自动观测与人工观测差异的初步分析

利用2001—2005年我国700个地面自动气象站与人工平行观测期间的数据, 对自动与人工观测的气温、气压、相对湿度、地表温度、风速风向、降水量进行了差异分析, 统计了两种观测之间的对比差值、百分误差和风向相符率。 对各要素观测差异在全国的分布特点进行了分析, 并检验了气温自动观测对气温资料连续性的可能影响。 结果表明:自动观测与人工观测各气象要素均存在一定的差异, 但大部分地区各要素的差异都在自动站误差允许范围之内; 造成差异的原因是多方面的, 包括仪器本身存在缺陷及观测方法不一致等。各要素自动观测与人工观测差异在全国的分布特点各不相同, 同一要素在不同的气候背景条件下差异大小不一致; 如果要将人工观测数据与自动观测数据连续使用, 还要检验自动观测与人工观测序列是否有显著性差异, 并进行均一性订正。 自动站的使用对年气温序列有一定影响, 总体差异不显著, 但当自动观测与人工观测气温合并使用时, 应进行均一性检验。     

自动观测替代人工观测对气象要素资料均一性的影响分析及订正

利用t检验法对青海省海西所属7个站气温、气压、相对湿度、平均风速、0~320cm地温年平均值序列进行显著性检验;在人工与自动观测资料对比差值分析的基础上,建立人工与自动观测要素间的回归方程,对年序列差异显著的要素进行回归订正和效果对比分析。结果表明,自动替换人工观测对海西7个站各气象要素年平均值序列均一性产生了不同程度的影响,多个站多个要素不连续;统计人工与自动观测要素资料月平均对比差值,用一元线性回归法进行订正,订正后的序列基本消除了自动观测替换人工观测的差异,实现了观测资料的均一性和延续性。      

自动观测与人工观测地面温度的差异及其分析

使用我国在人工观测向自动观测转变时原基本 (准) 站的平行对比观测及2005年基准站平行观测的地面温度资料, 进行了自动站观测与人工观测地面温度资料在日、月、年不同时间尺度上的差异分析。用最大似然率检验方法检验地面温度月值的均一性, 对自动观测影响地面温度均一性的程度进行了初步研究。分析结果表明:全国自动观测地面温度日平均值比人工观测高0.54 ℃。地面温度、地面最高温度、地面最低温度年对比差值大于0.0 ℃以上的比例分别为80.3%, 58.2%, 92.2%, 绝大多数站自动观测地面温度的年平均值比人工观测值高。自动与人工观测地面温度日差值从北到南逐渐减少, 45°N以北的黑龙江及内蒙古北部、新疆大部地区是自动与人工观测地面温度日差值平均最大的地区。自动观测与人工观测地面温度的差异在日、月、年的时间尺度上均表现为冷时段比暖时段的差异大, 北方冬季差异最为明显。其主要原因是在北方冬季有积雪时, 自动观测的地面温度是雪下温度, 比原人工观测的雪上温度明显偏高, 如果无积雪影响, 两种仪器观测的差异并不明显, 差值来源于两种仪器和场地差异的共同结果。非均一性检验表明:在北方地区地面温度产生非均一性的主要原因是自动站观测的变化; 而在南方地区, 自动观测的改变对地面温度非均一性影响不大。北方有积雪时, 观测的地面温度不能表现真实的地面温度, 因此, 在使用时要特别注意。     

自动站与人工观测常规气象要素差异对比分析

利用青海省海西州所属气象站人工与自动平行观测资料,统计分析气温、气压、相对湿度、风要素观测差异,探讨差异产生的原因。结果表明:自动站与人工观测常规气象要素均存在一定的差异,自动站气温、风普遍高于人工站观测值,气压、相对湿度自动站观测大多低于人工观测值,没有一个站各要素偏差都在评估允许范围内的;观测仪器结构与观测原理的不同、观测时空差异、观测方式的不同是造成偏差的主要原因。     

