自动与人工观测数据的差异分析

自动与人工两种观测技术体制所获取的气象数据之间的差异,是仪器原理差异、观测的时空差异、采样方式与样本数的差异、观测时次的差异等造成的.自动观测的数据优于人工观测,更能反映大气的真实状况.     

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。     

四川省自动与人工气压观测值差异对比

应用四川省135个台站在自动站与人工站平行观测期间的对比观测数据,对两种不同的资料进行了对比分析。结果表明:自动站与人工站的日气压差值不满足正态分布,人工观测比自动观测平均偏高0.35 hPa,标准差为0.48 hPa。自动站与人工站的相关性较好,相关系数为0.99,大约3/4的对比观测台站的人工站气压观测值大于自动站气压观测值。自动站与人工站气压观测值的月平均差异在上半年逐步增大,6月达到最大,下半年开始逐步减小。2004年的自动与人工气压观测数据年平均值差异最小,2006年数据据差异最大。     

塔城基准站自动与人工观测常规要素对比分析

通过数理统计方法,分析了塔城基准站2005年自动观测与人工观测两种不同观测方式所采集数据之间的差异及相互关系.初步阐述了自动观测与人工观测资料差值的日变化、季变化及年变化,提供了自动观测与人工观测同类资料可以相互代替,自动观测所取数据序列能够作为人工观测资料历史序列延续的依据.     

四川地面自动与人工地温观测值差异对比分析

利用四川省自动与人工地温对比观测数据对0～320cm地温进行逐层对比分析,发现自动与人工观测的逐层地温差异不同,地表温度和浅层地温自动观测数据比人工观测数据偏高。自动与人工观测数据一致率最高的是160cm地温,达到21%,一致率最低的是80cm地温,仅为6.2%;80cm地温的差值绝对值大于2℃的百分率最高,接近70%左右;地温年值正差异最大的出现在红原,自动比人工偏大达8.32℃。      

准格尔旗2011年汛期自动观测与人工观测压温湿资料对比分析

利用汛期2011年5—8月逐日20时人工观测和自动观测的气压、气温、相对湿度资料,对人工和自动观测数据的相关性及差异进行了分析。分析表明:人工观测和自动观测数据很接近,自动观测数据可以准确反映当地汛期的气压、气温、相对湿度;其次给出了自动观测数据的修正方程,为今后的天气预报和气象服务提供参考。     

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。     

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。     

江苏省能见度的人工与自动观测差异分析

对江苏省2011年全年逐时能见度的自动、人工观测数据进行了统计分析,结果表明:二者具有相当一致的统计特征,全省总相关系数0.73,一致率95.03%;但亦存在一定差异,整体上人工较自动观测数据偏大数公里,偏大程度在17%~55%,且空间差异显著;对不同条件下能见度的对比分析显示,自动与人工观测在低能见度条件下最为接近,且二者差异存在着明显的日变化特征;对能见度自动与人工观测偏差长序列的初步分析,显示统计订正是可能的,但对于不同级别的能见度,自动观测相对与人工有不同的倾向。     

黔南州2019年人工与自动站日照数据对比分析

本文主要通过利用黔南州12市、县2019年自动站与人工的日照观测月整编数据从理论上分析黔南州自动站与人工日照观测数据之间的差异,结果表明：黔南州1-12月自动站观测的小时日照次数均高于人工观测到的次数;自动站观测的小时日照次数从1月起表现为明显、稳定的逐月上升趋势,并在在8月达到全年峰值;在观测小时日照时数时,人工与自动站的观测数值接近,误差小。总体来讲,光电式日照计比暗筒式日照计有着更好的感光能力,所以自动站的日照观测数据更为客观和准确,但二者之间的日照观测数值仍有着较强的相关性。     

