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沙漠与绿洲气象 Ｄ’ 。ｅ 。ｓ ｅ。。。ｒ。。ｔ。。’ａ’。。ｎ。。。。ｄ。。。。。Ｏ。。。ａ。。。ｓ。。。ｉ。ｓ。。。。Ｍ。。。 。ｅ。。。ｔ。。。ｅ。。ｏ。。ｒ。。。ｏ。。。ｌ。ｏ。。ｇ。—ｙ— 第２卷 增刊 ２００８年８月 塔城基准站自动与人工观测 常规要素对比分析 马玲霞 ，陈建新 ，卢新玉 ，王秀琴ｓ （１，塔城地区气象局，塔城８３４７００；２．托里县气象局，裕民８３４８００） 托里８３４５００； ３．裕民县气象局，摘要：通过数理统计方法，分析了塔城基准站２００５年自动观测与人工观测两种不同观测 方式所采集数据之间的差异及相互关系。初步阐述了自动观测与人工观测资料差值的日变化、 季变化及年变化，提供了自动观测与人工观测同类资料可以相互代替，自动观测所取数据序列 能够作为人工观测资料历史序列延续的依据。 关键词：自动观测；人工观测；气象资料；对比分析 塔城基准站２００３年９月安装ＣＡＷＳ６００一ＳＥ型 自动观测。经过了两年的平行观测期，２００６年１月 １日进入以自动观测为主的业务运行阶段，今年是 自动观测运行第三年。自动观测的运行，有效地提 高了观测时效和观测数据的连续性、准确性ＩｌＪ。但由 的平均情况；文中所指差值均为自动观测数据减人 工观测数据之差。 ２差值日变化分析 利用本站２００５年气温平行观测（自动观测和 人工观测）资料，进行差值及均方差、标准差等方面 的对比分析，结果表明：由于测量原理、观测时间 （人工站的观测时间为４５分至正点００分，而自动 站数据采集时间为正点００分）等的不同，造成了两 种观测资料序列的差值有明显的日变化（以每日４ 次定时观测值的平均差值表示一天变化情况），表 现为： 于仪器的工作原理、观测方法、数据采集时间、仪器 性能敏感性等方面的不同，造成自动观测和人工观 测要素资料有一定的差值。本文就是通过对同一时 段内、两种观测序列常规气象要素间差值的统计分 析，找出自动采集数据和人工采集数据之间差异的 特点，研究两种观测方法取得的压、温、湿等要素差 异的变化及规律，得出自动观测和人工观测数据能 够相互替代的准确性论证，为今后自动观测取代人 工观测，延续观测资料的使用提供依据，以确保观 测资料在任何情况下的完整、准确和连续。 １资料收集及处理 自动观测温度与人工观测温度平均差值的绝 对值为０．２℃。其中，０８时差值变幅最小为０．Ｉ ＣＥ，０２ 时和２０时均为０．２℃，而最大是１４时，为０．３℃。也 就是说白天１４时两种观测技术所测得的气温序列 差值的变化幅度最大，这与气温要素的日变化规律 紧密相关，即温差的变化具有随温度升高而增大的 选取塔城基准站２００５年１—１２月压、温、湿等 自动观测和人工观测所有对应的定时观测资料。统 计两组序列的差值，平均差值、均方差等，进行对比 和一元线性回归分析、数据检验、一致率分析等，建 立人工观测与自动观测要素之间的相关关系，研究 其日变化和季节变化规律。以１、４、７、１０月分别代 特点。 自动观测气压与人工观测气压平均差值的绝 对值为０．５ｈＰａ。其中：０８时变幅相对较小为０．４ ｈＰａ，０２时、１４时和２０时均为０．５ｈＰａ。 自动观测相对湿度与人工观测相对湿度平均 表冬、春、夏和秋四季；以１２个月的平均值分析年 作者简介：马玲霞（１９５８），女（东乡族），工程师，现从事业务管理。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｊｔｅｅｊｘ＠１６３．ｃｏｎ 偏差为２％。其中，１４时最大为４％，０２时、０８时和 ２０时均为２％。