上虞新型自動站儀器運行分析

摘 要：該文通過對2013年6月到2014年3月新型自動站的溫度、氣壓、濕度、降水等數據與現行自動站數據進行對比分析，對新型自動站各儀器的運行情況進行評判。通過分析發現：現用站和新型站氣溫的變化一致性較好，氣溫低且日較差小時，兩者基本吻合，氣溫高且日較差大時，兩者差值出會在0～0.3 ℃之間變化；現用站的相對濕度低于新型站；兩者本站氣壓走勢基本一致，差值在0.2～0.4 hPa之間，現用站的旬降水小于新型站。進而得到新型站已經具備“三性”，可取代現用站用于大氣探測業務中的結論。

關鍵詞：氣象要素 對比分析 新型自動站 運行分析

中圖分類號：TP217 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（b）-0175-02

隨著氣象現代化的發展，地面氣象觀測近年來也在迅速的變革。為進一步提升地面氣象觀測的自動化水平，2013年5月17日上虞區氣象站安裝了DZZ4型新型自動站（以下簡稱新型站）。為了分析判別新型站是否充分體現了觀測數據的準確性，儀器的運行情況是否良好，特與現用ZQZ-CⅡ型自動站（以下簡稱現用站）進行對比分析。

1 氣溫

1.1 數據分析

從2013年6月到2014年3月現行自動站的氣溫觀測資料中抽取四天的氣溫資料，分別代表了不同的氣溫變化范圍，分別是10月4日，8月6日，6月2日7時至3日8時，8月9日7時至10日6時。10月4日代表14.0 ℃～24.6 ℃的氣溫變化，8月6日代表28.6 ℃～40.1 ℃的氣溫變化，6月2日至3日代表≤20 ℃的氣溫變化，8月9日至10日代表>30 ℃的氣溫變化。

資料分析氣溫的變化一致性較好，偏差小，離散點少，兩線基本吻合。升溫時，兩者變化趨勢一致，但現用站溫度稍高于新型站；溫度變化平緩時，離散較小，一致性較高；降溫時，兩者變化趨勢一致，但現用站降溫的幅度稍多于新型站。兩者4天的氣溫差值在0～0.3 ℃之間。氣溫低且日較差小時，兩者基本吻合，最大差值僅0.1 ℃。氣溫高且日較差大時，兩者差值出會在0～0.3 ℃之間變化。

1.2 方差分析

在顯著性水平α=0.05下，用F檢驗現用站與新型站觀測數據有無顯著差異。樣本方差分別為S2x和S2y，χ為現用站觀測資料；y為新型站觀測資料，兩個樣本相互獨立，服從正態分布。

nχ和ny為樣本，n1=n2=24，樣本方差S2x=11.99，

S2y=11.77，總體方差δ2χ=11.49，δ2y=11.28。

H0：δ2χ=δ2y H1：δ2χ>δ2y

F=S2x/S2y=1.02

F0.05（23，23）=0.96

當δ2χ>δ2y時，F≤F1-α（n1-1，n2-1）或F≤F1-α（n1-1，n2-1）為拒絕域，0.96≤F=1.02不在拒絕域內，所以接受假設，認為兩者總體具有方差齊性。

回歸方程：y=0.336x+15.633

R2：R2=0.4797

同樣方法對另外三日的氣溫資料進行檢驗，均認為兩總體具有方差齊性，并列出回歸方程（見表1）。

從以上四個選定日氣溫的方差分析中可以說明，現用站的氣溫與新型站的氣溫觀測資料均無顯著差異。

2 相對濕度

2.1 數據分析

相對濕度資料取8月12日，6月15日，8月8日，10月7日四天的觀測值，分別代表不同的相對濕度取值區間進行點圖分析，8月12日代表21%～70%，6月15日代表71%～97%，8月8日代表32%～83%，10月7日代表90%～95%。

從數據資料分析無論在低濕還是高濕時，新型站的相對濕度均高于現用，且當濕度>90%時，新型站測得的濕度更高。當濕度<50%時，現用站測得的濕度更低。濕度中常時，兩者差值較小。雖然兩者變化趨勢基本一致，但離散性明顯。

2.2 方差分析

與氣溫分析類似，將兩種樣本資料進行方差分析，得出表2。

從表2可以看出，四個選定日現用站和新型站的相對濕度方差分析均無顯著差異。

2.3 誤差分析

造成相對濕度偏差的主要原因有以下幾點：（1）新型站和現用站的濕度傳感器分別在兩個百葉箱中，新型站在東邊，現用站在西邊，兩者相距4 m。安裝環境的不同對于溫度影響不大，但對于濕度的影響還是不容忽視的。（2）濕度傳感器自身誤差造成的偏差。

3 氣壓

3.1 數據分析

與氣溫和相對濕度相似，氣壓資料選取6月18日，8月17日，9月24日15時至25日14日，10月3日的本站氣壓資料進行分，分別代表了不同的氣壓區間，4日內本站氣壓資料變化在996.0～1020.3之間。

分析資料得出現用站和新型站兩者走勢基本一致，兩者差值在0.2～0.4 hPa之間，且現用站總高于新型站。

3.2 方差分析

與前面兩個要素的分析方法一樣，將兩個樣本資料進行方差分析，得出表3。從表3中可以看出，現用站觀測的本站氣壓值與新型站觀測值也無顯著差異。

3.3 誤差分析

造成本站氣壓差值的原因主要有以下幾點：（1）兩者高度不同引起的差異，現用站氣壓表海拔高度為6.4 m，新型站海拔高度為7.6 m，1.2 m的高度差對氣壓的影響在0.1～0.2 hP。（2）現用站的氣壓傳感器安裝在室內，新型站的氣壓傳感器安裝在室外，室內外環境不同造成兩者氣壓差異。（3）氣壓傳感器自身造成的誤差。

4 降水分析

4.1 表格分析

因冬季降雪加蓋，故利用2013年6月至10月上旬和2014年2月下旬至3月的每旬的累積降水量進行分析（表4）。從表4中可以看出，現用站的旬降水小于新型站。兩者旬差值在0.2至32.3之間，如10月上旬。經綜合分析發現，當日降水量較小時，兩者相差較小，旬差值亦小。當旬內某日降水量較大時，如10～月7日日降水量373.4 mm，兩者當日降水量相差就較大，該旬旬雨量亦相差較大。

4.2 誤差分析

現用站與新型站雨量傳感器相同，經分析導致兩者相差較大的原因有3點：（1）降水空間分布不均勻引起的誤差。同一觀測場內降水也是不均勻的。（2）濺水誤差。因雨勢較大，承水器向外濺的雨水和地面上向承口器濺的雨水所造成的誤差。盡管在儀器設計和安裝上采取了一系列的措施，但遇到大到暴雨時，濺水誤差仍是不可避免的。（3）風造成的誤差。

5 結論

（1）現用站和新型站氣溫的變化一致性較好，偏差小，離散點少，氣溫低且日較差小時，兩者基本吻合，氣溫高且日較差大時，兩者差值出會在0～0.3 ℃之間變化。

（2）現用站的相對濕度低于新型站。即高濕時新型站測得的濕度更高；低濕時，現用站測得的濕度更低。

（3）兩者本站氣壓走勢基本一致，差值在0.2～0.4 hPa之間，且現用站總高于新型站。

（4）現用站的旬降水小于新型站。當日降水量較小時，兩者相差較小，旬差值亦小。兩者旬降水量相差較大的原因是該旬內某日降水偏差大所致。

（5）經以上綜合分析，新型站完全可用于大氣探測業務中。

參考文獻

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