一次自動站風速異常記錄的分析與處理

李海川等

摘要

通過結合溫度、濕度、天氣現象等氣象要素實際情況對滄州市國家一般氣象站一次自動站風速異常記錄進行分析，探討造成故障原因，給出觀測員相應的解決辦法，從而提高設備穩定運行率和數據可用率。

關鍵詞自動站；風速；異常記錄；解決方法

中圖分類號S163+.7文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）06-01619-01

AbstractAn analysis of wind abnormal records by national ordinary station of Cangzhou was conducted through combining meteorological elements， such as temperature， humidity and weather phenomena. The reasons of the fault were discussed， and the corresponding solution to making equipment run steadily and improving data availability were put forward.

Key words Automatic weather station； Wind speed； Abnormal record； Solution

地面氣象觀測中的風是兩維矢量（水平運動），用風向和風速表示。隨著現代化進程的加快，自動站風速為自動觀測項目。滄州市國家一般氣象站為自動站，測風速儀器為EL15-1/1A杯式風速傳感器，是響應快、啟動風速低的光電子風速計，感應部分由3個輕質錐形風杯組成，能在整個工作范圍內提供良好的線性，直到風速達60 m/s。附著在中心不銹鋼軸上的截光盤隨軸旋轉，每轉動一圈，切割紅外光束14次，從而由光電晶體中產生出一個脈沖鏈[1]。輸出的脈沖速率與風速成正比，加速時的響應比減速時的響應快，所以平均速度會過高地估計實際的平均風速[2]。筆者在此通過對自動站風速數據的分析、與人工站風速數據的對比以及與鄰站數據的對比分析，確定自動站風速數據異常，并提出相應的處理建議，為觀測員在實際工作中發現異常、處理異常記錄提供幫助。

1 資料與方法

資料來源于滄州市、泊頭和青縣3個氣象站的風速資料。風速觀測項目采用北京時，以20：00為日界，而非24：00，即自前一日20：01起至當日20：00止屬于當日。以1 s為步長，求3 s滑動平均值，即瞬時風速；以1 s為步長，求1和2 min滑動平均值，2 min滑動平均值即定時風速；以1 min為步長，求10 min滑動平均值，最大風速從10 min平均風速值中選取[3]。我國自動站技術性能要求風速分辯力為0.1 m/s，測量范圍為0～60 m/s，嚴重超出測量范圍的視為野值，判斷為異常。

2.2與人工站風速比較

通過值班員仔細觀察人工站風杯與自動站風杯轉動情況發現，人工站風杯偶爾轉，但自動站風杯卻始終不轉。自動站啟動風速比人工站風杯啟動風速小，應該比人工站風杯更靈敏，風速小時自動站風杯轉而人工站風杯不轉是正常情況，但反過來人工站風杯轉時自動站風杯不轉認為異常。

變化范圍為61%～79%，可見滄州氣象站氣溫明顯低于其他站，而相對濕度卻高于其他站。經過分析當天的天氣條件，

滄州氣象站天氣現象有霜、結冰、輕霧。根據李玉娥等研究指出在氣溫低、濕度大、風速小、并伴隨雪或雨夾雪、霧或輕霧等天氣現象時，分析風杯可能被凍住；因濕度大，空氣中的水汽在傳感器上凝結，進入縫隙，隨著溫度下降，且也有一段時間的靜風配合，凝結的液態水凍結，最后使風杯凍住[4]。處理方法是可立即放倒風桿將凍結物清除，盡快使記錄恢復正常。

2.3.2

啟動風速偏大。自動站風傳感器的啟動網速應該小于等于0.3 m/s，通過觀察人工站風杯與自動站風杯情況，人工站風杯偶爾轉動時自動站風杯不轉動，判斷不轉動的原因是風速達不到風傳感器的啟動風速。分析原因此風速傳感器是2012年5月30日檢定完畢，經過一段時間的使用，轉動部件與靜止部件之間的縫隙被污垢所堵塞，造成轉動不靈活，風杯轉動摩擦較大，使軸承出現磨損情況，使得啟動風速過大，出現風速大時有風速，風速小的時候沒有風速的現象[5]。應該進行儀器清潔、維修或更換風速傳感器送回廠家修理。

2.4記錄處理

根據規范規定，當風速缺測風向正常時，風向亦按缺測處理，所以J文件中23：19～07：46風向風速分鐘數據全部缺測處理，A文件中24：00～07：00的2 min和10 min風向風速缺測，經判斷不影響日極值，日極值從實有記錄中挑取，該日4次、24次風速不做日平均并進行備注。

3結論

通過結合溫度、濕度、天氣現象等氣象要素對風速異常記錄的分析，探討造成故障的可能原因，給出解決辦法。觀測員一定要有責任感，加強對自動站觀測數據的監控和分析能力，認真做好傳感器巡視工作，及時發現問題，解決問題，避免記錄長時間異常，提高設備穩定運行率和數據可用率。

參考文獻

[1]

李黃.自動氣象站實用手冊[K].北京：氣象出版社，2007：22-23.

[2] 國家氣象局氣候監測應用管理司.氣象儀器和觀測方法指南[M]. 北京：氣象出版社，1992.

[3]中國氣象局.地面氣象觀測規范[S].北京：氣象出版社，2007

[4] 李玉娥.保定、易縣自動站風杯凍結的氣象條件分析[J].陜西氣象，2010（3）：24-25.

[5] 梁興文，黎練垣.自動氣象站風向風速傳感器故障的排查[J] .廣東氣象，2008，30（5）：5.