这与气温平均差值变化的趋势基本 一致，说明一天中１３—１７时是气象要素升降变化 最剧烈的时间段。 ７２ 维普资讯 http://www.cqvip.com 马玲霞等：塔城基准站自动与人工观测常规要素对比分析 程对人工观测相应数据进行反算预测，求取拟合值， ３差值月变化分析 由表１看出，自动观测和人工观测数据之间存 在着一个系统性偏差，这种系统性偏差在月际之间 得到两组数据曲线拟合图，经一元回归方程求取的 人工观测拟合值曲线图几乎与人工观测原始数据图 重合。说明：此方程能有效地反映人工观测与自动 观测数据间的对应关系，且两者差异很小。 ４．２相关系数检验 也表现出差异。如：气温的月平均差值在一０．２～０．２￣Ｃ 之间波动，其中５—７月出现正差值为０．１～０．２℃；８ 月一次年４月为一０．２～０．０℃；月平均差值的年季变化 是春夏季大于秋冬季。气压月平均差值在一０．６— ０．３ｈＰａ范围内波动，其中春秋季差值的平均变化幅 经函数计算，求人工观测数据序列（Ｙ）与自动 观测数据序列（Ｘ）的相关系数ｒ得到：气温 ＝ ０．９９９８；气压 ＝０．９９９９；相对湿度ｒ耵＝０．９９５２；均能通 度明显大于冬夏季。相对湿度月平均差值在一４～０％ 之间变化，平均差值最大的月份是３月和９月，与气 压平均差值的月季变化基本一致，即春秋季大于冬 夏季。从３个常规要素月平均差值总的变幅情况来 看，季节性变化的主要特征是冬半年差值小于夏半 年。 表１各月温、压、湿差值 月份 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １ｌ ｌ２ 气温△Ｔ一０．２ ０．０ ０．０—０．１ ０．１ ０．１ ０．２ ０．０—０．１—０．２ ０．０ ０．０ 气压ＡＰ一０．５—０．５—０．６—０．６—０．５—０．４—０．４—０．４—０．５—０．５—０．４—０．３ 相湿△Ｕ一３—２—４—２—２—２—３—３－４—２ ０ 一ｌ ４数据序列讨论及分析 采用塔城基准站２００５年０２、０８、１４、２０时各月 平均值做样本资料，以人工观测观测数据为因变量 （ｙ），自动观测观测数据为自变量（ ），通过回归分 析、方差检验【２】等方法，讨论两个序列的相关性及变 化情况。 ４．１回归分析 用最小二乘法分别计算温度（ ）、气压（Ｐ）、湿 度（ ）的回归方程ｙ＝ｂ ＋６。，其中 ６ｏ 一ｂｉ （１） ６。＝ 二｝ ！ ２（ ！ ２ 一 （ 溉２ 根据公式计算得到： 气温回归方程： ＝０．９９４１置（其中：ｂ＝Ｏ．９９４１， ｂｏ＝Ｏ） 气压回归方程：ｙ ＝１．００１２Ｘ￣（其中：ｂ＝１．００１２， ｂｏ＝Ｏ） 相对湿度回归方程：ｙ ＝０．９５６７Ｘ ＋４（其中：６＝ ０．９５６７，ｂｏ＝４） 利用三个常规要素月平均值对上述回归方程进 行有效性检验。方法是：用自动观测数据及回归方 过仅＝０．０１的显著性检验，说明人工观测数据与自动 观测数据线性关系密切。 ４．３方差Ｆ检验 我们已设自动观测序列ｙ，人工观测序列Ｘ。为 检验这两组序列的变化是否有显著差别，采用方差 比进行检验。即计算两组序列的样本方差５ （ｙ）及 （ ）（样本容量为４８）的方差比：Ｆ４７、钾＝ 。在显 Ａ 著水平Ｏｒ．＝０．０５的情况下，计算样本的 值。若 ‰（４７，４７），则表明两组序列的变率差异是显著的，反 之，则表明它们差异是不明显的。根据计算，得出表 ２ 表２方差Ｆ检验表 由表２可见，自动观测与人工观测的气温、气 压、相对湿度三要素虽然采集方法、时间不同，但其 变率无显著性差异。 ４．４一致率分析 根据气测函［２００４］１６３号文件的要求，资料的一 致率范围为：气压±０．８ｈＰａ，气温±１．０℃。