天气现象自动化观测系统设计

为了实现天气现象自动化观测,针对地面观测规范中34种天气现象,设计了基于图像、光学散射和常规地面气象观测多种技术的天气现象自动化观测系统。它由天气现象传感器和数字处理器两部分组成,天气现象传感器完成天气现象的图像和光学特性采集,数字处理器将模拟图像数字化,对数字图像和光学特性数据进行处理和管理,结合自动站的资料进行天气现象自动化识别。图像采集和识别技术在凝结天气现象自动识别试验中取得初步成效。     

地面气象观测中结冰自动化观测的研究

在地面气象观测业务中一般采取人工观测判断结冰现象是否发生。为了提高结冰观测的工作效率,结冰自动化观测已经成为必然的趋势。文章介绍一种新的结冰自动化观测装置,通过检测结冰过程中由于潜热释放引起的温度突变上升过程,判断结冰现象的发生,实现结冰自动化观测。结合结冰温度观测数据对结冰过程中各个阶段特征进行分析,并与人工观测的结果进行对比,结果表明结冰自动化观测装置能够比较准确地实现结冰现象的检测,具有一定的实际应用价值。     

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。     

称重传感器观测降水量误差分析

利用索伦、锡林浩特、满洲里等9个气象观测站2011年12月—2012年4月人工观测和称重式降水量计观测数据,分析对比这两种观测方式所形成的差值和降水感应一致性等问题。结果表明:有85.0%的测量差值≤±0.2mm,有62.5%的称重测量值大于等于人工测量值,表明人工观测值一般比称重测量值小。总体上这两种观测方式所形成差值的平均标准差与平均值偏离不大,从目前技术和观测条件看,这种差值的产生是不可避免的,其中仪器安装、仪器自身设计、风速、雨夹雪天气等是造成称重降水与人工定时降水测量差值较大的主要原因。     

高压输电线路导线结冰及自动化观测方法分析

简述了目前导线结冰气象观测的情况,分析贵州电力部门现用输电线路的导线情况及结冰灾害对输电线路的影响,提出了对高压输电线路导线开展自动化观测的技术思路,指出了建设目标和作用。     

天气现象自动化观测资料可用性分析与应用探讨

通过对北京地区天气现象组网试验资料的可用性分析以及在精细化预报业务中的应用,发现自动观测天气现象资料连续时长多于20 min以上时,数据可信度较高,对预报员有较高的参考价值。自动观测系统对雨、雾、霾现象的识别结果正确率总体较好,其高频次的探测数据对低频次的人工观测起到补充作用。但在天气现象识别算法、质控、雷暴和降水性质识别、现象识别连续性等方面还存在不足,需要进一步改进。     

天气现象仪自动化观测资料对比分析

介绍2011年12月至2012年6月在北京市观象台、庐山气象局对目前一些天气现象仪所进行的对比观测试验的过程和结果分析。参与此次为期7个月的对比观测试验仪器有3种类型,每种类型配备3套,分别由3家厂商提供。试验采用人工目测辅助摄像作为参考标准,测试了这些天气现象仪对各种不同天气现象观测的准确性。结果表明:各仪器观测降水现象的数据准确性均大于90%,能够满足业务需求。区分降水强度时,各仪器的降水捕获率在70%以上(雨强大于0.01mm/h);微量降水(雨强小于0.01mm/h)和混合型降水,各仪器降水捕获率相对较低。仪器观测视程障碍现象的数据准确性均大于80%,能够满足业务需求。其他现象由于样本数量相对较少,需要更多进一步试验,并改进算法。     

根据对比观测数据判断浅层地温传感器的异常

通过自动站与人工站的浅层地面温度对比观测资料,判断浅层地温传感器异常及失灵.     

结露自动化观测装置及试验研究

文章介绍了一套结露自动化观测装置,由CCD图像传感器、露采集器和处理器构成。露采集器由三层带有磨砂区域的玻璃片组成,CCD图像传感器获取玻璃片的图像传送给处理器,结露时磨砂区域与未磨砂区域亮度差值发生变化,处理器自动提取亮度差值及变化信息,识别结露是否发生,从而实现对结露的自动化观测。为了定量分析自动化结露观测装置的性能,设计了观测试验,利用温湿度计观测露采集器附近的温湿度,分析研究湿度与亮度差值及结露的关系,试验结果表明,相对湿度大于97．9％时开始结露,玻片亮度归一化差值迅速降低。结露的信息获取率百分之百,结露自动识别率大于85％。     

我国农业气象自动化观测现状与展望

农业气象观测是地面观测的重要业务之一,是我国农业气象业务服务的基础.开展农业气象自动化观测有利于提升气象为农服务科技水平、提高农业气象业务服务的科学性、针对性、及时性,是适应现代气象发展和防灾减灾需求的重要举措.针对我国在土壤水分、农田小气候和农作物生长状况等方面自动化观测的现状、存在问题,展望了未来发展趋势,提出了增加观测内容、完善观测技术和加强移动观测等发展建议,为推进我国农业气象观测自动化、完善综合气象观测体系提供参考.     