内蒙古自动站与人工观测数据差异对比分析

利用2006年内蒙古自治区共36个自动站和人工站平行观测资料,对观测得到的气象要素进行了统计和评估。通过分析气温、气压、相对湿度、风等要素的对比差值及其标准差、对比差值的频次分布和空间分布等,探讨自动站与人工观测数据差异的可能原因。结果表明：内蒙古自动观测与人工观测各气象要素均存在一定的差异,对所有台站平均而言,其差异均在自动站差值允许范围之内。产生差异的原因：观测仪器结构与观测原理差异、观测时空差异、观测方式差异等,在将人工观测数据与自动观测数据连续使用时,需要根据当地情况进行适当订正,以确保资料的连续性。     

自动观测与人工观测数据差异的初步分析

利用2004—2007年内蒙古地区50个地面自动气象站与人工平行观测期间的数据,对自动与人工观测的气温、相对湿度、地表温度进行了差异分析,统计了两种观测之间的对比差值。对各要素观测差异在全区的分布特点进行了分析。结果表明:自动观测与人工观测各气象要素均存在一定的差异,但大部分地区各要素的差异都在自动站误差允许范围之内;造成差异的原因是多方面的,包括仪器本身存在缺陷及观测方法不一致等。     

自动与人工观测气温差异偏大的原因及影响分析——以143个国家基准站为例

利用143个国家基准站2002—2010年自动与人工逐日平行观测资料进行对比分析,评估自动观测与人工观测气温的差异,着重分析两者存在的较大差异及其发生原因,并利用惩罚最大t检验（PMT）方法结合台站元数据中自动观测仪器变化信息,客观评价自动观测对气温序列均一性的影响。结果表明：(1) 51.29%、54.14%、67.18%的自动观测日平均、日最高、日最低气温大于人工观测值,差值在±0.2℃之间的百分率分别为78.8%、63.1%、60.9%,平均对比差值分别为0.05、0.09、0.15℃,标准差为0.14、0.22和0.15℃,各气温要素的差值、绝对差值和标准差随自动观测时间的增长并无明显的增大或减小的趋势,且空间分布各有不同;(2)通过对对比差值、绝对差值、标准差的分类比较、逐步筛选发现,少数台站自动与人工观测值差异较大,对于采集自同一传感器的不同气温要素,平均、最高、最低气温的差值表现也不尽一致。经PMT检验,在平均气温、最高气温和最低气温的绝对差值最大的20个站中分别有35%的台站的月平均气温序列、35%的台站的月平均最高气温序列和25%的台站的月平均最低气温序列由于自动观测仪器变化引起序列的非均一;(3) 分析认为：温度传感器检定更换而导致的仪器示值误差变化会造成自动与人工观测对比差值跳变,而温度传感器或数据采集器等电子元器件的零点漂移会导致自动观测气温严重偏离人工观测值,这两种因素会导致自动与人工观测气温差异偏大,也是自动观测仪器变化导致气温序列产生非均一断点的可能原因。建议加强自动观测数据的监测与质量控制,增加观测仪器检定示值误差订正,并采取硬件、软件补偿等方法,实现温度零点补偿,尽可能地减小或消除仪器误差,提高自动观测资料的准确性。     

南澳遥测自动气象站与人工观测数据对比

用对比分析的方法,对南澳县气象局2007年1～12月份自动观测(遥测)与人工观测数据进行比较,指出造成遥测和人工观测数据差异的原因主要是:仪器的工作原理不同、观测方式不同、采集数据时间不同、仪器性能敏感性不同、人工观测读数误差.提出在使用自动站观测资料时,应充分考虑仪器更换前后的变化,需要进行适当订正,以保证资料的连续性和可靠性.     

自动站与人工站观测记录的差异分析

应用石家庄2001年5月～2002年3月城区自动站和2003年1～5月CAWS600自动站的观测资料,分别与同步的常规人工站观测资料对比分析。从它们感应器件和测值原理的不同、观测时间的差异、天气条件的影响等方面,分析了观测记录差异形成的原因。对城区自动站与人工站气温观测记录差值进行统计学分析认为,该测温差值的形成与气象要素有一定关系,以此为据建立了统计学差值订正方程,经统计检验和2003年4～5月的实际检验均效果显著。自动站与常规站观测记录的差值分析表明。自动站虽有许多需要完善的地方,但现用仪器所测数据,其差值基本都在允许范围内或略超出允许范围,能满足日常业务使用。在观测时间的统一性上自动站优于人工站。     

