计算自动气象站动态准确度的新方法

介绍了一种计算自动气象站动态准确度的新方法，通过对同在杭州的两台自动站和人工站对比数据的计算，结果表明，用这种方法计算出来的人工站、自动站的各要素的标准差是适用的、客观的。人工站资料的标准差的计算结果和以前的假定值是相近的。自动站的计算结果符合ＣＩＭＯ对自动站测量准确度的要求。     

铂电阻温度传感器现场检定和实验室检定不确定度评定对比分析

目前我国自动气象站铂电阻温度传感器的检定方式有现场检定和实验室检定两种。根据《JJG(气象)002-2015自动气象站铂电阻温度传感器检定规程》的指导方法,分别对相同的铂电阻温度传感器开展现场检定和实验室检定,并通过GUM法对两种检定方式的检定结果进行测量不确定度评定,对比两种检定方式的测量不确定度,结果表明现场检定中测量重复性引入的不确定度和测量设备引入的不确定度较实验室检定更高。分析两种检定方式的测量不确定度产生差异的原因,建议国家级自动气象站的铂电阻传感器采用实验室检定的方式开展计量检定工作。     

2种不同型号降水现象仪观测降水性能的评估分析

【目的】为评估DSG1型和DSG5型国产降水现象仪在测量降水方面的性能。【方法】挑选鲁南地区降水过程、强度和持续时间较一致且相邻2个国家气象观测站不同型号的降水现象仪和自动气象站2017年9月—2020年8月5年降水观测资料,对比分析了这两种不同型号降水现象仪和自动气象站观测降水的差异。【结果】（1）两种降水现象仪和自动气象站观测的降水时间基本相同,但DSG1型和DSG5型比自动气象站分别偏多约2.2%、3.7%;（2）两种降水现象仪分钟降水量、小时降水量和日降水量都比自动气象站偏小;（3）在中等降水强度及以下,两种降水现象仪观测的降水量大小基本一致,但降水强度较大时,降水量大小不一致且分散;（4）两种降水现象仪与自动气象站的分钟、小时和日降水量差值百分比均值变化不同,说明其在测量降水方面性能略有差异。【结论】由于测量原理和时间及空间分辨率不同于自动气象站雨量计,这两种降水现象仪在观测业务中有着良好的表现,对降水开始和结束时刻记录的更早更准确。     

自动气象站风传感器雨雾凇冻害研究

根据自动气象站风传感器雨、雾凇冻害资料,分析了与雨、雾凇冻害关系密切的气象要素变化特征及风传感器冻害形成的天气条件,得到了预防雨、雾凇冻害的基本参数,提出了融冻加热装置的最小功率计算方法,并对风传感器防冻加热装置进行了对比试验。     

区域自动气象站温度传感器检测仪的研制与应用

此温度传感器检测仪采用半导体制冷技术制作温度发生器,采用智能PID温控技术设计了温度控制装置,通过单片机来实现数据采集和检测过程智能控制功能。经试验验证其各项指标均达到了野外检测的技术要求。对比检测仪与常规实验室检定装置和国家级自动气象站现场校准装置的业务试用结果,3种检测结果基本一致。且此检测仪升温和降温速度快,操作简单,方便携带,检测的精度可满足区域自动气象站的温度探测数据的质量评估要求,为区域自动气象站温度传感器的现场检测提供了有效且可行的技术保障。     

自动气象站监测运行能力可靠性评估

自动气象站运行能力的评估,其实质就是对自动气象站可靠性的评估,其目的在于指导自动气象站保障维护体系的建立和健全.借鉴大气透明度定义探讨自动气象站可靠性,解释产品可靠性指数分布的物理意义.根据模型统计分析在修改采集器设计、增加状态检测电路后自动气象站的运行能力(平均无故障时间),计算出实验考核指标.通过试验获得试验产品的平均无故障时间和置信度0.95下的最小无故障时间,并对将投入业务使用的双套站和三套站系统,在平均无故障时间和平均维修周期上做了相关讨论,为科学决策提供相关技术支持.     

自动气象站采集器磁场抗扰度试验

为了研究WP3103型自动气象站采集器能承受多大的雷电电磁干扰及外壳的屏蔽效能,用浸入法对自动气象站采集器进行了开放性瞬态磁场试验,通过试验的结果发现,WP3103型自动气象站采集器具有良好的抗雷电电磁干扰能力,采集器箱体的门在打开以及磁力线横向、纵向穿过采集器的情况下,出现异常的磁场最低阈值为1 600 A/m;相比...     

自动气象站各要素传感器检定结果的不确定度分析

自动气象站是由各要素的传感器和数据采集器组成的。随着时间的推移, 各传感器和数据采集器的测量误差将会发生漂移。为确保各要素观测数据的准确、可靠并具有可比性, 定期开展自动气象站的检定和校准是非常重要的。通过检定将各要素系统误差控制在允许范围内, 并对检定结果进行不确定度分析, 是考察检定结果可信程度的重要步骤。本文依据自动气象站检定规程及JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》的要求, 并根据检定数据, 进行自动气象站的各要素检定结果的不确定度分析, 对自动气象站检定结果可信度评估具有指导意义。     

自动气象站地表温度测量方式的改进

针对目前各地自动气象站两种地表温度的测量方式,即：四支传感器组合模式和单支传感器测量模式共存的现状,从分析地温传感器的测量技术以及信号采集原理人手,探讨了一种可以将四支温度传感器化简成为单支温度传感器的方法。经过改进后的测量方式,符合中国气象局《地面气象观测规范》（2003）的要求,保证了各个自动气象站之间地温测量方式的一致性和可比性。同时,该方式能够有效地降低地温传感器的隐性故障概率,减少自动气象站的维护成本。     

