自動氣象站正點草面溫度觀測數據跳變分析

2014-07-07 02:44:08劉博文馬永林方曉斌楊鳳瓊

中低緯山地氣象 2014年2期

關鍵詞：風速

李燕，劉博文，馬永林，方曉斌，楊鳳瓊

(1.云南省楚雄州氣象局，云南楚雄 675000;2.云南省氣象臺，云南昆明 650034)

1 引言

在冬季進行自動氣象站地面測報數據質量控制時，在晴好天氣，日落—日出的時段內，草面溫度會經常出現跳變的情況，運行測報軟件，進入“數據維護”、“格檢審核A文件”，則提示:草面溫度“相鄰前后兩時次的變化異常”。草面溫度跳變的情況各自動氣象站都會出現，若只從各時次的數據變化看，則易被認為是疑誤數據和錯誤數據，本文對此問題進行分析。

2 冬夏及白晝草面溫度不連續變化統計特征

將2013年1月、7月草面溫度跳變情況進行統計，如表 1、表 2。

表1 1月草面溫度不連續變化情況統計

由表1統計得出，冬季1月份，統計的10個站點中，有9個站點出現草面溫度跳變現象。18—21時為日落前后時段，有7個站點出現跳變現象。06—09時為日出前后時段，有6個站點出現跳變現象。10—17時為白天，無日出和日落的變化，有1個站點出現跳變現象。22—次日05時為夜間，有9個站點出現跳變現象。出現跳變現象的各時次及前后時次無天氣現象。

由表2可知，夏季7月份，統計的10個站點中，有4個站點出現草面溫度跳變現象。18—21時為日落前后時段，有3個站點出現跳變現象。06—09時為日出前后時段，有0個站點出現跳變現象。10—17時為白天，有2個站點出現跳變現象。22—次日05時為夜間，有1個站點出現跳變現象。出現跳變現象時各時次內多有天氣現象。

表2 7月草面溫度不連續變化情況統計

3 草面溫度出現跳變原因分析

在觀測使用的氣象儀器完好，經檢測和檢定儀器性能正常的情況下，觀測到的氣象要素數據為正確數據，若某一正確數據發生變化時，其它一個或幾個氣象要素數據也會發生變化，某個氣象要素數據的變化與其它要素的變化有緊密的聯系，而不是孤立的變化。直接影響草面溫度的氣象要素有日照、天氣、云量、風。下面從這幾個氣象要素的變化來分析草面溫度的變化。

3.1 日照變化與草面溫度變化分析

18—21時、06—09時為日落和日出時段，由于太陽高度角的變化，會使太陽輻射增加和減弱，從而使近地層的空氣溫度即草面溫度發生變化。從表1看出，日落和日出時段，10個站點有8個站出現草面溫度跳變現象，出現次數最多的站點有24次，對應跳變時次和前后時次無天氣現象。

由表1統計得出，冬季(1月)日落和日出時段草面溫度跳變出現頻繁。夏季出現頻次很低，見表2。由于冬季為干季，天空晴朗無云，夜間輻射冷卻劇烈，近地層空氣溫度較低，白天和夜間近地層空氣溫度差值大，日出后升溫較快，日落后降溫也快，故在日落和日出時段草面溫度出現跳變。夏季為濕季，天空云量較多，夜間輻射冷卻沒有冬季強烈，白天和夜間近地層空氣溫度差值沒有冬季大，日出和日落后升溫和降溫速度沒有冬季快，在日落和日出時段草面溫度很少出現跳變情況。

3.2 天氣變化與草面溫度變化分析

從表2統計得出，草面溫度出現跳變現象較少，夏季(7月)草面溫度出現跳變時次多有天氣現象。將表2統計出的7月出現跳變站點在跳變時次對應的天氣情況及云量變化統計于表3。

表3 7月草面溫度跳變對應天氣現象或云量

夏季為濕季，多雷雨天氣出現，夏季草面溫度出現跳變的情況較少，若出現跳變，有雷雨天氣出現或天空云量的變化，見表3。有降水和雷暴天氣現象出現，將會使近地層空氣溫度下降。白天，云量增加會遮蔽陽光照射，使近地層空氣溫度下降;云量減少，有陽光照射，使近地層空氣溫度上升。夏季草面溫度出現不連續變化是由于天氣變化和天空云量的變化造成的。

3.3 風速變化與草面溫度變化分析

由表1統計得出，冬季(1月)夜間(22—05時)，10個站點中，有9個站點出現草面溫度跳變現象，出現次數最多的站點有11次，跳變時次及前后時次無天氣現象，見表1。由表1統計看出，冬季夜間出現草面溫度跳變現象較多，且無天氣變化影響。

3.3.1 草面溫度跳變與風速變化特征根據表1所列，隨意選取表中4個站點夜間 (22—05時)任一時次草面溫度跳變時次及前后時次草面溫度觀測數據和10 min風速對應時次的風速觀測數據，作曲線圖，如圖1-4。

由圖1-4看出，草面溫度出現跳變時次，10 min風速的變化趨勢和草面溫度的變化一致，當風速增大時，草面溫度升高，當風速減小，草面溫度降低。

3.3.2 風速變化與草面溫度跳變分析由圖1-4看出，草面溫度隨風速的增大上升，風速減小下降。草面溫度傳感器安裝在距地6 cm高度處，并與地面大致平行，草面溫度為近地層空氣溫度。冬季為干季，天氣多晴朗無云，夜間因輻射冷卻，近地層空氣溫度較低，因地面長有草層，由于草層的覆蓋作用，會極大的阻止地面向空中放出長波輻射，草層下的地表溫度相對較高，從而使貼地層的空氣溫度也較高。由于風是空氣運動產生的氣流，若突然起風或風速突然增大，地表上的暖空氣會進行流動，由于暖空氣密度相對較小，會作上升運動，使近地層或更高層的空氣溫度升高，風速越大，暖空氣上升速度越快，到達的高度越高，使草面溫度升高。若風速減小或無風，會減緩地表暖空氣的上升運動速度，或無暖空氣作上升運動，由于冷空氣密度相對較大，空中的冷空氣還會作下沉運動，風速越接近靜風，近地層溫度就越低，使草面溫度降低。