新型自動站人工觀測日照與自動日照時數的對比分析

陳天陽 歡樂希·沙比提 苗運玲

摘?要：為了能夠掌握人工觀測和自動觀測的差異，本文主要利用新疆烏魯木齊市達坂城區氣象局新型自動氣象站2019年1-6月份的暗筒式日照計觀測（人工觀測）和光電式數字日照計觀測（自動觀測）日照時數資料進行對比分析。

關鍵詞：新型自動站;日照時數;人工觀測;自動觀測

1 資料與方法

資料來源于新疆烏魯木齊市達坂城區氣象局，測量日照儀器有：暗筒式日照計（以下將“使用暗筒式日照計觀測”稱為“人工觀測”，將該儀器觀測獲得的數據稱為：“人工日照”），還有光電式數字日照計（以下稱為“自動觀測”，將該儀器觀測獲得的日照數據稱為：“自動日照”;二者安裝在同一觀測場內，相距1米，測量環境一致;資料選取2019年1月—6月（說明：新疆烏魯木齊市達坂城區氣象局安裝光電式數字日照計時間為2019年1月，從1月1日起開始正常觀測，資料完整，自動觀測和人工觀測進行平行觀測）。

2 人工觀測日照與自動日照時數的對比分析

2.1 逐月觀測數據對比分析

烏魯木齊市達坂城區氣象局2019年1-6月的人工觀測日照值均比自動觀測日照值要高。其中，差值最大的月份為5月份，人工觀測日照值要比自動觀測日照值多24.7h，4月份次之，人工觀測值比自動觀測值多20.3h;差值最小的月份為1月份，人工觀測值比自動觀測值多1.1h;1-6月人工觀測累計值比自動觀測累計值多82.6h。通過圖1分析可知，2019年1-6月的人工觀測日照和自動日照時數呈正相關性，兩者之間的相關系數為0.9949，達到了顯著性檢驗水平。

2.2 不同季節下人工觀測日照與自動日照時數對比分析

因為干濕季節對不同日照觀測方法的測量的誤差也有所區別。在這里選取烏魯木齊達坂城區氣象站2019年1月和6月的人工和自動兩種日照觀測方法獲取的觀測數據進行對比分析。2019年1月份，發現有18d人工觀測日照值偏多于自動觀測日照值，有1d無光照天氣，人工觀測值和自動觀測值均為0，有12d自動日照觀測值要對于人工觀測值。1月份逐日人工觀測值和自動觀測值的差值處于-1.6～1.5h之間，平均差值為0.003h;2019年6月份，發現有18d人工觀測日照值偏多于自動觀測日照值，有1d無光照天氣，人工觀測值和自動觀測值均為0，有12d自動日照觀測值要對于人工觀測值。6月份逐日人工觀測值和自動觀測值的差值處于-1.2～5.1h之間，平均差值為0.66h。總體來看，6月份逐日人工觀測值和自動觀測值之間差值要比1月份的差值要大。也就是說夏季人工觀測和自動觀測值之間的差值要比冬季大得多。

2.3 日出和日落時的人工觀測與自動觀測值對比分析

在日出時段，人工觀測日照時數值普遍要高于自動觀測日照值，而在日落時段，人工觀測日照時數值均低于自動觀測日照值。

3 人工觀測日照與自動日照差值原因分析

3.1 工作原理不一樣

光電式數字日照計的工作原理是憑借測量總輻射以及散射輻射獲取太陽直接輻射輻照度，結合直接輻射輻照度的大小給出有無日照的電平信號。影響太陽直接輻射輻照度的測量會對其測量的精度產生直接影響。暗筒式日照計主要是太陽光借助于儀器上的小孔射入筒內，使涂有感光劑的日照紙上留下感光跡線，以此來對當天日照時數進行計算。因而，影響暗筒式日照計記錄準確性的原因除了會受安裝標準、環境條件造成影響之外，還會受儀器的性能、操作方法、天氣條件、日照紙以及所用藥品的質量等因素影響，進而和自動觀測日照存在差異。

3.2 采樣方式有區別

光電式數字日照計時間的分辨率為1min，至少10s對光電感應器件采樣1次，1分鐘最少采集6次，以采樣時的日照來闡述該分鐘的總體日照情況;暗筒式日照計觀測日照的記錄最小單位是0.1h，因為兩種者采樣方式的區別也會對測量結果帶來一定的影響。

3.3 不同天氣條件的影響

兩種觀測方式的觀測靈敏度還環境、季節以及濕度等條件的影響。在晴朗少云陽光充沛的條件下，因為云少、薄且濕度小，對太陽輻射削弱作用較弱，到達地面的太陽輻射就強，所以人工和觀測日照記錄就是連續的，但因為兩者的感光閾值、采樣方式的差異，使得起始、結束時間存在偏差。自動日照儀器能夠較好的對日照記錄進行反映，但人工統計時時常會受人為因素的影響，使得人工觀測比自動觀測偏大。

4 結論

（1）2019年1-6月的人工觀測日照值均比自動觀測日照值要高。其中，差值最大的月份為5月份，人工觀測日照值要比自動觀測日照值多24.7h，差值最小的月份為1月份，人工觀測值比自動觀測值多1.1h。

（2）干濕季節對不同日照觀測方法的測量的誤差也有所區別。夏季人工觀測和自動觀測值之間的差值要比冬季大得多。

（3）在日出時段，人工觀測日照時數值普遍要高于自動觀測日照值，而在日落時段，人工觀測日照時數值均低于自動觀測日照值。

（4）雖說人工觀測日照和自動日照時數觀測存在一定的差異，但是二者也存在相關性。2019年1-6月的人工觀測日照和自動日照時數呈正相關性，兩者之間的相關系數為0.9949，達到了顯著性檢驗水平。

（5）造人工日照觀測數據和自動觀測數據之間差異是多方面造成的，涉及到儀器的工作原理、觀測方式、天氣狀況等各類因素。

參考文獻：

[1]高青芳，范宜構，陳雪芹.暗筒式日照計常見差分析[J].氣象科技，2009，37（4）：511-512.

[2]趙世軍，劉西川，高太長.日照計發展現狀及前景分析[J].氣象水文海洋儀器，2011，28（2）：96-99.

作者簡介：陳天陽（1992-），男，漢族，新疆人，本科，助理工程師，從事氣象工作。