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引言

西藏自動(dòng)氣象站建設(shè)自2005年開(kāi)始，至今大多數(shù)臺(tái)站已結(jié)束平行觀測(cè)期，現(xiàn)在氣候分析和氣象服務(wù)工作所用各類資料大多為自動(dòng)氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)，這就存在人工觀測(cè)資料與自動(dòng)觀測(cè)資料使用時(shí)的相互銜接問(wèn)題。本文通過(guò)分析這兩種觀測(cè)方法取得的一些氣象要素的差值規(guī)律，為氣候分析、氣象服務(wù)機(jī)構(gòu)使用人工站資料的街接問(wèn)題提供參考作用。異常差值的原因分析可供觀測(cè)人員判斷人工站和自動(dòng)站運(yùn)行狀態(tài)、儀器故障等方面提供理論上的依據(jù)。

1所用觀測(cè)資料及對(duì)比分析氣象要素的選定

1.1所用觀測(cè)資料起止時(shí)間選用西藏林芝國(guó)家基準(zhǔn)氣候站2005年1月1日～2006年12月31日人工觀測(cè)和自動(dòng)觀測(cè)逐日所選定的氣象要素。

1.2對(duì)比分析氣象要素的選定本文主要從以下四個(gè)方面來(lái)選取對(duì)比分析要素的對(duì)象：

1.2.1剃除與觀測(cè)時(shí)差有關(guān)系，及人工觀測(cè)中人為因素占主導(dǎo)的要素項(xiàng)目。如各類正點(diǎn)溫度值、2min風(fēng)向風(fēng)速等觀測(cè)項(xiàng)目。

1.2.2不考慮淺層、深層地溫的對(duì)比分析，因已有分析結(jié)果且較有規(guī)律性。

1.2.3自動(dòng)降水和蒸發(fā)項(xiàng)目因自動(dòng)觀測(cè)儀器本身正常工作的環(huán)境要求和實(shí)際情況有一定差距，加之調(diào)整儀器至最佳工作狀態(tài)困難，致使所獲觀測(cè)資料與人工站無(wú)可比性，故不選取此類項(xiàng)目。

1.2.4選取與氣候極值研究及對(duì)人民生活有較大影響的觀測(cè)要素，并盡可能消除觀測(cè)時(shí)差和人工觀測(cè)誤差的影響，使所選要素盡量準(zhǔn)確、客觀。

1.3本文所確定的對(duì)比分析要素及行業(yè)差值要求范圍根據(jù)以上四個(gè)方面的考慮，經(jīng)過(guò)篩選，本文選取以下要素來(lái)做對(duì)比分析：

1.3.1逐日10min最大風(fēng)速、風(fēng)向及出現(xiàn)時(shí)間（ffm/sdd°)

1.3.2逐日最高氣壓(Pxhpa)

1.3.3逐日最低氣壓(Pnhpa)

1.3.4逐日最高氣溫(Tx℃)

1.3.5逐日最低氣溫(Tn℃)

1.3.6逐日地面最高溫度(Dx℃)

1.3.7逐日地面最低溫度(Dn℃)

1.3.8逐日最小相對(duì)濕度(U%)

