人工與自動觀測日照時數(shù)一致性分析

陳明 蓋曉波

摘 要：日照觀測是氣象部門地面氣象臺站觀測的基本項目之一，日照觀測數(shù)據(jù)資料在天氣氣候預(yù)報業(yè)務(wù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)和氣候資源開發(fā)等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。傳統(tǒng)的觀測方式普遍使用的是暗筒式日照計進行人工觀測，日照紙需人工更換，日照時數(shù)需要根據(jù)感光跡象進行人工判斷，自動化程度低、觀測的結(jié)果受到人為影響較大。自動觀測使用光電式數(shù)字日照計，具有觀測精度高、功耗低等特點。本文對錦州國家基本觀測站2019年1月-4月人工與自動日照平行觀測資料進行分析，結(jié)論為陰天、多云時人工日照時數(shù)偏多;晴天或少云時日照時數(shù)的數(shù)據(jù)一致性較好。

關(guān)鍵詞： 日照平行觀測;人工和自動日照;日照時數(shù)對比

日照是指太陽在一地實際照射的時數(shù)，是氣象部門地面氣象臺站觀測的基本項目。目前，我國氣象部門對日照時數(shù)的觀測普遍使用暗筒式日照計。該儀器的日照紙需人工制作、安裝和更換，日照時數(shù)需要根據(jù)感光跡象進行人工判斷，自動化程度低、觀測結(jié)果受人為因素影響較大、數(shù)據(jù)資料的可比性和一致性難以保證。DFC2光電式數(shù)字日照計具有觀測精度高、功耗低等特點和優(yōu)勢。該設(shè)備通過測量總輻射與散射輻射差值原理，可以較精確測量出有效的日照時間，全面實現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理以及連續(xù)觀測等功能，減少了人工觀測的復(fù)雜過程和人為誤差，從而有效地推進地面觀測業(yè)務(wù)的自動化水平，對天氣氣候研究、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣候資源開發(fā)和利用、大氣環(huán)境監(jiān)測等方面都具有非常重要的意義。

按照相關(guān)業(yè)務(wù)文件的規(guī)定，當光電式數(shù)字日照計全天的日照時數(shù)連續(xù)累計時間達到或者超過3分鐘時，或者暗筒式日照計小時內(nèi)的日照時數(shù)累計達到0.1小時，需對觀測數(shù)據(jù)進行全天日照時數(shù)和小時日照時數(shù)進行一致性的對比分析。本文對錦州國家基本觀測站2019年1月-4月人工與自動日照平行觀測期間的數(shù)據(jù)資料進行了分析，對數(shù)據(jù)資料序列差異研究有一定借鑒意義。

一、全天日照時數(shù)一致性分析

1月至4月人工日照時數(shù)累計946.3小時，自動日照時數(shù)累計897.9小時，差值為48.3小時。其中1月日照時數(shù)累計差值為7.4小時，2月日照時數(shù)累計差值為2.5小時，3月日照時數(shù)累計差值為16.3小時，4月日照時數(shù)累計差值為22.1小時，可以看出，冬季日照時數(shù)總數(shù)偏少，差值也相對較少，進入春季日照總時數(shù)逐漸偏多，日照時數(shù)累計差值也逐漸變大。1月日最大差值為30日1.8小時，2月日最大差值為9日2.1小時，3月日最大差值為29日3.1小時，4月日最大差值為5日3.0小時?？梢钥闯?，冬季全天日照時數(shù)總數(shù)偏少，差值也相對較少，進入春季逐日日照總時數(shù)逐漸偏多，日照時數(shù)每日差值也變大。

1月至4月累計樣本天數(shù)為120天，日日照時數(shù)合計值完全一致的有11天，其中1天上午有霧，1天上午有小雨，其他9天為晴天無云或有少云;日日照時數(shù)合計值相差小于等于0.5小時有64天，其中1月20天，2月18天，3月16天，4月10天;日日照時數(shù)合計值相差大于0.5小時有45天，其中1月7天，2月9天。通過對兩種觀測方式的日日照時數(shù)進行統(tǒng)計分析可以看出：冬季日照時數(shù)偏少時日照差值較小;陰天、多云時人工日照時數(shù)偏多;晴天無云或少云時日照時數(shù)的數(shù)據(jù)一致性較好。

從冬季影響日照時數(shù)的其他因素如云和天氣現(xiàn)象等分析來看，由于冬季云量較少，云狀以高云為主，天氣現(xiàn)象也不是很復(fù)雜，進入春季后，云量逐漸增多，云狀也開始出現(xiàn)了低于2500米的中低云，天氣現(xiàn)象也增多，逐日日照總時數(shù)逐漸偏多，日照時數(shù)每日差值也變大。

二、小時日照時數(shù)一致性分析

1月人工日照時數(shù)07-08時合計為0.6小時，16-17時合計為1.3小時，自動日照時數(shù)07-08時合計為0.0小時，16-17時合計為6.4小時;2月人工日照時數(shù)07-08時合計為18.9小時，17-18時合計為0.0小時，自動日照時數(shù)07-08時合計為7.8小時，17-18時合計為0.6小時;

3月人工日照時數(shù)06-07時合計為9.7小時，17-18時合計為4.4小時，自動日照時數(shù)06-07時合計為5.4小時，17-18時合計為9.4小時;4月人工日照時數(shù)05-06時合計為0.4小時，18-19時合計為0.4小時，自動日照時數(shù)07-08時合計為0.1小時，18-19時合計為0.6小時.通過對兩種觀測方式的小時日照時數(shù)日出日落時數(shù)進行統(tǒng)計分析可以看出：人工日照時數(shù)日出時間較早，自動日照時數(shù)日落時間較晚。

三、結(jié)語

1.加強對臺站儀器設(shè)備的維護。按規(guī)定做好儀器的日常維護，定時檢查儀器安裝情況、儀器的水平、方位、緯度等。對本站的經(jīng)緯度儀器設(shè)備的及真太陽時及時進行調(diào)整，確保儀器設(shè)備的穩(wěn)定運行，確保所獲取數(shù)據(jù)的完整準確。

2.加強對維護知識的學(xué)習(xí)。儀器設(shè)備發(fā)生故障及時排除。并按照規(guī)定做好相關(guān)記錄和填報工作，總結(jié)交流儀器設(shè)備維護維修經(jīng)驗，提高設(shè)備維護和使用能力，使儀器設(shè)備發(fā)揮最大作用。

參考文獻：

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[3]陳明，蓋曉波等. 新型自動站幾種異常情況的處理[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2014（24）：248-249.

[4]李倩，陳明，蓋曉波等. MDOS系統(tǒng)中元數(shù)據(jù)的處理[J].科技展望，2015.25（26）：19.

通訊作者：蓋曉波（1973-）女，高級工程師，主要從事大氣探測和氣候資料服務(wù)工作。