設(shè)兩套自動(dòng)氣象站，通過“雙套站”業(yè)務(wù)運(yùn)行，在提高觀測(cè)數(shù)據(jù)的完整性、可靠性基礎(chǔ)上，逐步減少人工器測(cè)項(xiàng)目，減少觀測(cè)員重復(fù)勞動(dòng)，推進(jìn)觀測(cè)員向資料分析員、質(zhì)量控制員和儀器維護(hù)員的角色轉(zhuǎn)換。以東勝國家基本氣象站為例，現(xiàn)使用無錫廠DZZ4型自動(dòng)站和華云CAWS600型自動(dòng)站，已經(jīng)雙套采集數(shù)據(jù)7個(gè)月，將所有數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)地對(duì)比分析，將有力地提高采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量以及對(duì)疑誤數(shù)據(jù)的判別能力。筆者在此利用該氣象站2013年1～9月氣溫、相對(duì)濕度、氣壓、降水量等小時(shí)數(shù)據(jù)，采用粗差率、一致率等方法，對(duì)新舊2套自動(dòng)站數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

1資料與方法

1.1數(shù)據(jù)來源

所使用數(shù)據(jù)均來自東勝國家基本氣象站，此站位于鄂爾多斯市東勝區(qū)，海拔高度為1 463.1 m，由于自動(dòng)站采集要素多達(dá)16種，特選取溫度、氣壓和相對(duì)濕度3個(gè)要素代表2套自動(dòng)站采集數(shù)據(jù)特點(diǎn)，將此三要素進(jìn)行對(duì)比，找出共性和差異特點(diǎn)。

1.2研究方法

1.2.1標(biāo)準(zhǔn)差。對(duì)比差值月標(biāo)準(zhǔn)差能反映雙套自動(dòng)站觀測(cè)值偏差的離散程度。設(shè)對(duì)比差值的標(biāo)準(zhǔn)差為δ，X為月均偏差，Xi則為第i雙套自動(dòng)站測(cè)量的差值，具體計(jì)算公式為：δ=1nni=1（Xi-X）21/2。

1.2.2粗差率。粗差率是指DZZ4型自動(dòng)站與CAWS600型自動(dòng)站測(cè)量結(jié)果的對(duì)比差值、月均差值的平均值這兩者的差值的絕對(duì)值超出標(biāo)準(zhǔn)差的3倍。如果有單次測(cè)量值即|Xi-X|>3δ，則要剔除數(shù)據(jù)，再次依據(jù)公式計(jì)算δ，此時(shí)需要引起注意的是剔除數(shù)據(jù)的數(shù)目等于粗差次數(shù)，即粗差率=粗差次數(shù)/觀測(cè)樣本數(shù)×100%。粗差率則能反映雙套自動(dòng)站之間的異常偏差。

1.2.3一致率。

一致率是指差值在定值內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)與總樣本數(shù)的比值。真實(shí)值=新自動(dòng)站數(shù)據(jù)±允許器差①、真實(shí)值=舊自動(dòng)站數(shù)據(jù)±允許器差②、定值Δ=①-②=±2允許器差。

2結(jié)果與分析

2.1缺測(cè)率對(duì)比分析

由表1可知，2013年1月新站氣溫、氣壓、相對(duì)濕度數(shù)據(jù)缺測(cè)率分別為0.67%、0.94%、0.80%，2013年5月新站氣溫、氣壓、相對(duì)濕度數(shù)據(jù)缺測(cè)率均為0.53%，2013年7月新站氣溫、氣壓、相對(duì)濕度數(shù)據(jù)缺測(cè)率分別為0.53%、1.20%、0.53%，而舊站在1～9月運(yùn)行過程中均無缺測(cè)，說明舊站相對(duì)新站運(yùn)行較為穩(wěn)定。

2.2粗差率對(duì)比分析

由表2可知，2013年1、6月氣溫粗差率分別為0.3%、0.1%，其余月份為0；2013年1～6月相對(duì)濕度粗差率均在10%以下，而7～9月的粗差率分別為86.5%、95.4%、77.4%，數(shù)據(jù)較大，結(jié)合天氣現(xiàn)象可知，數(shù)據(jù)在降水時(shí)段前后的差值較大，均在3δ以上，由此可知，降水現(xiàn)象對(duì)雙套自動(dòng)站相對(duì)濕度采集數(shù)據(jù)影響較大；2013年1～9月雙套自動(dòng)站氣壓粗差率均為0，采集數(shù)據(jù)差異度極小。

2.3一致率對(duì)比分析

由表3可知，新舊兩套自動(dòng)站氣溫、相對(duì)濕度、氣壓數(shù)據(jù)一致性非常好，僅氣溫?cái)?shù)據(jù)在2013年1月份中有一次超出規(guī)定差值△，其他各要素?cái)?shù)據(jù)均在規(guī)定差值△范圍內(nèi)。說明如果在規(guī)定差值△范圍內(nèi)，雙套自動(dòng)站數(shù)據(jù)可相互替換使用。

2.4線性擬合分析

由圖1可知，新舊2套自動(dòng)站氣溫、相對(duì)濕度、氣壓、降水量數(shù)據(jù)線性擬合結(jié)果非常好，相關(guān)系數(shù)r分別為0.999 96、0.997 19、0.999 57、0.996 30，由此可見，雙套自動(dòng)站數(shù)據(jù)在樣本數(shù)量?jī)?nèi)十分接近。

圖12013年1～9月溫度（a）、相對(duì)濕度（b）、氣壓（c）、降水（d）雙套站線性擬合曲線

3小結(jié)

（1） 舊站較新站來說，穩(wěn)定度較高，2013年1～9月均無缺測(cè)現(xiàn)象。

（2） 降水現(xiàn)象對(duì)雙套站相對(duì)濕度數(shù)據(jù)采集影響較大。

（3） 雙套自動(dòng)站在規(guī)定差值范圍內(nèi)相互替代率很高。

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責(zé)任編輯黃小燕責(zé)任校對(duì)李巖