地面自动遥测与人工观测气温对比分析

通过对2001年人工观测和遥测气温资料的对比分析，归纳出不同季节、白天和夜间以及天气突变和平稳变化时人工与遥测气温记录的差异特点，试图找出影响其变化的一些气象因素。     

基于OMOS方法的地面气温短时预报——以重庆市为例

基于重庆市气象局业务运行的风暴尺度快速同化和预报系统(Storm-Scale Rapid Assimilation and Forecast System, SSRAFS)、气象信息综合分析处理系统(Meteorological Information Comprehensive Analysis And Process System, MICAPS)地面观测和高空观测资料,进行模式输出统计(Model Output Statistics, MOS)方法和纳入超前实况因子的MOS(MOS with Prior Observation Predictors, OMOS)方法对重庆地区地面气温96 h内逐小时预报试验,并以SSRAFS地面气温预报结果作为参考进行对比分析。结果表明：MOS方法在1～96 h预报时效内的预报技巧高于SSRAFS,气温预报均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)平均减小1.22℃,CC和HR2分别平均增大0.006和20.4%;在1～7 h预报时效,RMSE平均减小1.70℃,CC和HR2分别平均增大0.07和34.5%;且MOS方...     

地面气温观测系统设计与实验研究

为提高大气温度测量的准确度,本文设计了一种新型地面气温观测系统并推导了相应的辐射误差修正方程。首先,利用计算流体动力学（CFD）方法对该测温系统进行结构优化设计以及辐射误差量化计算。然后,利用BP神经网络算法拟合可针对多变量变化的辐射误差修正方程。最后,以076B型强制通风测温仪器的测量值作为温度基准,验证该测温系统的测温精度。实验结果表明,该新型地面气温观测系统的测量值与基准温度的均方根误差（RMSE）和绝对误差（MAE）分别为0.031 ℃和0.041 ℃。     

地面自动遥测与人工观测气温对比分析

通过对2001年人工观测和遥测气温资料的对比分析 ,归纳出不同季节、白天和夜间以及天气突变和平稳变化时人工与遥测气温记录的差异特点 ,试图找出影响其变化的一些气象因素。     

六种数值模式对芜湖市地面气温和降水预报的对比检验分析

对2008年7月至2009年6月JMA、T213、GRAPES、MM5、T639和GERMANY 6种数值模式产品对芜湖市的地面气温和降水预报结果进行了对比检验分析,结果表明:各模式对最高气温的预报能力一般,其中JMA、GRAPES、T639相对较好;对最低气温的预报JMA表现突出,而GRAPES在冬季预报能力较好.各模式对于芜湖站降水的预报均无绝对优势,对各等级的降水预报效果各有千秋.对于≥0.1 mm降水,JMA和GERMANY在24 h时效内TS评分较高,且JMA漏报率很低,GERMANY空报率较低,T639则从48 h时效起TS评分最高,且漏报率较低;对于≥10 mm降水,T639的TS评分较高且漏报率较低,GERMANY和GRAPES在48 h时效内评分也较高且空报率低,JMA在48 h时效后空报率较高,成绩较差;JMA、T639和GERMANY对强降水预报能力相对较强,特别是T639对暴雨比较敏感,而各模式在72 h之后对强降水的预报能力较差.另外,各模式对降水预报的TS评分均为夏季低、冬季高,空报率均为夏季高、冬季低.     

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。     

中国西北夏季气温变化及其对青藏高原地面感热异常响应的诊断与数值试验

利用陕、甘、宁、青、新五省（区）９０个测站,１９６０～１９９０年历年夏季月平均气温,采用主成分分析、旋转主成分分析和全球大气环流模式,对中国西北夏季气温变化的时空异常特征及其对青藏高原地面感热通量强弱变化的响应进行了诊断分析和数值试验。结果表明：中国西北地区气温变化在空间上具有较好的一致性,但由于地形和下垫面的影响,夏季气温异常主要表现为６种气候类型（区）,即青海高原区、河套区、北疆区、渭水流域区、南疆西部区、东疆－河西走廊区。５０年代以来气温演变的主要特点是除青海高原和北疆外的西北大部分地方夏季由暖变冷。当北半球５００ｈＰａ高度距平场呈欧亚型振荡,则有利于中国西北大范围气温偏高（低）。青藏高原地面感热通量的异常增强,可引起西北夏季西部偏暖,东部偏冷。     

