气象观测和仪器装备

日本的气象观测工作已有一百多年的历史。近十余年来由于国际和国内气象业务和服务的需要,气象观测体制在逐步调整,观测设备和观测方法也随时代的进展而发生了某些变化。现将日本当前气象观测和仪器装备情况分以下几方面作简要介绍。一、地面气象观测 1.测站的种类和观测项目 (1)国家观测站现有162个国家气象观测站,其中包括53个机场气象站。另外还有4所为防止水害和为农业服务的测站。国家站分成两类:一类为通报观测站;一类为气候站。通报观测分定时和临时两种。定时通报观测项目有:气压、气温、露点温度、     

无雪压观测仪器时的应急办法

观测雪压要用体积量雪器或称雪器,但是在没有这两种仪器的时怎么办呢?在2003年1月6日的雪压观测中笔者采用雨量简代替称雪器进行雪压观测,从理论上和操作上看均是可行的。具体操作是将雨量筒(器口)垂直向下插入雪中直到地面截取雪     

地基与星载仪器观测大气臭氧总量分析

本文选取多个臭氧总量观测站点,采用"三重制约法"分别对下列3组仪器观测臭氧总量数据进行统计分析,解算出不同观测资料的误差标准差,进而对比研究各种仪器的精度特征:1)1996~2003年期间地基WOUDC(World Ozone and Ultraviolet Radiation Data Centre)观测网络仪器(包括Brewer、Dobson和Filter臭氧测量仪)与星载TOMS(Total Ozone Mapping Spectrometer)和GOME(The Global Ozone Monitoring Experiment)仪器;2)2004~2013年期间WOUDC与星载OMI(ozone monitoring instrument)和SCIAMACHY(scanning imaging absorption spectrometer for atmospheric chartography)仪器;3)2004~2013年期间地基SAOZ(Système D’Analyse par Observations Zénithales)与星载OMI和SCIAMACHY仪器。结果表明,1996~2003年期间TOMS V8和GOME观测精度相当,分别为7.6±2.8 DU/46(其中,7.6±2.8 DU为所分析站点观测资料的平均精度及其标准差,46为站点数目)和7.6±1.5 DU/46。TOMS V8观测精度优于TOMS V7(8.5±3.0 DU/46),验证了前者对后者有所改进。2004~2013年期间OMI和SCIAMACHY在WOUDC地基站点观测精度接近,分别为6.6±1.4 DU/21和6.0±1.6 DU/21。SAOZ地基仪器精度为8.4±3.6 DU/8。对于3类WOUDC地基仪器,Brewer站点观测资料的平均精度最优(7.9±3.3 DU/12),Dobson次之(8.7±2.3 DU/19),Filter最差(14.7±4.0 DU/15)。相比于卫星,3种地面仪器观测平均精度较差(10.5±4.3 DU/46),这主要是由于Filter精度较差引起。中国境内的瓦里关(Brewer)、香河(Dobson)和昆明(Dobson)3个地基站点仪器观测精度均较优,分别为7.8 DU、6.7 DU和6.6 DU。尽管不同站点之间存在一定差异,但整体来说,地基与卫星仪器在中国境内3个站点观测臭氧总量吻合较好。     

