吉林省冬半年自动观测与人工观测数据对比分析

发布时间：2020-06-26 02:18

【摘要】：随着气象现代化进程的推进,自动观测系统逐渐代替人工观测系统。但是,由于自动观测与之前的人工观测在观测原理、仪器设备、观测规范等方面都存在不同,因此两种观测系统的数据不可避免产生差异,为此国内外很多学者都进行过相关研究。因吉林省地处中高纬度,其冬季有着与国内大部分地区不同的特殊天气条件,这种天气条件下自动观测与人工观测之间存在哪些差异,如何对这些差异进行合理的订正,最大可能消除观测系统转变带来的影响是今后使用资料时需要重视的问题。本文首先介绍了目前吉林省冬季不同要素人工和自动观测在观测原理、仪器设备、观测规范等方面存在的不同。以吉林省白城、长春、敦化、东岗4个国家基准气候站2008-2012年冬半年(10月-4月)气象观测资料为基础,从对比差值、标准差、粗差率、一致(相符)率四个方面,对吉林省人工和自动观测的冬季气象要素(包括温度、降水、相对湿度、气压、2分钟风向风速等)数据的差异情况进行了分析。之后针对两种观测系统在吉林省冬季极端天气背景下(寒潮、严寒、暴雪天气)的气温、相对湿度要素的差异情况进行了分析。最后,以气温为例,在各气象要素分析的基础上,对观测的资料的订正进行了初步的探讨和尝试。本文主要结论如下:(1)对于气温,分析表明自动观测与人工观测对比差值有明显的日变化,在8-9时达到正极值,17-20时达到负极值,对比差值变化的转折点均在日出和日落后,随着气温的升高、降低而增大、减小。从月变化看两种观测数据的对比差值在减小,对比差值集中在-0.5℃~0.5℃之间,白城站峰值分布在0℃附近,总体上是自动观测气温高于人工观测气温,长春站、东岗站、敦化站对比差值则偏于负值,表明自动观测气温低于人工观测气温。在气温发生剧烈变化时,由于仪器的敏感性和观测时间差异,两种观测数据的差值明显增大。(2)降水量月百分误差集中在-4.85%~5.56%之间,1-2月误差比其他月份偏大。两种仪器观测的差值逐年减小,并且差值集中在±0.3mm之间,日降水量对比差值变化范围在-2.9mm~2.3mm之间,人工观测日降水量小于自动观测日降水量样本占25.3%,人工观测大于自动观测的样本占34.5%;差值为0.0mm的样本占40.2%,说明人工观测降水量要比自动观测降水量偏大。(3)相对湿度对比差值日变化特征明显,在8-9时差值最小,18时左右达到最大,转折点均在日出和日落前后,受地理位置影响,敦化、东岗站日变化幅度大于长春、白城站。月对比差值中有75%的样本为负值,其中长春、敦化全部为负值,说明相对湿度人工观测值普遍高于自动观测值。每年1月前后为粗差率最大时段,冬季低温环境下的观测,人工观测值误差明显增大,相对湿度快速变化时,由于仪器的敏感性、观测时间的差异使得两种仪器观测的数据差异更明显。(4)对于风速而言,月对比差值总体趋势为逐年降低,自动观测的风速高于人工观测风速。从其日变化看,也具有较明显的冬季变化特征,8-9时随着乱流的增强,对比差值达到最大,随着乱流的减弱逐渐减小,16-17时达到最小。敦化、东岗处于东部山区的台站的对比差值明显大于位于平原地区的长春、白城两站,表明地理环境对风的影响很大。4个台站的风向相符率变化范围在24%~65%之间,相符率较低。(5)气压的对比差值具有明显的日变化特征,一天中有两个高值和两个低值,高值分别出现在8时和20时左右,低值分别出现在3时和12时左右,随着气压的升高差值增大。本站气压对比差值变化范围在±1.2hPa之间,集中在-0.2hPa~0.5hPa之间,自动观测气压高于人工观测气压。东岗站和长春站的对比差值为正值,白城站和敦化站大部分对比差值为负值。在分析中发现仪器更换影响要大于仪器自身误差。(6)寒潮、严寒、暴雪天气过程中气温、相对湿度的分析表明气温和相对湿度的对比差值在观测要素值上升时向正值区增大,下降时向负值区增大,差值最大处为要素值转折时次,上升、下降的速度发生变化时,由于人工观测仪器的敏感性和观测时间的差异,对比差值会产生一个明显的波动。(7)对于资料序列的订正方面,参考人工观测仪器的器差订正简表尝试使用对比差值这种简化方法对自动观测气温进行订正,从验证结果看,总体是正效应,但白城站2009年后的订正为负效应,说明这种方法有效果但还需进一步分析、验证。资料序列的订正要考虑的因素很多,不仅仅是仪器变动的影响,周边探测环境的影响也应该考虑在内。
【学位授予单位】：成都信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P412
【图文】：

布局图,布局图

国家级地面气象观测站网布局图

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全国区域自动气象站布局图

【参考文献】