海南省自动站气温观测资料评估及气候订正研究

通过海南省16个气象台站2004～2005年自动站与人工并行观测气温资料的对比分析,根据相关标准对海南省自动站气温资料进行了评估.分析表明:海南省自动站与人工观测气温的偏差有日变化和季节差异.产生偏差原因有观测仪器的系统性偏差、观测仪器对气温变化响应的灵敏度、观测时间的差异、太阳辐射对观测仪器的影响等.建立了海口自动站与人工观测气温值之间的经验换算关系,为气候资料的前后连续性使用提供了订正的思路和方法.     

四川省自动气象站与人工站观测数据对比分析

本文利用四川省基本(准)站的自动观测和人工观测资料,对2004年对比观测期间的温度、降水进行了统计分析.结果发现:94.5%的台站人工站与自动站的气温对比差值在误差(±0.2℃)允许的范围内,并且64.1%的台站自动站观测的气温比人工站偏高;自动站与人工站的降水量的差异与气温的差异比较起来明显比气温大,且71.8%的台站自动站的降水量比人工站偏多.     

自动站与人工站气温观测资料分析

通过对河南省65个自动站在2年平行观测期间人工站与自动站气温（平均、最高、最低）观测资料的差值平均值、差值标准差进行综合分析,得出以下结论：自动站观测值比人工站观测值整体偏低,但差值集中在-0．4～0．4之间。所以自动观测代替人工观测后,对河南省气温长期观测资料的序列没有太大的影响。排除引起数据变化异常的主、客观原因后,自动站与人工站气温观测资料一致性良好。     

四川省自动气象站与人工站观测数据对比分析

本文利用四川省基本(准)站的自动观测和人工观测资料,对2004年对比观测期间的温度、降水进行了统计分析。结果发现:94.5%的台站人工站与自动站的气温对比差值在误差(±0.2℃)允许的范围内,并且64.1%的台站自动站观测的气温比人工站偏高;自动站与人工站的降水量的差异与气温的差异比较起来明显比气温大,且71.8%的台站自动站的降水量比人工站偏多。     

气温要素与人工观测记录的对比分析

对藤县2007年8月至2008年7月12个月自动站与人工站气温观测资料进行对比分析,找出仪器改变对气温数据产生的影响差异.     

观测时间对自动气象站和人工气象站气温资料的影响分析

自动气象站(简称自动站)和人工气象站(简称人工站)气温资料的差异分析对自动站使用后与原来人工站气温资料的衔接有重要的意义。在诸多分析自动站和人工站观测资料差异的文章中,认为观测时间的不一致是造成二者差异的主要原因之一。汉中国家基准气候站自2003年运行地面自动观测     

自动站与人工站常规气象要素的对比分析

对比分析陕西省6个基准站2003—2005年自动站和人工观测的气压、气温和相对湿度,并对自动站观测的资料进行显著性检验。结果表明:自动站的气压和相对湿度观测值普遍低于人工观测值,偏差大都超出允许范围;气温月际变化不一,偏差基本在允许范围内,多数自动站观测值高于人工观测值,且夏季比冬季明显;自动站观测的气压、气温、相对湿度的月平均值与历史序列中的气压、气温、相对湿度无显著性差异。     

自动站与人工观测气温的对比分析

根据2000年自动站和人工观测气温资料, 对两种气温序列进行了对比分析, 以了解仪器改变对观测数据产生的影响以及为换型后数据的连续使用提供科学依据。结果表明:除个别地区以外, 自动站与人工观测气温偏差都在允许范围之内或略超出允许范围, 季节性和地域性差异不大; 由于自动站温度传感器灵敏度高, 所以在日出日落、日气温最高和最低时与人工观测偏差较大; 自动站观测气温与历史序列无显著性差异。自动站可以用于业务, 但需进行一定时间的平行观测, 尤其在西北及高山站更为必要。     

青海省自动站与人工观测气温的对比分析

根据青海省4个代表站2006-2008年人工和自动站观测的气温资料,对气温资料进行了对比分析并探讨了两者差值形成的原因,以了解仪器改变对观测数据产生的影响以及为换型后数据的连续使用提供科学依据。结果表明：两种观测方式观测的气温虽然有一定的差异,但自动站与人工观测气温偏差都在允许范围之内或略超出允许范围。由于自动站温度传感器灵敏度较高,日出后到日落前气温变化剧烈时偏差较大。     