微量振荡天平法与激光散射单粒子法在气溶胶观测中的对比试验研究

观测气溶胶质量浓度的仪器基于多种不同的测量原理,为比对不同仪器观测结果的差异,使用两种仪器TEOM-1405s(微量振荡天平原理)和GRIMM180(激光散射单粒子原理),于2011年11月9日—2013年6月30日在广州番禺大气成分观测站开展PM10/PM2.5/PM1的同步比对观测试验。将观测结果配合同期气象要素进行分析,结果表明:GRIMM180的运行稳定性明显好于TEOM1405s,TEOM1405s的错误多由干燥器、夹管阀相关故障引起,出错百分比分别在33%和15%以上,其测值小于GRIMM180的数据占总观测量的53.5%。两种仪器观测气溶胶质量浓度存在一定差异,但两者随时间变化的趋势一致,测量的PM10/PM2.5/PM1的相关系数均高于0.60,两种仪器观测的PM1和PM2.5的统计拟合斜率接近于1,分别为0.99和1.04,而PM10为1.31。TEOM1405s统计的平均值、均方差和极大值等均偏大于GRIMM180,特别是PM10的结果明显偏高;而极小值均小于GRIMM180。综合认为PM2.5的一致性相对较好,但在高相对湿度情况下,两仪器观测的PM2.5差异(PMT-G)绝对值较大,主要集中在风速0~2 m/s的静小风期间。结合气象因子分析,推测两种仪器测值的差异成因,一方面可能与TEOM1405s考虑了半挥发性物质的补偿相关,另一方面可能与GRIMM180的除湿模块效果不佳以及气溶胶密度假设与实际差异较大,在高湿度、静小风等气象条件下两种仪器的响应与性能相关。      

山西省自动与人工酸雨观测数据对比分析

利用山西省5个酸雨观测站自动和人工测定的pH、电导率等数据进行分析,评估两种观测方法的结果差异。结果表明：平行观测期间5个站降水采样情况正常,自动观测降雨次数缺测率为3.6%,仪器全年无故障运行时间达到99.0%。就pH测量而言,研究期间人工观测的非酸雨(pH>5.6)次数占比为86.9%,低于自动观测结果(91.5%)。人工观测值和自动观测值相对pH偏差在20%以内的观测次数占比为91.25%。电导率K值测量,两种方法相对偏差在20%以内的观测次数占比64.1%。5个观测站中电导率的人工与自动观测线性相关性明显高于pH。总体来说,仪器运行较为可靠,但平行观测期间人工观测值与自动观测值仍存在一定差异,建议延长平行观测时间。     

瓦里关大气本底观象台CO2、CH4观测过程的质量控制

以中国大气本底基准观象台的温室气体(CO2、CH4)观测仪器为例,从仪器运行的稳定性和各级标准气体标定两个方面介绍了温室气体观测数据的质量控制方法.结果表明,瓦里关大气本底台的CO2、CH4观测仪器运行稳定,观测数据具有很高的精确度和可信度.经过严格质量控制的温室气体实时测量数据报送到世界气象组织下属的温室气体数据中心,成为各国科学家分析欧亚大陆温室气体本底浓度的主要依据.     

测定日照时数的仪器

一、一般情况地面气象台站测量日照时数以小时为单位,取一位小数。世界气象组织l971年颁发的《气象仪器和观测指南》(第四版)中,推荐了四种日照观测仪器:(a)康培司托克(聚焦式)日照计,这种日照计是利用太阳     

观测仪器和百叶箱的变化对地面气温观测值的影响 及其原因分析

在未来的几年来,中国几十年以来一直使用的地面人工气象观测系统将全部被自动观测系统所取代,观测系统的变化(对气温观测而言,主要是感应器的变化和百叶箱的变化)导致气象要素观测值的系统偏差将是不可避免的。检测地面自动观测与人工观测的地面气温的差异,并分析产生这种差异的原因,对于分析我国气温时间序列的均一性,科学合理使用我国长期气候序列进行气候变化研究具有重要的科学意义,同时对于改进我国地面自动观测系统,减少观测值的系统误差,具有重要的业务应用价值。选取在同一观测场观测、具有同种防辐射百叶箱、不同感应仪器的人工和自动两种地面气温观测系统所获取的5个国家基准站的平行观测资料,分析了不同时间尺度(小时、日、月)的观测和统计值的差异,揭示了两种系统获得的气温测值的偏差,并分析了产生这种偏差的原因,近似估算了仪器精度、仪器灵敏度、太阳辐射和红外辐射等影响因子导致的偏差值。观测仪器的变化对气温测值有较明显的影响,日、月、年平均气温相差0.2左右,太阳辐射对不同仪器的影响不同是主要原因,同时,两种仪器存在0.1左右的系统观测误差,对环境温度变化的敏感性的差异也可引起一天中的不同时段存在0.1—0.15的差异。通过对3个台站不同百叶箱、相同仪器的对比观测试验资料的分析,表明从总体上看,百叶箱的变化对气温观测值的影响不大,但玻璃钢百叶箱内的气温对环境气温变化较木质百叶箱更灵敏。     