超声波传感器雪深测量与人工观测对比试验分析

通过对2010年2、3月佳木斯国家基准气候观测站人工观测与超声波雪深传感器测量获取数据对比、分析不同天气条件下（高风速、低风速、低温度）两种方法获得的数据差值的变化情况。结果表明：观测结果差异的大小主要受温度和风速两个因素的影响。低温环境下温度会影响超声波的行程时间使得超声波传感器的测量精度受到影响,通过温度补偿的方法对雪深进行订正可以提高超声波传感器的测量精度,两者的差值较小,且观测资料有较好的可比性;高风速时,风速会影响超声波脉冲,使其偏离传感器的下方,同时超声波的速度也会受到影响,从而影响测量结果,使得两者的差值较大。     

称重式降水传感器观测数据对比分析

通过对2012-08-31-09-02西安一次强降水过程的降水量进行自动化连续观测和数据采集,采用数理统计的方法．以双翻斗降水传感器为参照,对无锡、华云、天津生产的三种称重式降水传感器捕获到的降水开始时间、结束时间、分钟及小时累计降水量等数据进行统计与分析。结果表明：三种称重式降水传感器的最大测量误差均达到技术规格要求;由于设备差异,四种降水传感器在第一次及最后一次捕获到降水的时间上存在约10min时间先后差异。指出各传感器在采集数据的完整性与准确性等方面的差异,为称重式降水传感器的应用与选型提供参考。     

人工观测与自动仪器观测的对比分析

文章利用察右中旗2010年人工观测与自动仪器观测的对比分析,分析两种观测技术获取的气象数据所存在的差异,确保结果的科学性,为自动站业务化运行和气候资料的连续性提供一定参考依据。     

云高自动化观测对比试验与数据分析

利用2011年12月至2012年6月北京观象台云高自动观测仪器对比试验数据,以微脉冲激光雷达(MPL)为参考、结合人工目测,对3台激光云高仪观测数据进行分析评价。分析2种天气条件(高能见度、低能见度)下漏判情况、误判情况和云高准确性3个方面;同时评价了激光云高仪对几种典型云属的探测能力。结果表明,激光云高仪与MPL一致性较好,大气中的雾、霾等气溶胶粒子是造成其测量不准确的主要原因,可通过提高激光发射单脉冲能量、优化光学系统来提高激光云高仪探测能力。     

能见度自动观测与人工观测数据对比分析

结合陕西省气象业务实际,采用数理统计的方法,对经过预处理后的2 088组能见度样本数据进行归一化分组和统计,同时对蒲城站290组能见度样本数据进行分析并进行二次多项式拟合,得出自动站数据的矫正公式。结果表明:能见度人工观测数据普遍大于自动观测数据,人工观测更容易受人为主观因素如经验、视觉阈值等的影响;自动观测虽然受观测环境局部影响较大,但观测数据的比较性明显优于人工观测数据的比较性;人工观测和自动观测的结果基本没有相互订正的意义。     

GStar-Ⅰ型电容式土壤水分监测仪设计与应用

介绍了河南省气象科学研究所研制的GStar-I型电容式土壤水分测量仪的测量原理、特性和设计思路,以及振荡电路、分频电路、嵌入式单片机、计算机通讯技术和软件系统设计,并对其标定方法进行了探讨.该仪器在河南、陕西等省进行了安装试用,能够实时连续自动采集土壤水分数据、记录各地土壤水分的变化规律.应用实践表明,该传感器具有使用简单安全,定点连续,易于标定,精度较高等特点.     

人工观测与自动观测各类温度数据对比分析

利用2006-2010年长春国家基准气候站人工与自动两种观测系统并行观测期间的温度(气温、地温)资料,计算温度(气温、地温)对比差值,统计它们的时间变化频率分布,对其对比差值的标准差、粗差率、一致率变化情况进行计算分析,分析两种观测数据存在差异的原因,从而阐述自动观测温度具有良好的代表性、准确性和比较性。     

基于Bayes判别法的霜生自动化观测模型探讨

利用安徽砀山气象站的2001—2013年冬半年(10月至次年4月)的观测资料,探讨霜生与气温、地温、水汽压和风速等气象要素的相关性,并基于Bayes判别方法,采用逐步判别分析,建立多套霜生自动判别模型。结果表明：(1)霜是否出现与日最低及夜间不同观测时次的气温、地表温度显著相关,当夜间气温或地表温度越低,低于霜点的可能性越大,结霜的可能性也越大。(2)通过回算性检验和独立样本的预报性检验,基于Bayes判别法的霜生模型,对霜未发生的平均判别准确率达到86.5%,对霜发生的平均判别准确率达到92.7%,其中用日最低地温、当日07时水汽压和当日07时风速所建立的三要素模型最优,对霜发生的判别准确率可达到90%以上。因此,可以将Bayes霜生判别模型与图像识别技术相结合应用于霜的自动化观测。     

气压传感器检定装置对比实验与分析

合理选取PTB22O气压传感器的检定装置对提高校准质量、节约校准成本具有重要意义。文中基于本单位现有的4台气压检定装置,通过大量的对比实验,分析了不同装置对PTB22O气压传感器校准质量的差异,结果表明:370数字气压计/压力调节器、CPC6000系列自动压力控制/校准仪、省级气压自动检定系统、QYJD-1C气压仪器检定装置都具有较高的性价比,适合作为PTB22O气压传感器的检定装置。具体来说370数字气压计/压力调节器、CPC6000系列自动压力控制/校准仪,适合PTB22O气压传感器的现场校准工作,但省级气压自动检定系统、QYJD-1C气压仪器检定装置更适合完成室内检定与校准。     

标准雨量对比观测分析

统计整理了位于内蒙古自治区鄂尔多斯市的东胜国家基准气候站1992—1998年标准雨量对比观测资料，并结合降水形态和降水时段的风速，分别进行了分析，结果表明：标准雨量器观测降水量较现行地面气象定时观测雨量器所测降水量平均偏多13．39％，其中降雨量平均偏多11．98％，降雪量平均偏多36．52％。并且随着降水时段风速的增大，标准雨量器观测降水偏多率也随之增大。