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。     

我国中部地区自动站与人工站气温的差异及原因分析

在我国,地面自动气象观测系统正在取代常规主要气象要素的观测,即人工观测的器测项目,新旧两种观测系统之间存在一定的差异。从气候科学的观点来看,这种差异会造成均一性数据集的开发以及极端天气事件的分析的误差甚至错误,所以将两种系统所获取的资料进行对比是非常必要的。计算了我国中部地区21个气象站2005年的年平均差值,对其中的6个国家基准气候站逐小时数据按照云量、风速、白天和黑夜进行分类对比,并将仪器所处环境、太阳辐射（夜间为辐射冷却）、仪器原理及观测方法的变化认为是气温差异产生的主要因素。研究表明：两种仪器观测的气温年平均差值基本上在±0.2℃之内。在上述差异因素中,大多数的台站仪器差异基本在±0.1℃之间,观测方法差异、仪器环境差异也比较小,而与太阳辐射有关的差异最大。     

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。     

地面气温的概率预报试验

基于TIGGE(THORPEX Interactive Grand Global Ensemble)资料,对中国气象局(CMA)集合数值预报产品进行温度概率预报试验。分别应用降尺度技术、系统偏差订正及降尺度与系统偏差订正相结合的方法对2008年1月的气温进行试验。结果表明,通过Brier评分和ROC分析的检验,在24～240 h预报中,都得到了明显改进,在进行降尺度和系统偏差订正相结合的方法下,预报技巧的改进更加明显,优于单个方法独自使用的效果。RPS评分检验则表明:在168 h内,两种改进方案相结合的概率预报效果明显优于单一改进方法的使用;168 h后,预报效果逐渐下降不如系统偏差订正的效果,但优于降尺度技术的改进。总体而言,3种方法对地面气温的概率预报都有正的技巧预报,对预报时效较短(7天前)温度概率预报技巧高于预报时效较长的(7天后)。     

西南地区城市热岛强度变化对地面气温序列影响

利用1961—2004年我国西南地区322个站的气温观测资料, 分析了乡村站、小城市站、大中城市站和国家基准/基本站气温变化趋势特点, 着重研究了城市化对城镇站和国家站地面气温记录的影响程度和相对贡献比例。结果显示:区域平均的各类台站年平均气温呈现不同程度的上升趋势, 城市站、国家站的增温速率均高于乡村站。大中城市站和国家站的年平均热岛增温率分别为0.086 ℃/ 10a和0.052 ℃/10a, 其增温贡献率分别达57.6%和45.3%。与大多数地区不同, 西南地区的增温速率明显偏小。因此, 尽管平均热岛强度变化比许多地区弱, 但其相对贡献明显, 表明城市化对该区域气温趋势的绝对影响较弱, 但相对影响较强。另外, 城市热岛增温有明显的季节变化, 表现为秋季最强, 春季或冬季次之, 夏季最弱。热岛增温贡献率则为春季最大 (100%), 夏季次之 (73%以上), 秋季和冬季相对较小。这主要是因为春、夏两季背景气候变凉或趋势微弱, 热岛增温在实际增温中占有更高的比例。     

我国飞机观测气温和常规高空观测气温的对比分析

对2006年1月至2009年12月的飞机观测气温资料进行了质量控制,在此基础上通过其和常规高空气温资料的对比分析对飞机观测气温的可用性进行了评估.我国绝大部分飞机观测资料由B737-800和B737-700型飞机观测而得.统计结果表明:两种型号飞机的观测气温和常规高空观测气温的差值分布存在一定差异;差值呈准对称分布,64%的差值分布在-1℃至1℃;不同高度层上的差值不同.相对于常规高空观测气温,飞机观测气温值在700 hPa及以下偏低,在500 hPa及以上偏高.飞机观测气温和常规高空观测气温的差值大小和飞机型号及飞行状态有关.以北京地区的资料为例,利用北京首都机场上空飞机观测气温统计得到的月值和北京探空站常规高空观测气温月值没有显著性差异,各层次、时次的月值差异基本维持在-1℃至0.5℃之间.     