2分析對(duì)比方法

以經(jīng)過(guò)自治區(qū)氣象局信息整編科審核更正過(guò)的人工站、自動(dòng)站數(shù)據(jù)文件為基礎(chǔ)，用Excel工作表中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能做出所選要素的人工、自動(dòng)對(duì)比表，并統(tǒng)計(jì)其差值。此項(xiàng)工作量大，且須認(rèn)真，是分析工作的重要依據(jù)和前提。將相應(yīng)要素的差值各自匯總制成表格供業(yè)務(wù)工作中使用，并運(yùn)用Excel圖表制作功能繪制出各類差值的折線圖。這樣做使各類要素差值狀況直觀呈現(xiàn)，便于對(duì)比分析工作的開(kāi)展。本文在對(duì)所選要素對(duì)比分析過(guò)程中，對(duì)差值產(chǎn)生原因也做一些初步探討。特別需要指出的是：西藏各個(gè)國(guó)家基準(zhǔn)氣候站人工站逐日最高氣壓、逐日最低氣壓、逐日最小相對(duì)濕度的挑取方法自2007年1月1日起按照新的觀測(cè)時(shí)次規(guī)定有所變化，即按新規(guī)定人工站所挑逐日最高氣壓、逐日最低氣壓、逐日最小相對(duì)濕度與自動(dòng)站的觀測(cè)值非常接近，其差值基本都在允許范圍之內(nèi)。故對(duì)此三項(xiàng)要素所做的對(duì)比分析結(jié)論僅限于1953年建站至2007年1月1日之前的人工觀測(cè)資料。

3分析報(bào)告

3.1逐日10min最大風(fēng)速、風(fēng)向及出現(xiàn)時(shí)間風(fēng)速差值在±1.0m/s之內(nèi)的占95％。差值最大上下限值-1.7～2.3m/s。特殊情況：2005年6月28日風(fēng)速差值3.8是因?yàn)槿斯ふ撅L(fēng)速跡線有缺測(cè)并影響極值挑取造成。風(fēng)向差值在±45°之內(nèi)的占85％。差值最大上下限值-176°～169°。（將人工站按十六方位符號(hào)的記錄轉(zhuǎn)為中心角度參與比較）出現(xiàn)時(shí)間差值在±20分鐘之內(nèi)的占69%。±60分鐘之內(nèi)的占81%，＞±60分鐘的占19%。風(fēng)速差值較為穩(wěn)定一致，個(gè)別差值較大的原因除了采用計(jì)算方法不同的因素外，主要是人工站手工挑取時(shí)人為誤差所致。風(fēng)向差值較大是因?yàn)樽詣?dòng)站采用滑動(dòng)平均方法計(jì)算風(fēng)向，而人工站則按定時(shí)所顯風(fēng)向統(tǒng)計(jì)所得。即主要是方法不同造成。時(shí)間差值較大的原因有2點(diǎn)：

3.1.1因人工站的跡線時(shí)間與實(shí)際時(shí)間誤差在≤±20分鐘內(nèi)無(wú)須訂正而導(dǎo)致。

3.1.2一天之內(nèi)有兩段或以上次大風(fēng)速的極值較接近時(shí)，在人工站挑取的最大值有可能是自動(dòng)站的次大風(fēng)速出現(xiàn)時(shí)段?？傊?，風(fēng)速、風(fēng)向及出現(xiàn)時(shí)間這三者之間是相互影響的，分析造成差值原因時(shí)要根據(jù)以上分析要點(diǎn)綜合考慮。

3.2逐日最高氣壓±0.5hPa之內(nèi)的占97%，差值最大上下限0.9～-0.4hPa。差值為0或正值的次數(shù)占大多數(shù)，高達(dá)86%，即逐日最高氣壓自動(dòng)站觀測(cè)值普遍高于人工站所挑值，差值穩(wěn)定度較好，易于與2007年之前人工站按四次定時(shí)觀測(cè)規(guī)定挑取的逐日最高氣壓作比較。

3.3逐日最低氣壓差值在±0.5hPa之內(nèi)的占98%，差值最大上下限0.7～-0.8hPa，差值為0或負(fù)值的次數(shù)占72%，即逐日最低氣壓自動(dòng)站觀測(cè)值普遍低于人工站所挑值，且差值穩(wěn)定度較好，易于與2007年之前人工站按四次定時(shí)觀測(cè)時(shí)挑取的逐日最低氣壓作比較。特殊情況：2006年3月1日差值-1.4是因?yàn)榍耙蝗?0時(shí)人工站觀測(cè)前后氣壓有急劇下降過(guò)程，屬人工站和自動(dòng)站20時(shí)觀測(cè)時(shí)間不同步所致。