根据公式 月一致率（％）＝ 有效总次数 ×１００％（３） 在标准范围基础上计算的气温、气压、相对湿度 的资料一致率均为１００％，各要素的该指标均满足 要求。 ４．５粗差率分析 我们对对比差值逐个进行粗差检查：设第ｉ次 观测值的对比差值为 ，对比差值月平均值为 ，对 比差值的月标准差为仃，当ＩＸ －ＸＩ＞３￣时，视为粗差。 逐个检查对比差值，若有ＩＸ 一ＸＩ＞３￣时，剔除其中一 ７３ 维普资讯 http://www.cqvip.com 沙漠与绿洲气象 Ｄｅｓｅｒｔ ａｎｄ Ｏａｓｉｓ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ 第２卷 增刊 ２００８年８月 气象站自动与人工风观测数据对比分析 杨玉霞，刘春红 （德州市气象局，山东德州２５３０７８） 摘要：通过分析２００６－－２００７年德州市自动站与人工站风观测资料，发现人工站观测的十 分钟日平均风速（风速＞２．Ｏｍ／ｓ）、最大风速、极大风速比自动站偏大，并且随风速增大偏大越显 著。当台站被局地环流控制，风速较小时，自动与人工观测的风向相符百分率较低。 关键词：风速差值；风向相符率；差异原因 观测场内自动站与人工站风杆相距１９ｍ，两者 风向高度相同为１０．３ｍ，风速人工站高０．２ｍ。人工站 为ＥＮ１Ｇ型自动测风仪由ＥＬ型电接风向风速感应 器和ＥＮ一１Ｇ型测风数据处理仪组成。自动站由单翼 风向传感器和风杯风速传感器组成。风的观测环境、 高度、时问大致相同，但自动站与人工站风仪器的结 大。２ｍｉｎ风自动与人工站观测时间相差约５ｍｉｎ，在 ５ｍｉｎ内风速风向会有不同程度变化，并且人工站２、 ８、１４、２０时４次定时观测，样本数太少，比较意义不 大，所以２ｍｉｎ风观测数据不做比较。 １风速分析 构、原理、精确度、灵敏度不同导致风速风向差异较 １．１十分钟Ｅｔ平均风速分析 人工站观测１０ｍｉｎ风数据是ＥＮ型测风仪在正 点时自动观测和打印，时间上和自动站比较接近，因 作者简介：杨玉霞（１９７２一），女，工程师，从事地面测报工作。 Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｙｘ１９７２０５０３＠１６３．ｅｏｍ 此采用２４ｈ的ｌＯｍｉｎ风速的Ｅｔ平均风速值作比较。 个最大者，再按计算标准差的公式计算新的ｏｒ，若还 有差值Ｉ １＞３ｏｒ者，再剔除其中的一个最大者，又 计算新的ｏｒ，……，一直到没有数据需要剔除为止。 按此计算方法得到的气温、气压、相对湿度的资料粗 差率均为０．０％。 上述讨论和分析说明：自动观测与人工观测数 显差异。并且各要素对应差值具有明显的日变化和 年、季变化规律，即：冬半年小于夏半年。 ５．４两个资料序列的温度差值，具有随温度升高而 增大的特点，即：一天中１４时为正差值，且最大；一 年中５—８月为正差值，且最大。 ５．５从仪器观测原理看，自动观测少了人为因素的 影响，优点更为显著。从数理统计分析也不难看出， 自动观测与人工观测同类观测资料可以相互代替， 自动观测采集数据可以代替人工观测数据，作为历 史资料的延续。 参考文献： 【１】中国气象局．地面气象观测规范【ｃ】．北京：气象出版社， ２００３． 据能够相互反映，在实际工作中完全可以相互代替 使用。 ５结论 ５．１观测时间、观测仪器以及测量原理的不同是影 响自动与人工观测资料有差值的主要因素，即：两个 气象要素序列存在着一定的差值。 ５．２ 自动观测的温度比人工观测的温度平均偏差 为±０．Ｉ￣Ｃ，最大为±０．２￣Ｃ；气压平均偏低０．４ ｈＰａ，最 大为一０．６ ｈＰａ；相对湿度平均偏小２％，最大为一４％。 【２】黄嘉佑．气象统计分析与预报方法【Ｍ】．北京：气象出版 社。２００４． ５．３ 自动观测和人工站气象要素序列方差，均无明 ７４