地面气象观测仪器的清洁与日常维护

正1地面气象观测仪器的使用要求在使用地面气象观测仪器时,必须要满足以下五个方面的要求:(1)观测仪器需要达到满足规定的测量范围、时间响应速率、测量精确度和测量灵敏度的范围之内。(2)观测仪器的性能需要能够长期的保持稳定,观测仪器标尺或者其关系曲线的年变率都应该低于在相关标准所规定允许的测量误差范围以     

几种常规测风仪器的更换对观测值的影响

1.前言 1970年前后,风速测量仪器更换为4杯型(鲁滨逊风速表)、3杯型和风向风速计(风车型风向风速计)。如果比较一下由这些风速仪器得到的风速观测值,则和疾风日数(风速10m/s以上)的历年变化一样,观测仪器的系统误差是明显的。可是和歌山地方气象站的疾风注意报基准值(12m/s)主要使用当时四杯型仪器测得的资料,为了推定这个值相当于目前使用风车型风向风速计进行观测多大的观测值而进行了这种调查。结果表明:用4杯型仪器测得的12m/s大体相当于现用风车型风向风速计     

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。     

加强仪器使用维护,提高仪器观测质量

地面气象观测项目包括目力观测和仪器观测两大类,本文想就如何提高仪器观测质量提出一些粗浅看法,供大家参考。 器测包括有温湿度、气压、风、降水、日照、蒸发、地温等项目,这些气象要素的变化,全靠仪器来反映,而这些仪器大部分都安置在观测场内,因此如何保持观测场地符合要求,观测仪器符合技术标准,检定合格(不使用超检仪器),性能良好,安装准确,定期对仪器进行检查和清洁维护,使之运转正常,这对于提高仪器观测中的质量,对记录保持“三性”具有重要的意义。 从历次测报质量检查情况看,广大台站同志对观测记录都能以实事求是的态度,认真对待每次观测、每个数据。但对于场地仪器定期检查和清洁维护方面往往忽视,如××站毛发     

国外地球同步轨道气象卫星成像观测模式发展分析

经过多年的发展,国外气象卫星从定时开展全圆盘观测逐步发展到定时全圆盘观测与灵活的区域观测相结合的灵活机动观测模式。定时全圆盘观测主要用于支持大尺度天气系统追踪,数值预报应用以及气候数据集建设;区域观测主要是充分发挥新一代卫星成像仪器时间空间分辨率的优势,开展1000~2000km尺度天气系统,尤其是中小尺度快速变化的对流系统和台风的监测,为天气分析和预警服务。选取有代表性的新一代静止气象卫星两类成像仪器,以采用长线列二维扫描成像机制的美国GOES-R成像仪/欧洲MTG成像仪和采用焦平面成像机制的韩国气象海洋卫星海洋水色仪作为典型光学成像类仪器,讨论其灵活成像模式,以期为我国第二代静止气象卫星风云四号的观测模式优化提供参考。     

WUSH-RZ日照仪与暗筒式日照计观测日照时数的比较

利用深圳国家基本气象站WUSH-RZ日照仪与暗筒式日照计的日照时数资料进行统计分析,结果表明:(1)由于两种观测仪器的日照时数统计方式不同,将日照仪的日照数据按10分法换算后,两者差值为0.26 h/d,与两种仪器观测的感光阈值特征相符;(2)日出时段两者差值为-1.8min/h,日落时段两者差值为4.2 min/h,在其他时段,差值在-0.6~2.4 min/h之间;(3)两种资料的差值随云量的增加逐渐增大;差值随能见度的增加逐渐增大;温度≤25℃时,两种日照资料的差值随温度升高的趋势变化较小,当25℃时,两种观测资料的差值随温度升高的趋势变化较大。     