3.4逐日最高氣溫差值在±0.5℃之內(nèi)的占84%，差值最大上下限1.0℃～-0.6℃，差值為0或正值的次數(shù)占87%，即逐日最高氣溫自動(dòng)站觀測(cè)值普遍高于人工站觀測(cè)值，因自動(dòng)站測(cè)溫探頭響應(yīng)時(shí)間與人工站水銀測(cè)溫液響應(yīng)時(shí)間相比較短，故在溫度急劇上升過(guò)程及最高氣溫維持時(shí)間較短的情況下，自動(dòng)站觀測(cè)值明顯比人工站偏高。另人工站每日20時(shí)觀測(cè)最高氣溫時(shí)水銀測(cè)溫液也存在因溫度下降內(nèi)聚力加大回縮的狀況。此類情況更加使自動(dòng)站的觀測(cè)值高于人工站的觀測(cè)值。特殊情況：2005年4月26日差值-2.2是因前一日20時(shí)人工站觀測(cè)調(diào)整后至20時(shí)正點(diǎn)之間氣溫有急劇下降過(guò)程，并在當(dāng)日再無(wú)高于4月25日20時(shí)的觀測(cè)值所致。

3.5逐日最低氣溫差值在±0.5℃之內(nèi)的占99.7%，再精確至±0.2℃之內(nèi)的占97%。差值最大上下限0.7℃～-0.3℃，即逐日最低氣溫自動(dòng)站觀測(cè)值與人工站觀測(cè)值基本一致。在不考慮兩類儀器性能的前提下，主要原因與每日最低氣溫出現(xiàn)時(shí)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)有很大關(guān)系，這使得人工站響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)的儀器也能有充足時(shí)間感應(yīng)到最低氣溫值。

3.6逐日地面最高溫度差值為0或正值的次數(shù)占90%，差值在+5.0之內(nèi)的占83%，差值最大上下限13.6℃～-3.6℃。差值呈正值的原因與逐日最高氣溫的分析結(jié)論基本相同。經(jīng)分析另有2點(diǎn)因素導(dǎo)致差值過(guò)大：

3.6.1在自動(dòng)站地面溫度傳感器安裝正確的前提下，如人工站地面最高溫度表感應(yīng)部分與土壤接觸面較少，則會(huì)導(dǎo)致人工站所測(cè)地面最高溫度偏低，則差值呈較大正值。

3.6.2在自動(dòng)站地面溫度傳感器安裝正確的前提下，如人工站地面最高溫度表感應(yīng)部分與土壤接觸面較多，則會(huì)導(dǎo)致人工站所測(cè)地面最高溫度偏高，則差值接近0或呈負(fù)值。此外，地溫場(chǎng)內(nèi)的土壤也是不均質(zhì)的，其比熱、導(dǎo)熱率及其他物理特征在相鄰之處差異也很大。加之地溫上升過(guò)程較空氣溫度更加劇烈，這在地溫較高的7月、8月份更加明顯，故地面最高溫度的差值區(qū)域較大。特殊情況：2005年6月17日差值-5.1、18日差值-4.2是負(fù)值并較大，可能與人工站地面最高溫度表或自動(dòng)站地面溫度傳感器的安放不當(dāng)有關(guān)。19日差值-14.9經(jīng)分析可能是前一天20時(shí)觀測(cè)后未調(diào)整所致，人工站數(shù)據(jù)的正確性有疑問(wèn)。

3.7逐日地面最低溫度差值在±1.0℃之內(nèi)的占96%，差值最大上下限2.0℃～-1.1℃。差值穩(wěn)定性較好，原因與逐日最低氣溫差值分析結(jié)論基本相同。個(gè)別正值特別大的原因是有積雪出現(xiàn)時(shí)觀測(cè)方法不同造成。負(fù)值特別大的原因是20時(shí)人工觀測(cè)后在正點(diǎn)之前地溫急劇下降到日最低所致，此類情況多出現(xiàn)在春夏雷陣雨天氣過(guò)程之中。此外，另有2點(diǎn)因素導(dǎo)致差值過(guò)大：