基于磁致伸缩技术的蒸发自动测量装置设计与实现

针对目前气象水文部门普遍采用的超声波蒸发传感器测量精度只有1.5mm且测量时易受环境因素影响的问题,提出了基于磁致伸缩位移测量技术,研制出一种高精度的测量装置,实现对水面蒸发量的自动测量,其测量精度可以达到0.1mm,同时给出了有关实现电路。通过在自动气象站中应用该装置进行为期6个月的蒸发量自动测量,并将自动测量数据和人工观测数据进行对比,验证了磁致伸缩技术在实现蒸发量的高精度自动化测量方面的可行性。在气象水文部门,可以使用该装置代替超声波蒸发传感器,得到精度更高、稳定性更好的蒸发量测量结果。     

CD4052失调电流对自动气象站采集器温度测量的影响

温度的高精度测量一直是自动气象站采集器的关键技术.多路选择器CD4052在采集器温度测量电路设计中广泛使用,但其失调电流及其温度特性对采集器温度测量的影响一直缺乏研究.针对多路选择器CD4052存在较大失调电流问题,研究了采集器在实现对温度传感器PT100温度采集时的误差.结果表明:CD4052失调电流对采集器的温度测量误差影响较大,且误差大小与环境温度有很大关系.研究结果对数据采集器的研制及补偿提供了理论依据和工程应用价值.     

基于QFD的自动气象站运行质量测评

将质量功能展开(Quality Function Deployment,QFD)方法引入到自动气象站运行质量测评研究中,建立了观测员对自动气象站运行满意度测评质量功能展开模型,通过两个阶段的质量屋结构将观测员对自动气象站运行质量逐步展开为观测员所关注的具体细节,该模型不但可以帮助自动站设计人员、业务管理人员、技术保障人员及测报员直观了解自动气象站运行现状,而且为提高自动气象站运行质量指明了需要改进的技术和方法.     

地面自动站观测资料三级质量控制业务系统的研制

随着我国气象台站地面自动气象观测系统的逐步布设，地面自动站观测资料质量控制系统的研制亦成为业务急需。2004年开始，研制由台站，到省级、国家级资料部门的地面自动站观测资料三级质量控制业务系统。各级质量控制系统融合了自动控制技术和交互式应用技术，允许在必要时对疑误资料进行详细的人工分析、判断与修正。文章介绍了整个质量控制系统的业务流程设置、质量控制技术以及质量控制信息。     

对流天气系统自动站雨量资料同化对降雨预报的影响

利用GRAPES(Global and Regional Assimilation and Prediction Enhanced System,全球/区域同化预报系统)三维变分同化系统,针对对流天气系统特点,用改进的郭晓岚对流参数化方案作为观测算子,同化广东省自动站记录的对流天气系统的雨量资料,并且与同化探空资料进行了比较.在雨带有明显改进的区域,分别同化这两种资料都可以调整大气低层水汽辐合增加(或辐散),对流层中下层增暖增湿(或变冷变干),从而增加(或减少)降水,表明降水的同化方案对初始场的调整在一定     

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。     

Roanu台风中突然天气变化的自动气象站资料评估

以斯里兰卡南部5.936 108°N、80.574 900°E处的自动气象站（AWS）的气象时间序列观测数据为依据,对2015年12月至2016年10月大气边界层的变化进行了定量分析.结果表明,印度洋北部的季风、气温、气压、相对湿度、降水和向下短波辐射的扰动随着季风的逆转而变化.2016年5月台风Roanu经过时,气压降低、相对湿度增大、降水增强和向下短波辐射减小,其特征是温度、相对湿度、降水和风速均迅速增加,之后气温和降水下降,而气压、向下短波辐射在急剧减小之后又急剧增大.自动气象站记录了台风到达前的气象条件,并自2016年5月13日起各个参数开始响应台风变化.从2016年5月28日开始,自动气象站记录台风通过后的气象条件,此时降水和向下辐射均减少.这些信号说明应用自动气象站可以持续观测台风条件.这项研究表明,斯里兰卡南部地区的气象数据可以用来进行天气评估,并可以对南部沿海地区的海气关系现象进行分析.此外,自动气象站的现场数据可以用作模型验证和参数化.     

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。     

自动气象站数据采集器温度通道校准修正方法与不确定度评定

自动气象站数据采集器温度通道的采集处理性能直接影响温度测量数据准确性,利用最小二乘支持向量机(LSSVM:Least Squares Support Vector Machine)算法对一款区域站数据采集器温度通道校准数据系统误差进行拟合建模。基于该模型对校准结果进行修正,并对校准修正后温度通道的测量结果进行不确定度评估。经校准修正后,数据采集器温度通道测量误差均小于0.05℃,测量结果的不确定度为0.06℃,远小于修正前测量误差与不确定度,修正效果显著。该方法同样适用于其他型号的数据采集器,为自动站观测数据质量控制提供有效参考。     

Evaluation of the Antarctic Mesoscale Prediction System Based on Snow Accumulation Observations over the Ross Ice Shelf

Recent snow height measurements(2008–15) from nine automatic weather stations(AWSs) on the Ross Ice Shelf are used to examine the synoptic and seasonal variability in snow accumulation,and also to evaluate the performance of the Antarctic Mesoscale Prediction System(AMPS) for precipitation. The number of snow accumulation events varies from one station to another between 2008 and 2015,thus demonstrating geographic dependence. The interannual variability in snow accumulation is too high to determine its seasonality based on the current AWS observations with limited time coverage.Comparison between the AMPS and AWS snow height measurements show that approximately 28% of the AWS events are reproduced by AMPS. Furthermore,there are significant correlations between AMPS and AWS coincident event sizes at five stations(p 0.05). This finding suggests that AMPS has a certain ability to represent actual precipitation events.     

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。