東勝國家基本氣象站雙套自動站資料對比分析

摘要基于東勝區國家基本氣象站2013年1～9月氣溫、相對濕度、氣壓、降水量等小時數據，對新舊兩套自動站數據進行對比分析，利用缺測率、粗差率、一致率、線性擬合等方法，分析出降水時段雙套自動站相對濕度采集數據粗差率較大，但數據仍在規定差值以內，綜合各有關分析結果可知，舊站相對新站來說運行較為穩定，雙套自動站數據在規定差值范圍內可相互替換使用。

關鍵詞雙套自動站；資料；對比分析

中圖分類號S163+.7文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2015）05-182-03

作者簡介呼群（1986- ），女，蒙古族，內蒙古鄂爾多斯人，助理工程師，在讀碩士，從事氣象資料分析工作。

收稿日期2014-12-22

自20世紀70年代中期，我國開始無人自動站研發，第一批國家級臺站自動氣象站于2000年1月1日起正式投入業務運行。截至目前，全國已有2 423個國家級氣象觀測站、數萬個區域自動氣象站，大大增加了地面氣象觀測資料的時間密度以及提高了資料的精度與質量。目前已有許多學者研究了自動站與人工觀測各要素數據的差異[1-6]，如氣溫的差異[3-4]、平行觀測期間降雨量的差異及相關性[5]、蒸發量觀測的對比分析[6]等。這些研究從不同角度對不同要素分析論證了自動站資料的可用性。但現有的地面氣象觀測業務仍然存在不足之處，如單套運行的自動站因傳感器基點漂移或電磁干擾等造成要素觀測值異常，缺少同要素正常數據的對比，不能及時發現設備和數據異常，導致錯誤觀測數據長時間存在難以發現或直接傳輸到預報服務環節，造成不必要的損失；自動站正式運行后，實現自動觀測的氣象要素，對應的人工器測項目設備并在、觀測并存，并沒有起到減少觀測員大量工作量的目的。在臺站建設兩套自動氣象站，通過“雙套站”業務運行，在提高觀測數據的完整性、可靠性基礎上，逐步減少人工器測項目，減少觀測員重復勞動，推進觀測員向資料分析員、質量控制員和儀器維護員的角色轉換。以東勝國家基本氣象站為例，現使用無錫廠DZZ4型自動站和華云CAWS600型自動站，已經雙套采集數據7個月，將所有數據進行科學地對比分析，將有力地提高采集數據的質量以及對疑誤數據的判別能力。筆者在此利用該氣象站2013年1～9月氣溫、相對濕度、氣壓、降水量等小時數據，采用粗差率、一致率等方法，對新舊2套自動站數據進行對比分析。

1資料與方法

1.1數據來源

所使用數據均來自東勝國家基本氣象站，此站位于鄂爾多斯市東勝區，海拔高度為1 463.1 m，由于自動站采集要素多達16種，特選取溫度、氣壓和相對濕度3個要素代表2套自動站采集數據特點，將此三要素進行對比，找出共性和差異特點。

1.2研究方法

1.2.1標準差。對比差值月標準差能反映雙套自動站觀測值偏差的離散程度。設對比差值的標準差為δ，X為月均偏差，Xi則為第i雙套自動站測量的差值，具體計算公式為：δ=1nni=1（Xi-X）21/2。

1.2.2粗差率。粗差率是指DZZ4型自動站與CAWS600型自動站測量結果的對比差值、月均差值的平均值這兩者的差值的絕對值超出標準差的3倍。如果有單次測量值即|Xi-X|>3δ，則要剔除數據，再次依據公式計算δ，此時需要引起注意的是剔除數據的數目等于粗差次數，即粗差率=粗差次數/觀測樣本數×100%。粗差率則能反映雙套自動站之間的異常偏差。

1.2.3一致率。

一致率是指差值在定值內的數據個數與總樣本數的比值。真實值=新自動站數據±允許器差①、真實值=舊自動站數據±允許器差②、定值Δ=①-②=±2允許器差。

2結果與分析

2.1缺測率對比分析

由表1可知，2013年1月新站氣溫、氣壓、相對濕度數據缺測率分別為0.67%、0.94%、0.80%，2013年5月新站氣溫、氣壓、相對濕度數據缺測率均為0.53%，2013年7月新站氣溫、氣壓、相對濕度數據缺測率分別為0.53%、1.20%、0.53%，而舊站在1～9月運行過程中均無缺測，說明舊站相對新站運行較為穩定。

2.2粗差率對比分析

由表2可知，2013年1、6月氣溫粗差率分別為0.3%、0.1%，其余月份為0；2013年1～6月相對濕度粗差率均在10%以下，而7～9月的粗差率分別為86.5%、95.4%、77.4%，數據較大，結合天氣現象可知，數據在降水時段前后的差值較大，均在3δ以上，由此可知，降水現象對雙套自動站相對濕度采集數據影響較大；2013年1～9月雙套自動站氣壓粗差率均為0，采集數據差異度極小。

2.3一致率對比分析

由表3可知，新舊兩套自動站氣溫、相對濕度、氣壓數據一致性非常好，僅氣溫數據在2013年1月份中有一次超出規定差值△，其他各要素數據均在規定差值△范圍內。說明如果在規定差值△范圍內，雙套自動站數據可相互替換使用。

2.4線性擬合分析

由圖1可知，新舊2套自動站氣溫、相對濕度、氣壓、降水量數據線性擬合結果非常好，相關系數r分別為0.999 96、0.997 19、0.999 57、0.996 30，由此可見，雙套自動站數據在樣本數量內十分接近。

圖12013年1～9月溫度（a）、相對濕度（b）、氣壓（c）、降水（d）雙套站線性擬合曲線

3小結

（1） 舊站較新站來說，穩定度較高，2013年1～9月均無缺測現象。

（2） 降水現象對雙套站相對濕度數據采集影響較大。

（3） 雙套自動站在規定差值范圍內相互替代率很高。

參考文獻

[1]

胡玉峰.自動與人工觀測數據的差異[J].應用氣象學報，2004，15（6）：719-726.

[2] 連志鸞.自動站與人工觀測記錄的差異分析[J].氣象，2005，31（3）：48-52.

[3] 王穎，劉小寧.自動站與人工觀測氣溫的對比分析[J].應用氣象學報，2002，13（6）：741-748.

[4] 余君，胡玉峰，劉均.我國中部地區自動站與人工站氣溫的差異及原因分析[J].氣象，2007，33（5）：94-99.

[5] 任芝花，馮明農，張洪政，等.自動與人工觀測降雨量的差異及相關性[J].應用氣象學報，2007，18（3）：358-364.

[6] 沈艷，任芝花，王穎，等.我國自動與人工蒸發量觀測資料的對比分析[J].應用氣象學報，2008，19（4）：463-469.

責任編輯黃小燕責任校對李巖