甘肃省新旧气象站址观测资料对比及均一性分析

天气预报及气候预测需要准确、连续的气象观测资料,气候变化研究需要均一化的长序列数据,为了让气象科研业务人员对新旧站址气象观测资料的连续性状况以及站址变化对长时间序列中的影响进行了解,本文对甘肃15个发生迁移的台站的1年对比观测记录进行差值和差值标准差比较分析,研究台站迁移对气象要素的影响;通过SNHT方法对迁移距离最大的张掖站和海拔高差最大的宁县站进行均一化检验,研究台站迁移对长序列数据的影响。结果显示：从差值和差值标准差情况看,新站址气温偏低,风速偏高,相对湿度大部分新站偏大,台站迁移对平均气温和最低气温的影响大于对最高气温的影响,平均气温、最低气温单站差值大的站迁移的距离和高差相对也大;从差值绝对值和标准差与台站迁移距离及海拔高差的相关性看,海拔高差对最高气温和平均风速影响较大,而迁移距离对平均气温、最低气温、相对湿度影响较大;从选择的代表台站序列均一性检验结果看,显示迁移直线距离大或者海拔高差大会对气温序列造成非均一性影响,但是否在某阈值范围会有影响以及对其他要素的影响还需要深入研究。希望科研业务人员在使用气温资料的时候要注意到台站迁移可能带来的影响。     

气象站迁站距离及海拔高差对新旧站资料差异的影响分析

本文采用新疆13个已迁站新旧站1年对比观测资料,分别计算新旧站资料的绝对差值及差值标准差与迁徙距离和海拔高差的相关系数,分析迁站距离和海拔高差对新旧站资料差异的影响结果表明,年平均气温、最低气温、最高气温、相对湿度新旧站绝对差值和标准差与台站迁徙距离和新旧站海拔高差为正相关,新旧站年风向相符率与台站迁徙距离和海拔高差为负相关;其中,迁站距离对最高气温和风向相符率影响最为显著,最高气温的年值绝对差值及年风向相符率与台站迁徙距离相关系数通过了保证率为95%的显著性检验;而台站迁徙前后海拔高差对平均气温、最低气温、相对湿度影响更为显著,即新旧站平均气温、最低气温、相对湿度的年值绝对差值与新旧站海拔高差的相关系数通过了保证率为95%的显著性检验。山区由于地形复杂年平均气温、年最低气温、年相对湿度的绝对差值比多数平原站大一倍以上,且风向相符率都比平原站小一个量级;在极其干旱的东疆吐鲁番地区迁站,由于地表环境差距较大,使年平均气温、最低气温、相对湿度绝对差值和标准差比其它站大,而风向相符率都比其它站小。     

利用RHtestsV4软件包对天津1951～2012年逐日气温序列的均一性分析

基于国家气象信息中心"基础气象资料建设专项"研制的中国地面历史基础气象资料及台站元数据,利用RHtest V4软件包对天津1951~2012年的历史气温序列进行了均一性分析。结果显示,通过惩罚最大t检验(PMT)方法对12个地面站逐日平均、最高、最低气温序列检验得到,迁站是导致平均气温和最低气温序列突变的主要原因,同类型仪器更换则是导致最高气温序列突变的主要原因,而2005年以后的自动站业务化并没有对天津地区气温序列的均一性造成很大影响。同时,研究中也检验出少部分未知原因的显著间断点,可能是由于观测员的误判或观测仪器翘变等因素造成的历史数据疑误。从订正量来看,逐日平均气温和最高气温序列主要以正偏差订正为主,而最低气温则主要以负偏差订正为主。其中,最高气温序列的分位数匹配(QM)订正量均值最大,90%以上集中在0.1~1.0°C,平均气温序列的QM订正量均值相对最小,90%以上的订正量在-0.7~0.7°C,而最低气温的订正量90%以上集中在-1.5~1.5°C范围中。另外,以Xu et al.(2013)研制的数据集为参照,通过误差分析,发现两类研究得到的年(季节)尺度气温数据具有较高的相符率和一致性,从而可以说明本研究订正后的天津地区1951~2012年逐日气温序列具有一定的可靠性。     

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。     

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.     

西安观测站长序列气温资料缺测记录插补和非均一性检验

以西安观测站1971—2013年日平均气温、最高气温和最低气温序列为研究对象,利用标准序列法和多元线性回归法进行插补实验,计算插补值与实测值的平均误差、平均绝对误差、均方根误差和插补值与实测值误差在0.5℃以内的样本比例,对比分析两种插值方法的相对优劣。结果表明：多元线性回归法插补得到的气温序列效果好于标准序列法,并且气候趋势特征与实际观测值序列更具一致性。采用t检验法、惩罚最大T检验（PMTT）、惩罚最大F检验（PMFT）对西安站1951—2020年平均气温序列的均一性进行检验。依据台站历史沿革数据进行的t检验,在6次台站历史沿革变化中,只有2次造成了年平均气温和年平均最高气温序列间断,分别由观测时次增加和仪器换型导致;年平均最低气温有4次出现间断,分别由台站站址迁移、观测时次增加、仪器换型、缺测值插补造成。PMTT和PMFT检测中发现的4次间断点因无元数据支持,认为属于合理间断点,这2种方法均未检测出因缺测值插补引起的间断点,一定程度上说明采用多元线性回归法对缺测值插补得到的西安站1951—2020年气温序列相对合理,气温序列的均一性较好。     