Milos500型自动站与人工观测气温记录的对比分析

通过对青海省2002年Milos500型自动站与人工观测站两种定时气温记录和最高、最低气温记录的对比分析，结果表明：自动站与人工站气温记录值的差异，主要与仪器的观测原理不同和观测时间不一致有关；气温变化较剧烈时两之间的差异较大；气温差异存在季节性变化，但无明显的地域性；高原地区气温变化剧烈，两偏差较大，自动站与人工观测站进行一定时间的平行观测十分重要。     

一种地面气温的空间插值方法及其误差分析

根据最近邻域法和反向距离法的基本原理,利用空间卷积算法,采用结合中国大陆气象站点位置的截断高斯滤波算子作为距离权重方程,给出一种适合中国陆地区域的地面气温插值方法,并以300多个地面站记录的气温为例,使用交叉验证法分析了给定插值方法的误差分布,结果表明该插值方法比其他插值方法所得误差较小,能够很好地用于气象站点气象观测记录缺失的插补及其空间尺度的扩大化.     

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。     

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。     

石家庄城市与郊县站地面平均最低、最高气温差异

应用石家庄地区17个站1955—2006年逐日最低、最高气温资料,统计分析了16个郊县站与石家庄市区站最低、最高气温的差值。结果表明:各郊县站年平均最低、最高气温均比石家庄市站低,最低气温偏低0.17～2.07℃,16个站平均偏低1.02℃;最高气温偏低0.01～0.55℃,16个站平均偏低0.28℃。郊县站平均最低气温偏低程度在冬季更明显,1月平均达到1.69℃,夏季偏低程度比较弱,但最弱的7月也有0.49℃;最高气温的偏低程度也在冬季明显,但季节性差异没有最低气温大。不论最低气温,还是最高气温,各县(市)站与石家庄市区站之间的差异均存在明显的随时间增大现象,最低气温20世纪90年代初以来增大尤其明显。石家庄市区站地面最低、最高气温记录反映出明显的城市热岛效应影响。     

基于CMA-TRAMS模式地形高度偏差的地面气温误差订正方法研究

采用一元线性方法建立南海台风模式CMA-TRAMS地形高度偏差和地面气温预报误差的回归关系,分别开展不分级、高度偏差分级和地面气温误差分级的三种订正方法的研究,并进行订正效果评估。结果表明,模式地面气温预报误差与地形高度偏差总体呈负的线性相关关系,地面气温预报绝对误差随地形高度偏差绝对值增大而增大（对模式地形高度偏低站点尤为明显）,但不同时刻地面气温预报误差特征表现不同,模式对地形高度偏高（即模式地形高于测站高度）和地形高度偏差小于50 m的站点,06时地面气温（世界时,下同）预报总体偏低,对地形高度偏低大于50 m的站点（即模式地形低于测站高度）,06时地面气温预报总体偏高;而无论站点地形高度偏差如何,模式对18时地面气温预报总体偏高。三种订正方法中地面气温误差分级法能有效地减小地面气温预报误差,该方法订正后的分析场准确率可达96%~99%,12~48小时时效预报场准确率总体可提升至90%以上,该方法具有回归关系稳定、效果显著、适用性广、简单易行等特点。     

1901-2007年澳门地面气温变化的分析

 利用澳门的气温观测资料, 分析了澳门1901-2007年地面气温变化的基本特征。结果表明：近107 a的升温率为0.066℃/10a, 明显低于全球平均升温率。季节平均气温的年代际变化有明显的季节差异,最大的增暖发生在春季和冬季,夏季的增暖最小;冬、夏季的变化分别有明显的时间尺度约为60 a和30 a的振动。年平均最高气温的升温率仅为最低气温的一半左右。最高气温的年代际变化呈缓慢的气候波动现象,20世纪80年代中期以后的升幅与历史上的增暖大致相当;最低气温近20多年来的增暖趋势可能是其长期（变暖）趋势的延续。年平均日较差整体来说是趋于减少的,但近30 a却趋于增加。