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      國家氣象觀測站遷站氣象要素對比方法的探討

      2017-08-23 16:08:19林磊王國強任義方徐杰陳明
      農(nóng)業(yè)與技術(shù) 2017年13期

      林磊+王國強+任義方+徐杰++陳明

      摘 要:隨著社會的發(fā)展,工業(yè)化和城鎮(zhèn)化改變了原處郊區(qū)的氣象觀測站的氣象探測環(huán)境,需要將國家觀測站搬遷至遠(yuǎn)離新城的郊外,保證氣象要素的代表性。本文介紹了進(jìn)行新舊站址對比觀測的項目和時間,然后介紹了對比觀測的月數(shù)據(jù)格式和處理方法,詳細(xì)闡述了新舊站址數(shù)據(jù)的對比分析方法,探討了如何根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果提出結(jié)論性意見為相關(guān)天氣預(yù)報提供技術(shù)支持。

      關(guān)鍵詞:國家氣象站;遷站;要素對比

      中圖分類號:P457 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A DOI:10.11974/nyyjs.201707320667

      引言

      綜合氣象觀測是氣象的基礎(chǔ)性工作。國家氣象觀測站對本區(qū)域內(nèi)一定范圍內(nèi)的氣象要素進(jìn)行連續(xù)系統(tǒng)地觀測,為氣象預(yù)報和氣候分析提供數(shù)據(jù)。氣象觀測站要符合代表性的要求,即反映周圍一定范圍內(nèi)的氣象要素的平均狀況。因此,國家氣象觀測站一般建在遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)中心的地區(qū)。隨著社會的發(fā)展,工業(yè)化和城鎮(zhèn)化很大程度上改變了原處郊區(qū)的氣象觀測站的氣象探測環(huán)境,尤其是城市熱島效應(yīng)改變了氣象站的大氣物理狀況,高樓的增加改變了近地面邊界層的摩擦系數(shù),從而導(dǎo)致天氣預(yù)報初始場參數(shù)有了誤差,從而使氣象觀測場的代表性降低。城市建設(shè)規(guī)劃與氣象觀測場環(huán)境保護(hù)矛盾凸顯,為協(xié)調(diào)解決好新城建設(shè)和氣象觀測環(huán)境保護(hù)的矛盾,需要將國家觀測站搬遷至遠(yuǎn)離新城的郊外,保證氣象要素的代表性。遷移國家氣象觀測站后,新舊站址的氣象要素變化會有所不同。為了保證新舊站址氣象資料的延續(xù)性,新舊站址氣象儀器須同時運行,進(jìn)行為期1a以上(含1a)的對比觀測工作,分析新舊站址的氣象要素之間的關(guān)系,形成站址變動分析報告。

      1 對比觀測的時間和項目

      在動遷氣象觀測站之前,擬遷新址與現(xiàn)址須同時進(jìn)行觀測1a以上(含1a),觀測時間從上一年的12月31日20:00前開始直至這一年的12月31日20:00止。對比觀測項目包括:氣溫(平均氣溫、最低氣溫、最高氣溫)、降水量、相對濕度、2min平均風(fēng)速、2min平均風(fēng)向。對比觀測的這一年,臺站人員應(yīng)當(dāng)加強對新舊兩站址的氣象探測環(huán)境的保護(hù),新舊站址的儀器的日常維護(hù)管理,減小人為原因?qū)庀笠刂档挠绊懀粘_€需加強對數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制。

      2 對比觀測資料的格式

      對比觀測資料須采用常規(guī)觀測業(yè)務(wù)中使用的地面氣象月報表文件A文件,由OSSMO 2004觀測軟件生成,并進(jìn)行格檢。擬遷新址的氣象資料的原始數(shù)據(jù)文件一般是Z文件的格式,每個月形成一個Z文件。需要OSSMO 2004 軟件利用數(shù)據(jù)維護(hù)的功能,將每個月的Z文件轉(zhuǎn)化為A文件。對比資料數(shù)據(jù)文件名規(guī)定如下:舊站址每月生成的A文件的文件名不變,為“AIiii-yyyymm.txt”,擬遷新站的每月A文件的文件名改為“AIiii-yyyymm-9.TXT”,即在原文件名上加上“-9”,用來標(biāo)識遷站對比觀測的月數(shù)據(jù)文件。