3.7.1因人工站地面最低溫度表的觀測(cè)操作需要，須經(jīng)常在地溫上升過(guò)程中將地面最低溫度表從所放觀測(cè)地段收回，從而導(dǎo)致自動(dòng)站地面溫度傳感器與人工站地面最低溫度表感應(yīng)部分所接觸的土壤濕度有所不同，通過(guò)比熱、導(dǎo)熱率等因素影響地面最低溫度。

3.7.2與安放時(shí)和土壤接觸的過(guò)多或過(guò)少也有關(guān)系，這類情況的分析結(jié)論和逐日地面最高溫度基本相同。特殊情況：2005年2月28日差值-2.2是因8時(shí)觀測(cè)后有一明顯下降過(guò)程但人工站未重新讀數(shù)造成；2005年4月25日差值-4.4是因在20時(shí)人工站觀測(cè)后至20時(shí)正點(diǎn)之間地面溫度有較強(qiáng)降溫至日最低所致；2006年2月5日差值7.8是因地面最低溫度出現(xiàn)時(shí)段有積雪人工站地面最低溫度表置于雪面觀測(cè)而自動(dòng)站溫度傳感器沒(méi)有移動(dòng)所致，即觀測(cè)方法不同造成；2006年10月15日差值-7.0是因自動(dòng)站地面最低溫度缺測(cè)造成。

3.8逐日最小相對(duì)濕度差值在±10%之內(nèi)的次數(shù)占88%，差值為負(fù)值的次數(shù)占97%，差值最大上下限3%～-20%。從差值表圖上可以看出絕大多數(shù)差值為負(fù)值，極少數(shù)差值為正值者也在5%之內(nèi)，差值較大者多出現(xiàn)在夏季濕度較大的雨季。即逐日最小相對(duì)濕度自動(dòng)站觀測(cè)值普遍低于人工站所挑值，造成此狀況的原因經(jīng)分析有3點(diǎn)：

3.8.1自動(dòng)站濕敏電容濕度傳感器與人工站毛發(fā)濕度計(jì)相比較，在低濕時(shí)具有響應(yīng)時(shí)間短靈敏度高的特點(diǎn)，使之更能精確感應(yīng)最小相對(duì)濕度。

3.8.2在夏季高濕季節(jié)，因自動(dòng)站濕敏電容濕度傳感器靈敏度有所下降，造成所測(cè)最小相對(duì)濕度與人工站所挑值差值過(guò)大。

3.8.3與人工站只有4次定時(shí)觀測(cè)及挑取最小相對(duì)濕度的方法也有一定的關(guān)系。特殊情況：2005年4月26日的差值為17的原因是：前一日20時(shí)人工站觀測(cè)后至正點(diǎn)濕度急劇上升且在26日再無(wú)下降所致。

4結(jié)論

4.1通過(guò)以上分析報(bào)告得出：所選氣象要素的自動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)絕大多數(shù)符合氣象行業(yè)對(duì)自動(dòng)觀測(cè)儀器的差值要求，可以投入正常的綜合觀測(cè)業(yè)務(wù)運(yùn)行。

4.2分析過(guò)程所繪制的各類差值圖表可以形象得出這兩種觀測(cè)方法取得的一些氣象要素的差值規(guī)律，為氣候分析、氣象服務(wù)機(jī)構(gòu)使用人工站資料的街接問(wèn)題提供參考作用。

4.3文中異常差值的原因分析可為氣象觀測(cè)人員判斷人工站和自動(dòng)站運(yùn)行狀態(tài)、儀器故障等方面提供理論上的依據(jù)。