衡阳地区自动站与人工观测站气温对比分析

利用衡阳站、常宁站、南岳高山站2004—2006年自动与人工平行观测资料,运用相关分布、对比差值等分析方法,研究了自动站与人工站气温的差异性及变化特点。结果表明:自动气象站与人工站气温值的稳定性均很好,未出现大的系统性偏差。衡阳自动站以偏低为主,南岳高山和常宁自动站则以偏高为主。在气温较低的地区或时间段,自动站与人工站气温值相等出现几率更大。对比差值在逐时变化中表现出"单峰型"分布特征,最大值出现在11时,最小值出现在20时。影响对比差值大小变化的主要因素是气温的变化幅度,这种反应存在一定的滞后性,同时这种变化也是非对称性的,对比差上升增速要大于其下降的减速。衡阳站、南岳高山站气温对比差值,月平均误差范围小,达到《地面气象观测规范》要求。常宁自动气象站气温以偏高为主,温差变化大,特别在春、夏季部分月份表现更为明显。     

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。     

大连自动站与人工站观测数据的差异对比分析

利用2005—2006年大连自动气象站与人工站观测的温度、气压、降水、相对湿度、0 cm地温和风速风向等资料,对其差值、粗差率、一致率和风向相符率等进行对比分析。结果表明：自动站与人工站气温、本站气压、降水和0 cm地温观测差值较小,其准确度能够满足日常业务使用;而相对湿度、10 min与2 min风速和风向相符率观测差值较大,距离正常业务使用有一定的距离。因观测数据采集方法不同、感应器所处的环境不同、观测仪器原理不同、观测样本不同、观测时间的差异和人为因素的影响是造成对比观测差异的主要原因。     

江苏省自动站与基础站降水观测资料质量分析

以江苏省2006年夏、秋季自动站降水资料为例,对逐时、逐日自动站降水进行对比和统计分析。为降低资料插值过程中的不确定性,对插值方法进行了修正。由南京、扬州、无锡和常州基础站降水资料与相应自动站降水修正资料的对比可以发现,弱降水事件的发生频率高,且无论对于5mm／hvX内的逐时降水还是10mm／dvX内的逐日降水,自动站与4个基础站均有显著差异,因此对江苏省自动站降水资料进行系统订正具实际意义。另外,对阵性降水和锋面降水的分析发现,无论降水量级大小,基础站降水大于自动站降水的几率高,因此有必要进一步对自动站网的建设进行完善。由于自动站与基础站有一定的差异,建议对自动气象站的资料质量进行系统的评估。     

集合均方根滤波同化地面自动站资料的技术研究

模式地形与观测站地形高度差异一直是地面资料同化面临的棘手问题,合理的同化方案能够将地面自动站资料有效的同化到中尺度数值模式中。本文首先采用Guo et al.(2002)的方案实现了在WRF模式中应用集合Kalman滤波方法同化地面自动站资料;然后对方案进行调整,对10 m高度风场、2 m高度位温、2 m高度露点和地表气压进行同化。通过均方根误差分析,模拟结果和同化增量分析来确定集合平方根滤波(EnSRF)同化地面自动站资料的有效性,并进行敏感性试验分析检验模式对各要素物理量的响应状况。结果表明:在EnSRF同化系统中应用Guo et al.(2002)的方案将地面自动站资料进行同化到数值模式中,能够部分改善模拟结果;地面观测资料(温度、湿度、风场、地表气压)中各物理量分别同化到数值模式都能影响18小时降水预报,但各物理量所起作用大小不同,其中对结果影响最大的是露点;使用位温、露点分别代替温度、比湿进行同化模拟效果更好,对自动站资料的同化也更加有效。     

