DZZ5型與DZZⅡ型自動氣象站觀測資料的對比分析

楊狄 楊振忠 陳利華

摘? ?要：本文運用粗差率、一致率、缺測率等數(shù)據(jù)對比的常見指標(biāo)，以及氣候?qū)W統(tǒng)計分析方法，對鶴崗DZZ5和DZZII型自動氣象站的觀測數(shù)據(jù)差值進行了分析，得到以下結(jié)論：（1）DZZII型自動氣象站運行的穩(wěn)定性較高;（2）夏季的降水現(xiàn)象對雙套自動氣象站相對濕地的數(shù)值影響略明顯;（3）DZZ5 型和DZZII型自動氣象站數(shù)據(jù)可以相互代替。

關(guān)鍵詞：鶴崗? 自動氣象站? 差值分析? DZZ5? DZZII

我省2004年開始使用DZZⅡ型自動氣象站觀測，隨著氣象現(xiàn)代化的發(fā)展，越來越多的自動觀測設(shè)備投入使用;DZZⅡ型自動氣象站卻不能擴充新要素。2014年起陸續(xù)使用DZZ5新型氣象站。

1? 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文選取鶴崗市、蘿北縣及綏濱縣2015—2016年的DZZ5型與DZZⅡ型自動氣象站觀測資料進行對比分析。

1.2 研究方法

主要通過一致率、粗差率、缺測率、風(fēng)向相符率、月降水百分率差值等對相關(guān)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析;之后再采用相關(guān)系數(shù)對變量之間相關(guān)程度進行統(tǒng)計，用來表征兩套自動站的相關(guān)程度。

2? 結(jié)果與分析

2.1 典型要素的差值分析

2.1.1 氣溫

根據(jù)3個國家氣象站逐月的，計算對比差值頻率，差值在±0.2度之間有80%，DZZ5的小于或等于DZZII的有71%。

在不同的臺站，月平均氣溫、月平均最高氣溫、月平均最低氣溫、月極端最高氣溫、月極端最低氣溫對比差值不同;月平均氣溫最小，極端最低氣溫最大。寒潮天氣過程中，DZZ5型比DZZII型氣溫低或兩者相等的百分率約為55%～82%;高溫天氣過程時DZZ5型小于或等于DZZII型的氣溫均值、最高最低等值為88%～100%。

挑選了兩次極端天氣條件進行對比，在低溫和高溫的時段，DZZ5新型自動站小于或等于DZZII型自動站的溫度，隨著氣溫升高差值更明顯。

差值的原因和傳感器的大小有關(guān)，DZZ5新型自動氣象站比DZZII型的溫度傳感器又大又長，在比熱相同的條件下升溫略慢，降溫也略慢，因此，DZZ5新型自動站的最高氣溫略低于DZZII型，最低氣溫略高。

2.1.2 降水

通過比較三站的261個有效數(shù)據(jù)，88%的降水量百分率差值在±8%之內(nèi)，且70%的DZZ5新型自動站降水觀測值比DZZII型自動站的數(shù)值略小。

從三站的DZZ5與DZZII的差值平均看4～5月的差值略大，原因也許是季節(jié)交替時段降水現(xiàn)象多以雨夾雪為主，且春季風(fēng)大以及安裝位置的不同也有影響。

全市各站人工觀測與自動觀測的月降水量差值正負不一，但全市平均情況是差值為負，4～5月差值略大，在降水過程比較小時差值百分率大，降水過程比較大時差值百分率小。

差值的原因是兩個雨量傳感器的算法及采樣等有一定的差異，帶來的系統(tǒng)偏差;4～5月差值較大的原因可能與于春季降水少風(fēng)大、降水的空間分布有關(guān);另外也有儀器的校準(zhǔn)和維護的原因，有的值班員對DZZII型備份站的關(guān)注度不夠。

2.1.3 地溫

從季平均地溫的差值傾向率來看，全市各層平均地溫冬、春兩季傾向率大于夏、秋季傾向率變化。與地溫的差值傾向率比較，深層地溫的傾向率略高。深層地溫的差值傾向率采用一元線性方程分析方法，且對趨勢系數(shù)進行了顯著性檢驗。根據(jù)不同深度地溫的差值傾向率分析，全市各層年及冬、春兩季平均差值均呈增大趨勢，其中0.8m平均差值略明顯，3.2m平均差值幅度較小。