建站至2016年四川气象台站元数据变动特征分析

利用四川现有156个国家级气象台站历史沿革数据,统计分析了沿革内容05～11项(台站位置、观测仪器、观测要素、周围障碍物、观测时制、观测时间、守班情况)变动情况。结果表明:从建站到2016年,四川气象台站05～11项变动总次数为42588次,平均每站变动273次,其中观测要素和仪器占变动总数的88%。观测仪器变动主要发生在1953、1960、1980、2003、2013、2015年,各观测仪器变化趋势接近,风速风向仪器变动最为频繁。四川省共有132个台站发生过迁站,迁移总数264次,占站点总数的85%,建站初期迁移台站较多,迁移距离一般较近,而2010年后迁移次数呈上升趋势,距离相对较远。      

探空温度观测与ERA-interim再分析资料的对比分析

在观测资料同化系统中,探空资料是重要的资料之一。为了解探空温度观测资料的误差特征、合理使用观测,选用欧洲中心再分析场为参照场,针对从国家气象信息中心资料库中检索到的探空资料,按着仪器类型和太阳高度角统计探空温度观测资料的平均偏差和均方差。统计时段分别为夏季(2014年6—8月)和冬季(2014年12月—2015年2月)两个季节。统计结果显示,检索到的全球探空站总数约有680个,使用的探空仪共有三十多种(有仪器标识)。其中约275个探空站使用Vaisala系列探空仪,90个探空站使用中国上海生产的探空仪,约80个探空站使用美国生产的探空仪。不同类型的探空仪器在不同太阳高度角,探空温度观测相对欧洲中心再分析场的偏差差别很大。而有些探空仪器无论是平均偏差(一般低于0.5℃),还是均方差都较小,且随太阳高度角变化不大;有些探空仪器探测温度偏差较大(在高层绝对值大于2℃)。     

我国风云四号气象卫星与日本Himawari-8/9卫星比较分析

从观测仪器种类、观测波段设置、观测时空分辨率、仪器灵敏度、仪器定标精度、数据服务能力等六个方面比较和分析了我国风云四号(FY-4)试验星与日本Himawari-8/9卫星的水平和差距。从观测仪器种类方面来看,Himawari-8/9卫星只装载了辐射成像仪(AHI),FY-4试验星除装载一台与AHI性能基本相当的扫描辐射成像仪(AGRI)外,更将首次在静止轨道上同时实现红外干涉式高光谱探测和闪电探测;观测波段设置方面,FY-4试验星搭载的AGRI与Himawari-8/9 AHI基本相当;时空分辨率方面,AHI略优于AGRI;仪器灵敏度方面,AHI和AGRI在发射波段基本一致,AHI在反射波段明显优于AGRI;仪器定标精度方面,AHI和AGRI基本相当;数据服务能力方面,FY-4试验星仍然采用传统的卫星直接广播和借助通信卫星转发两种模式,而Himawari-8/9以互联网云服务为主,可按需灵活调配服务内容和性能且运维成本较低。     

自动站与人工站气压记录分析评估

利用2005年1月至12月凭祥站自动与人工第二年平行观测气压资料,就自动与人工观测气压的差值及引起差异的原因进行了分析。结果表明:(1)自动观测气压值比人工观测气压值,日平均值普遍偏低0.3～0.4hPa。日最低气压在5～6月高温期差值最大,有时可达到1.3 hPa。(2)自动与人工观测气压的差值具有明显的日变化和季节变化。(3)自动与人工观测气压值主要分布在0.3～0.4hPa之间,在业务规定允许误差范围内(4)人工操作不当读数误差;观测时间不一致;仪器性能误差;自动观测在高温状况下的非线性以及其他原因均会导致自动与人工观测气压产生差异。     

引起降水量观测误差因素分析及对策

我国目前气象台(站)在观测场设置的测量降水仪器有雨量器、蒸发用的雨量器、虹吸(遥测)雨量计.它们的下垫面、场地相同,且仪器之间仅差几米,但有时量得的降水确有差异.排除仪器故障和观测有误等原因外,还有一些导致降水量差异的原因.     

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.