内蒙古气温序列均一性检验

通过构建参考序列、找出间断点、结果集成等步骤对内蒙古地区119个地面气象站逐日平均气温、逐日最高气温、逐日最低气温进行均一性检验。结果表明:内蒙古地区大部分地面气象站气温资料均一性状况良好;部分台站气温资料不均一的原因主要是受迁站影响,其次是观测站周围环境变化、观测仪器的更换以及观测标准的变更。不均一现象对最低气温影响较大,其次是平均气温,最高气温受影响相对最小。     

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。     

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。     

自动气象站风速传感器自动化检定系统设计与实现

主要介绍了如何对省、市气象计量检定部门原来配置的500型风洞检定系统进行升级改造。总体方案和设计思想是以计算机为核心,开发研制数据采集器和电机控制电路将检定过程中的物理量全部数字化,计算机从采集器的串行异步口读人数据,实现自动气象站风速传感器室内检定过程全自动化,同时具备常规测风仪器的半自动检定能力。检定数据传入局域网服务器,实现数据远程处理、打印和共享。软件基于Windows平台,采用VB6．0编写。系统已成功投入使用,一年多的检定实践证明,该系统运行稳定可靠,使用方便,操作简单,计划在全国气象计量检定单位推广应用。     

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。     

风速传感器自动化检定系统中自动控制的实现

广东省大气探测技术中心成功开发研制的风速传感器自动化检定系统（M3DS）,主要用于自动检定我国现用的各型自动气象站所配套的风速传感器。该检定系统具有自动化水平高,控制准确,操作简单等优点。文章就检定系统自动控制的工作原理,从硬件软件的设计和开发等方面详细介绍了如何实现检定系统的自动控制。     

自动气象站实时资料自动质量控制方法及其应用

利用气候极值范围检查、内部一致性检查、时间一致性检查、空间一致性检查,对自动气象站的实时资料进行了自动质量控制。为了降低气象要素误检率,还研制了单站大幅降温事件检测方法。应用上述质量控制方法,对湖北省2005年7月—2006年9月共15个月近80个自动气象站数据进行了质量控制,错误检出率为0.48‰。经自动质量控制后,特别是采用基于空间插值方法的空间一致性检查后,实时气象数据质量有较大程度提高。最后分析了错误随时间、项目及台站的分布情况。试验表明,湖北省81站1个时次数据可以在2分钟内完成质量控制,能保证实时业务运行时效。     

露、霜自动化观测的研究

在地面气象观测业务中通常采用人工观测的方式来判断结露、结霜现象的发生,人工观测主观性强,观测频次少,工作效率低,不能全面、连续反映结露、结霜过程的特征。本文介绍了一种结露、结霜自动化观测装置,装置工作原理是电容传感器在高湿和低湿情况下电容变化较大,通过测量电容变化引起的频率变化,然后由识别软件来判断结露现象的发生,再结合温度信息以及结冰信息就可以判断结霜现象的发生,从而实现了结露、结霜的自动化观测。通过大量的结露、结霜的对比试验表明露、霜自动化观测装置能够比较准确地识别结露、结霜过程的发生,能够推广到台站业务使用。     

农业气象自动观测站的建设及管理

从气候背景、地理环境、农业生产种植制度、观测条件等方面分析了农业气象自动观测站的选址原则和依据,介绍了站点规划布局、基础设施建设和运行管理等过程实施方法。     

阵风锋自动识别与预警

根据阵风锋的回波特征, 该文设计了阵风锋自动识别算法。在速度场中,考虑辐合线识别;在强度场中,考虑窄带回波识别;根据窄带与辐合线的空间一致性,综合二者识别出阵风锋。基于该算法,以锋线闪烁和物理量输出两种方式实现了预警功能。最后利用地面自动气象站资料和2009年6月3日河南商丘、郑州及2009年6月5日安徽阜阳3个雷达站探测的阵风锋98个体扫样本资料检验了识别效果,并采用临界成功指数进行评估。结果表明:双向梯度法能有效滤除大范围降水回波而保留窄带回波;该算法只需考虑较低仰角层,大大提高识别效率。在速度场中采用的算法能有效识别出径向辐合线,同时也适用于低空径向风切变和辐合线的识别;利用临界成功指数对98个体扫样本进行识别率评估,识别率达到68.4%。     

自动观测常见的问题及解决方法

介绍自动观测常见的问题及解决方法。     

自动站的维护

2003年1月份开始，临汾市气象局观测站进行自动站与人工站的平行观测。在平行观测中，发现了一些问题，同时也积累了一些经验，为此谈几点关于自动站维护方面的看法，供大家参考。     

自动气象站4要素实时资料的开发应用

针对鹤壁市气象局自动气象站的特点,开发了自动站资料检索系统,使资料可联网同步显示查询.