造成地溫差值的原因有幾種：市電電壓不穩(wěn)定、接地線松動或不通， 地溫變送器內(nèi)線路短路，地溫場地高低不平、草生長不均勻，強降水部分地方積水，或者地溫傳感器安裝時與土層貼合不好，有空隙等。需要值班員善于發(fā)現(xiàn)問題并認(rèn)真巡視儀器。

2.1.4 氣壓

三個臺站的月平均本站氣壓DZZ5型比DZZII型偏高0.2hpa，根儀器安裝地點有關(guān)，室內(nèi)外的大氣環(huán)境略有偏差，另外DZZII型的氣壓傳感器上面，后面是否有雜物，通風(fēng)口是否通暢等需經(jīng)常查看。

2.1.5 濕度

兩套自動站的露點溫度差值變化范圍在-1.9～2.1℃之間，兩套自動站的水汽壓差值變化范圍在- 2.2～ 2.4hPa之間，兩套自動站的相對濕度差值變化范圍在- 3%～ 4%之間，高分子濕敏電容，在長期高濕環(huán)境中性能下降，是否及時維護、除塵都是差值增大的主要原因。

2.1.6 風(fēng)向風(fēng)速

2分鐘平均風(fēng)速差值變化在- 1.4～ 2.3m/s之間，平均差值0.03m/s;2分鐘風(fēng)向相符率為79%。 10分鐘平均風(fēng)速差值變化在- 0.9～ 1.6m/s之間，平均差值0.02m/s;10分鐘風(fēng)向相符率為84%。最大風(fēng)速差值變化在- 1.1～ 1.5m/s之間，平均差值0.08m/s;最大風(fēng)向相符率為82%。極大風(fēng)風(fēng)速差值變化在- 1.2～1.6m/s之間，平均差值0.1m/s;極大風(fēng)風(fēng)向相符率為74%。

2.2 DZZ5新型自動氣象站和DZZII型自動站的一致率情況

DZZ5與DZZII型自動氣象站的壓、溫、濕要素的一致性較好，除相對濕度有一次差值超標(biāo)外，其它均在合理范圍。可見此雙套自動氣象站資料是可以互相代替的。

2.3 DZZ5新型自動氣象站和DZZII型自動站的缺測率情況

在5、10月DZZ5新型自動氣象站的溫、壓、濕的缺測率均為0.03和0.02;DZZII型自動氣象站在5月氣溫缺測率為0.02，可見DZZII型自動站相比DZZ5略穩(wěn)定些。

2.4 DZZ5新型自動氣象站和DZZII型自動站的粗差率情況

2月和5月的氣溫粗差率為0.1%和0.2%;1月氣壓的粗差率為0.07%;相對濕度3-8月的粗差率分別為0.1%、0.3%、0.3%、0.3%、0.5%、0.9%，參考當(dāng)時的天氣條件分析得出：夏季降水對濕度值影響較大。

2.5 DZZ5新型自動氣象站和DZZII型自動站的相關(guān)情況

通過圖1可知，DZZ5新型自動氣象站和DZZII型自動站的相關(guān)程度很高，相關(guān)系數(shù)r分別為0.9997、0.9980、0.9979、0.9971，可見雙套站氣象資料可替代性比較高。

3結(jié)論

研究結(jié)果顯示：大部分要素差值較小，降水時相對濕度粗差率略大，原因可能與高濕的環(huán)境下儀器性能有下降關(guān);檢驗中基本都符合相應(yīng)的規(guī)范要求。

具體結(jié)論如下：

1、與DZZ5新型自動站比較，DZZII型自動氣象站運行的穩(wěn)定性較高;

2、夏季的降水現(xiàn)象對雙套自動氣象站相對濕地的數(shù)值影響略明顯;

3、DZZ5 型和DZZII型自動氣象站數(shù)據(jù)可以相互代替。

參考文獻

[1] 中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2003.

[2] 王柏林，王經(jīng)業(yè)，任芝花等，固體降水自動化觀測實驗[J].氣象科技，2009（2）：97-101.