      3 新址與舊址觀測數(shù)據(jù)的對比分析方法

      分別統(tǒng)計計算新舊兩站址資料的日平均氣溫(4次平均)、日最低氣溫、日最高氣溫、日降水量、日平均相對濕度(4次平均)、日平均風(fēng)速的差值(4次平均),并算出月及年差值平均值及差值標(biāo)準(zhǔn)差,計算公式如下:

      差值,設(shè)Ai為現(xiàn)址某要素第i次觀測值,Bi為相應(yīng)時間擬遷新址自動站儀器觀測值,則第i次的差值為: xi=Bi-Ai。

      差值平均值,設(shè)對比觀測次數(shù)為n,則差值的平均值為:

      差值標(biāo)準(zhǔn)差,差值的標(biāo)準(zhǔn)差σ為:

      然后,對每月的降水量進(jìn)行累計相對差值的統(tǒng)計。降水量累計相對差值xR:

      將定時觀測的2min風(fēng)向進(jìn)行相符率統(tǒng)計。只有當(dāng)平均風(fēng)速大于0.2m/s時(小于等于0.2m/s為靜風(fēng)c),才計算風(fēng)向相符率。擬遷新址與舊址的風(fēng)向角度差小于22.5°,即認(rèn)為新舊兩址的風(fēng)向相符。

      最后,還須將平均氣溫、平均相對濕度、降水量、平均風(fēng)速進(jìn)行月平均值和年平均值的顯著性檢驗。利用舊址近20a的氣象要素資料的月或年平均值序列,對擬遷新址平行觀測期的月或年平均值進(jìn)行顯著性檢驗。

      假設(shè)x0為平行觀測期的某要素月或年的平均值,假定樣本容量為n 月(年),這n 年觀測相應(yīng)氣象要素月或年平均值的序列為x0,x1,…,xi,…,xn,

      , 其中,,

      在顯著水平a為0.05,自由度為n時,當(dāng)|t|>ta,則表示平均值x0與其余年份平均值差異顯著。

      4 根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果提出結(jié)論性意見

      根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的結(jié)果,對舊址與擬遷新址觀測數(shù)據(jù)差異的綜合評估,主要根據(jù)觀測資料差值、差值平均值、差值標(biāo)準(zhǔn)差、降水量累計相對差值、風(fēng)向相符率及臺站舊址與擬遷新址觀測數(shù)據(jù)差異的顯著程度等進(jìn)行綜合分析。分析新舊站址數(shù)據(jù)差異的原因,考慮以下幾個方面,海拔高度,地理位置是否導(dǎo)致城市熱島效應(yīng)有所減弱,觀測場四周環(huán)境及障礙物遮蔽變化情況,周圍下墊面有無大型水體(如水庫、河流)。分析數(shù)據(jù)相異的原因后,最終要反饋天氣預(yù)報,根據(jù)評估的結(jié)論,改善要素預(yù)報,提供更好的氣象服務(wù)。

      參考文獻(xiàn)

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

      2003:11.

      [2]秦榕,何亞平,尚衛(wèi)紅,等.新疆氣象臺站遷移及其對氣候變化分析的影響[J].新疆氣象,2006,29(4):16-18.

      [3]周昊楠,陳曉燕,王秋香.昌吉站遷站對溫壓降水要素影響的分析[J].沙漠與綠洲氣象,2010,5(4):40-43.

      作者簡介:林磊(1985-),男,工程師,從事綜合氣象觀測工作。

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