东胜国家基本气象站双套自动站资料对比分析

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摘要基于东胜区国家基本气象站2013年1～9月气温、相对湿度、气压、降水量等小时数据，对新旧两套自动站数据进行对比分析，利用缺测率、粗差率、一致率、线性拟合等方法，分析出降水时段双套自动站相对湿度采集数据粗差率较大，但数据仍在规定差值以内，综合各有关分析结果可知，旧站相对新站来说运行较为稳定，双套自动站数据在规定差值范围内可相互替换使用。

关键词双套自动站；资料；对比分析

中图分类号S163+.7文献标识码

A文章编号0517-6611（2015）05-182-03

作者简介呼群（1986- ），女，蒙古族，内蒙古鄂尔多斯人，助理工程师，在读硕士，从事气象资料分析工作。

收稿日期2014-12-22

自20世纪70年代中期，我国开始无人自动站研发，第一批国家级台站自动气象站于2000年1月1日起正式投入业务运行。截至目前，全国已有2 423个国家级气象观测站、数万个区域自动气象站，大大增加了地面气象观测资料的时间密度以及提高了资料的精度与质量。目前已有许多学者研究了自动站与人工观测各要素数据的差异[1-6]，如气温的差异[3-4]、平行观测期间降雨量的差异及相关性[5]、蒸发量观测的对比分析[6]等。这些研究从不同角度对不同要素分析论证了自动站资料的可用性。但现有的地面气象观测业务仍然存在不足之处，如单套运行的自动站因传感器基点漂移或电磁干扰等造成要素观测值异常，缺少同要素正常数据的对比，不能及时发现设备和数据异常，导致错误观测数据长时间存在难以发现或直接传输到预报服务环节，造成不必要的损失；自动站正式运行后，实现自动观测的气象要素，对应的人工器测项目设备并在、观测并存，并没有起到减少观测员大量工作量的目的。在台站建设两套自动气象站，通过“双套站”业务运行，在提高观测数据的完整性、可靠性基础上，逐步减少人工器测项目，减少观测员重复劳动，推进观测员向资料分析员、质量控制员和仪器维护员的角色转换。以东胜国家基本气象站为例，现使用无锡厂DZZ4型自动站和华云CAWS600型自动站，已经双套采集数据7个月，将所有数据进行科学地对比分析，将有力地提高采集数据的质量以及对疑误数据的判别能力。笔者在此利用该气象站2013年1～9月气温、相对湿度、气压、降水量等小时数据，采用粗差率、一致率等方法，对新旧2套自动站数据进行对比分析。

1资料与方法

1.1数据来源

所使用数据均来自东胜国家基本气象站，此站位于鄂尔多斯市东胜区，海拔高度为1 463.1 m，由于自动站采集要素多达16种，特选取温度、气压和相对湿度3个要素代表2套自动站采集数据特点，将此三要素进行对比，找出共性和差异特点。

1.2研究方法

1.2.1标准差。对比差值月标准差能反映双套自动站观测值偏差的离散程度。设对比差值的标准差为δ，X为月均偏差，Xi则为第i双套自动站测量的差值，具体计算公式为：δ=1nni=1（Xi-X）21/2。

1.2.2粗差率。粗差率是指DZZ4型自动站与CAWS600型自动站测量结果的对比差值、月均差值的平均值这两者的差值的绝对值超出标准差的3倍。如果有单次测量值即"Xi-X|>3δ，则要剔除数据，再次依据公式计算δ，此时需要引起注意的是剔除数据的数目等于粗差次数，即粗差率=粗差次数/观测样本数×100%。粗差率则能反映双套自动站之间的异常偏差。

1.2.3一致率。

一致率是指差值在定值内的数据个数与总样本数的比值。真实值=新自动站数据±允许器差①、真实值=旧自动站数据±允许器差②、定值Δ=①-②=±2允许器差。

2结果与分析

2.1缺测率对比分析

由表1可知，2013年1月新站气温、气压、相对湿度数据缺测率分别为0.67%、0.94%、0.80%，2013年5月新站气温、气压、相对湿度数据缺测率均为0.53%，2013年7月新站气温、气压、相对湿度数据缺测率分别为0.53%、1.20%、0.53%，而旧站在1～9月运行过程中均无缺测，说明旧站相对新站运行较为稳定。

2.2粗差率对比分析

由表2可知，2013年1、6月气温粗差率分别为0.3%、0.1%，其余月份为0；2013年1～6月相对湿度粗差率均在10%以下，而7～9月的粗差率分别为86.5%、95.4%、77.4%，数据较大，结合天气现象可知，数据在降水时段前后的差值较大，均在3δ以上，由此可知，降水现象对双套自动站相对湿度采集数据影响较大；2013年1～9月双套自动站气压粗差率均为0，采集数据差异度极小。

2.3一致率对比分析

由表3可知，新旧两套自动站气温、相对湿度、气压数据一致性非常好，仅气温数据在2013年1月份中有一次超出规定差值△，其他各要素数据均在规定差值△范围内。说明如果在规定差值△范围内，双套自动站数据可相互替换使用。

2.4线性拟合分析

由图1可知，新旧2套自动站气温、相对湿度、气压、降水量数据线性拟合结果非常好，相关系数r分别为0.999 96、0.997 19、0.999 57、0.996 30，由此可见，双套自动站数据在样本数量内十分接近。

图12013年1～9月温度（a）、相对湿度（b）、气压（c）、降水（d）双套站线性拟合曲线

3小结

（1） 旧站较新站来说，稳定度较高，2013年1～9月均无缺测现象。

（2） 降水现象对双套站相对湿度数据采集影响较大。

（3） 双套自动站在规定差值范围内相互替代率很高。

参考文献

[1]

胡玉峰.自动与人工观测数据的差异[J].应用气象学报，2004，15（6）：719-726.

[2] 连志鸾.自动站与人工观测记录的差异分析[J].气象，2005，31（3）：48-52.

[3] 王颖，刘小宁.自动站与人工观测气温的对比分析[J].应用气象学报，2002，13（6）：741-748.

[4] 余君，胡玉峰，刘均.我国中部地区自动站与人工站气温的差异及原因分析[J].气象，2007，33（5）：94-99.

[5] 任芝花，冯明农，张洪政，等.自动与人工观测降雨量的差异及相关性[J].应用气象学报，2007，18（3）：358-364.

[6] 沈艳，任芝花，王颖，等.我国自动与人工蒸发量观测资料的对比分析[J].应用气象学报，2008，19（4）：463-469.

责任编辑黄小燕责任校对李岩

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