北京中心商务区夏季近地面气温时空分布特征

利用2012年6-8月31个自动观测站点气温资料,分析了北京中心商务区（CBD）夏季近地面气温时空分布特征及影响因子,并将CBD地区夏季气温监测数据与朝阳区气象站同期地面气温进行比较分析。结果表明：下垫面类型和人为热排放等差异是直接影响城市中心商务区近地面气温空间分布的主要原因。人口密集区、高层建筑与柏油路面集中区成为夏季月平均气温高值中心,较绿地覆盖区域的低值中心偏高约1.0 ℃;夜间人类活动及车辆使用造成的人为热排放是导致夜间城市地面气温空间差异的主要原因,而白天气温空间差异相对减小。CBD地区与朝阳站平均温差存在较明显的周内和日内变化韵律,且白天和夜间二者温差基本都为正值,但夜间的差值更加明显,即CBD地区平均气温一般高于朝阳站,表现出明显的附加城市热岛效应,而且这种附加城市热岛效应具有同城市热岛强度相近的日内变化规律。进一步分析表明,不同天气条件下CBD区域的附加城市热岛强度表现出显著差异,晴好微风少云天气情况下,附加城市热岛效应更明显,主要表现在夜间;阴天、高湿天气条件下,附加城市热岛效应在白天和夜间均较弱;降水天气条件下附加城市热岛效应日夜差异最小,说明日照和太阳辐射在引起附加城市热岛效应方面起着重要作用。不同天气条件下CBD地区内部的附加城市热岛效应空间分布基本一致。     

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。     

甘肃临夏人工与自动气象站气温观测差异对比及均一性研究

自动气象站因其监控、观测、采集、存储资料方面的诸多优势,已成为今后我国地面气象观测的发展主流,并将逐步取代人工观测。人工观测和自动站之间不可避免地存在着观测差异,这种差异对历史气象资料的延续性提出了挑战,并将深刻影响大气科学研究和业务应用。因此,对比分析2个观测系统之间的观测差异及均一性是非常必要的。结果表明,临夏气象站2种观测数据序列中,平均气温的平均差异为-0．35℃,差值变幅为0．22～-1．56℃;最高气温的差异变幅为0．01～0．31℃;最低气温的差异大,变幅不稳定,其中1～3月差异变幅为-2．12～-3．05℃,其余月份差异变幅为0．05～-0．57℃。自动站日平均气温和最低气温系统性偏低于人工观测值,最高气温反之。在分析2个数据序列差异的基础上,建立了各季的气温订正方程。订正后2个序列的差值减小,尤其最大偏差显著减小,效果良好。     

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。     

草温与露点温度对结露和结霜指示性分析

利用密云国家基准气候站和电白国家基准气候站2009—2010年自动站的观测记录和人工结露、结霜观测资料,以及平谷国家一般气象站2010年12月至2011年5月自动站的观测记录和天气现象自动化观测资料,分析了结露、结霜与地面气象要素关系。结果表明:诸多气象要素中,草温和草温与露点温度差对露或霜结成具有指示性作用;电白站95.0%结露发生在日最小草温与露点温度差<1.1℃时,密云站95.0%结露发生在日最小草温与露点温度差<1.2℃时,密云站95.0%结霜发生在日最小草温与露点温度差<1.3℃时;结露主要发生在最低草温0.5℃以上,从平谷站自动天气现象观测资料分析可以看出结露发生在0℃以上,结霜发生在0℃以下;很多情况,百叶箱高度上的空气中的水汽含量并未达到饱和,而贴地(或贴近地物)的空气中的水汽含量达到饱和;日最小草温与露点温度差<3.1℃时,电白、密云站不出现露、霜的比率分别是16.8%和11.7%;因土壤湿度南方比北方大,草温与露点温度差为正的比例南方较北方大。     

自动气象观测数据的质量控制

精细化气候变化分析及气候预测服务亟待发展,对高分辨率优质量的气候资料需求不断增长。本文利用缺测率、对比差值、空间一致性、粗差率、一致率5个指标对2009—2014年浙江省2 209个自动站温度数据进行评估分析,运用开放式可调整的评分标准,选取数据质量稳定可靠的站点,满足气候研究与业务的发展需求。共取得91个一级可用站,499个二级可用站,363个三级可用站,一级站主要分布于宁波和嘉兴地区,二级和三级站在各地都有较均匀的分布。在全省气候统计分析中,可以根据需求利用可用站。此外,有可用自动站参与的温度分布图完美呈现了地形对温度的影响,也使城市化发展突显出来,精细化的气候分析能更有效的为高山地区耕种制度及城市建设与规划提供科学依据。