四川自动与人工观测气温的差异分析

利用四川135个站自动与人工第2年平行观测气温资料,就自动与人工观测的气温的差异、引起差异的原因进行了分析。结果表明:气温各项目的自动观测比人工观测平均偏高,平均差值基本在0.2℃以内;气温、日最高、日最低的自动与人工观测比较,差值在±0.2℃之间的分别占58.71%、51.58%、62.68%,自动与人工观测值一致的分别占15.07%、12.16%、14.78%;自动与人工观测气温之间的对比差值存在明显的日变化,无明显的季节性和地域性差异;两种观测体制在观测时间上、观测方式上、测温传感器安装位置上,以及感应元件和测温原理的不同、仪器误差、热滞效应,都会造成观测结果出现差异。      

四川自动与人工观测气温的差异分析

利用四川135个站自动与人工第2年平行观测气温资料,就自动与人工观测的气温的差异、引起差异的原因进行了分析。结果表明：气温各项目的自动观测比人工观测平均偏高,平均差值基本在0．2℃以内;气温、日最高、日最低的自动与人工观测比较,差值在±0．2℃之间的分别占58．71％、51．58％、62．68％,自动与人工观测值一致的分别占15．07％、12．16％、14．78％;自动与人工观测气温之间的对比差值存在明显的日变化,无明显的季节性和地域性差异;两种观测体制在观测时间上、观测方式上、测温传感器安装位置上,以及感应元件和测温原理的不同、仪器误差、热滞效应,都会造成观测结果出现差异。     

自动与人工观测数据的差异

该文概述了造成自动观测与人工观测数据差异的各种原因，其中包括仪器的测量原理与观测方法不同，观测时间和空间不同，采样方式与算法不同，观测时次不同等等。通过对比分析基本气象要素，如气压、气温、地温、风向风速、降水、湿度等的两种观测数据，认为自动气象站的观测结果更接近大气中的实际情况。自动站对气压、气温和风向风速的观测有明显的优势，但在雨量累计量的测量和高温高湿下的湿度测量效果不理想。     

陕西2005年自动气象站观测资料质量评估分析

2005年,陕西省第二批37个自动站进行第二阶段平行观测(即以自动站观测为主,人工观测为辅),为评估自动站和人工站仪器间的差异,有利于换型后资料的连续使用,按照中国气象局规定的评估方法,对陕西省2005年37个自动站资料评估分析。1评估依据和方法参加评估的数据文件为自动站观测     

图里河国家基准气候站CAWS600-S型自动气象站观测数据资料均一性分析

利用历史数据对安装CAWS600-S型自动气象站后所获得的年平均气温、年平均气压、年平均风速、年平均地面温度进行均一性分析。主要运用要素逐年变化曲线、统计分析、对比数据分析等方法进行检验,结果未发现自动站年平均气温、气压、风速与历史记录存在显著性差异,可以与人工观测的历史数据进行合并应用。而自动站年平均地面温度与人工观测数据存在较大差异,在资料应用时应注意区别。     

自动与人工观测降雨量的差异及相关性

利用全国627个基准、基本站2005年自动与人工雨量业务观测资料, 分析了业务上自动与人工观测的降雨量的差异以及引起差异的原因, 并分析了自动观测与人工观测的降雨量的相关性。结果表明:自动观测比人工观测的日降雨量平均偏高0.12 mm, 标准差为0.70 mm, 相对偏高1.42%。627个站中, 80%的站自动与人工观测的年降雨量差值在5%以内; 近4%的站年降雨量差值在10%以上。年降雨量相对差值较大的站, 其年降雨量均较小。空间采样差、20:00 (北京时) 定时观测中人工与自动观测时间的不一致以及其他突发事件均会导致自动与人工测量的日降雨量的差异, 甚至显著差异。由于观测仪器不同引起的降雨测量系统误差差别, 导致自动与人工观测降雨量的系统偏差。自动观测与人工观测的日降雨量呈线性相关, 相关系数为0.9988。     