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。     

自动气象观测与人工观测气温差异分析

利用陕西省96个气象站2004--2007年自动与人工平行观测的气温资料,分析陕西全省和不同自然区人工与自动观测气温的差异及引起差异的原因。结果表明：自动观测比人工观测的日平均气温平均偏高0．03℃,标准差为0．26℃。78．6％的样本月平均气温对比差值在0．2℃之内,在不同自然区自动与人工观测气温对比差值在0．2。c之间的百分率基本相同。气温对比差值的日、月变化规律明显,自动与人工观测时间不同步对定时值有一定影响。但对气候分析没有影响,自动观测仪器性能不稳定会造成较大的数据偏差。     

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。     

四川自动与人工观测降雨量的差异分析

利用四川121个站自动与人工第2年平行观测降雨量资料,就自动与人工观测的降雨量的差异、引起差异的原因以及自动观测与人工观测的降雨量的相关性进行了分析。结果表明：自动比人工观测的日降雨量平均偏高0．20mm,相对偏高3．1％。测量仪器的不同、空间采样差、观测时间的不一致以及其他原因均会导致自动与人工观测降雨量产生差异,甚至是显著差异。自动观测与人工观测的日降雨量呈线性相关,相关系数为0．9984。     

相对湿度自动与人工观测的差异分析

利用四川135个站自动与人工第二年平行观测相对湿度(下文简称湿度)资料,就自动与人工观测相对湿度的差异及引起差异的原因进行了分析。结果表明:相对湿度自动与人工观测相比,日平均值平均偏低2.7270%、月平均值平均偏低2.7970%、年平均值平均偏低2.7472%。56.35%的时次自动观测湿度值与人工观测湿度值的差值在5%以内,86.66%的时次自动观测湿度值与人工观测湿度值的差值在10%以内,2.61%的时次自动观测湿度值与人工观测湿度值的差值在20%以上。自动与人工观测湿度的差值无明显地域性差异。湿球纱布包扎不规范、纱布不清洁,干湿球温度表人工读数误差,干湿球温度表的通风状态,观测时间的不一致,自动观测在高湿状况下的非线性以及其他原因均会导致自动与人工观测湿度产生差异,甚至是显著差异。     

人工与自动观测静风的差异分析与应用

利用2000—2010年全国2195个国家站人工观测转为自动观测时期各站2年的资料,对2 min风向、风速进行对比分析,统计了人工与自动观测静风的差异,研究了引起差异的原因,并探索了年静风频率的应用方法。结果表明:全国人工观测的平均年静风频率为26.3%,自动观测为10.0%,平均风速越大,年静风频率越低,自动与人工观测的差异越小。湖北省平行观测期第一、第二年人工观测的平均年静风频率分别为29.1%、28.8%,自动观测较人工观测分别少18.1%和1 2.4%。造成该差异的主要原因是人工观测风速时,采取四舍五入保留整数位的方式,当风速0.5 m·s~(-1)时记录为静风,而自动观测风速≤0.2 m·s~(-1)时记录为静风。评估湖北省平行观测期第二年自动与人工观测年静风频率差异,将自动观测静风按人工观测方式处理后平均年静风频率为22.8%,与平行观测期第二年人工观测的对比差为-6.0%,较订正前(-12.4%)有明显减少。     

DFC3型光电式数字日照计与暗筒式日照计观测数据的差异分析——以电白国家基准站为例

该文对电白2019年7月—2020年6月的人工与自动观测日照数据作对比分析,特别是对日出日落时段的日照数据差异进行较详细的分析。结果表明：自动观测日照总时数稍小于人工观测日照总时数;两者有较好的一致性,月日照总时数显著相关,呈现出一定的季节性差异;逐日日照差值主要集中在-1~1 h之间;在日出日落时段,较低能见度和较大相对湿度对人工观测日照数据有较大影响;在气温较高、云系变化快的季节和时段,人工操作不当可能加大与实况的误差,使得人工观测日照数据比自动偏多;在阴雨天或日出日落时段,受自动仪器灵敏度更高及人工操作影响,人工观测日照数据比自动偏少。由此可见自动仪器明显比人工精度高、性能稳、更加灵敏。建议在进行该要素质控和误差订正时,应分不同时段不同天气状况进行。     

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。     

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。