陕西自动观测与人工观测相对湿度差异分析

利用陕西省97个地面自动气象站和人工站相对湿度观测数据,研究人工观测与自动观测相对湿度对比差值的大小,对比差值的日、月变化规律以及与所在气候区域的关系,同时研究影响对比差值大小的主要原因。结果表明：自动观测比人工观测的日平均相对湿度平均偏低2.28%,对比差值的标准差为3.07%,自动站与人工站对比差值地域差异不明显,但存在日、月际变化;观测时间不一致并不是造成自动站与人工站日、月平均值差异的主要原因,其大小主要与相对湿度大小有关。7.5%的自动站月平均相对湿度有与历史长序列月平均值相比有显著性差异。     

平原气象站观测资料序列分析

平原气象站为拟迁站,按照中国气象局的要求,对平原气象站资料进行观测资料序列区域一致性和均一性分析,表明：受城市化综合影响,1981年后相对湿度和风速区域一致性较差;2005年开始的人工站改自动站观测和环境变化对观测资料的均一性无影响,观测资料的均一性较好。     

宁夏自动站与人工观测气温的差异对比分析

利用2003—2004年宁夏17个自动站和人工站的气温平行观测资料,进行了对比差值及其均方根、标准差、粗差率和一致率等方面的对比分析,并对自动站观测气温序列进行了显著性检验。结果表明:由于观测原理、时次、方式等方面的不同,造成了两种仪器的气温偏差有明显的日变化,季节性和地域性差异不明显,自动站观测气温与历史序列无显著性差异。虽然自动站有很多人工站无法比拟的优越性,但两者之间的偏差较大,特别是白天,偏差幅度超过±0.2℃,离正常业务使用有一定的距离,所以需要一定时间的平行观测,对其数据序列进行均一性分析和客观订正,使其在天气预报和气象服务工作中更好地发挥作用。     

自动观测与人工观测相对湿度比对分析

为了确定现有相对湿度自动观测与人工观测数据是否具有可比较性以及它们之间的偏差情况,利用全国保留人工观测的8个国家基准气候站2007—2013年的自动与人工观测相对湿度的整点资料进行比对分析,结果表明:自动气象站相对湿度的观测结果系统性低于人工观测结果,且随着相对湿度增加,两者系统偏差增大,系统偏差为-5.69%~-0.1%,标准偏差为2.02%~4.71%;夏季自动观测与人工观测相对湿度的差异最大且与环境风速有关,在低风速下自动观测与人工观测差异较大,随着风速增大,差异逐渐减小;气温对相对湿度观测也有一定影响;两类观测逐小时数据未见明显的时间差异;自动观测与人工观测相对湿度偏差,清晨相对湿度较高时高湿地区台站偏差较大,下午相对湿度低时偏差较小。     

酸雨自动观测与人工观测对比试验研究

选取2021年1月—2022年5月乌鲁木齐市国家基本气象站、2021年1月—2022年12月伊宁国家基本气象站以及2020年4—12月、2021 年1—8月、2022 年3—5月喀什国家基准气候站的酸雨观测数据共计206条,开展自动和人工酸雨观测对比试验,分析pH值和电导率（K值）之间的差异。研究结果表明：（1）在pH值和电导率的一致性方面,乌鲁木齐气象站和喀什气象站电导率的一致性明显大于pH值的一致性,乌鲁木齐气象站电导率和pH值数据均具有显著的线性正相关性,喀什气象站的电导率数据显示有较高的线性相关性,而pH值的相关性则具有中等线性相关性,而在伊宁气象站pH值和电导率的相关性都相对较弱;（2）在平行比对相关性方面,乌鲁木齐气象站的pH值和电导率的人工观测和自动观测结果具有较好的相关性,而喀什气象站的pH值人工观测和自动观测结果的相关性较差,伊宁气象站的降水的pH值和电导率的人工观测结果也与自动观测结果相关性较差;（3）人工观测和自动观测结果之间的差异可能是多种因素综合影响的结果,其中包括采样方式和观测方法的不同,以及观测时间的差异等,人工观测受制于观测人员的经验和操作水平,而自动观测则更加精确和稳定,此外,观测时间的不同也可能导致观测结果的差异,自动观测可以实时监测,避免了漏采或误采现象。