湖州国家基本气象站自动站人工观测数据对比的分析.pdfVIP

湖州国家基本气象站自动站与人工观测数据对比分析 王纪文，陈峰云，卢剑 湖州市气象局，湖州 313000 摘要：通过分析湖州国家基本气象站2003年1月至2004年12月的两年自动站和人工站对比观测数据，对比两 种观测数据之间的差异，并对资料的完整性、正确性、连续性进行评估，分析自动站替换人工站对本站历 史资料序列连续性的影响。通过分析发现：对比观测期内气温和相对湿度自动站缺测次数为0，表明自动站 的稳定性较高，代替人工观测能够保证气象要素的实测率。各要素的粗差率均在标准值内，表明自动站运 行良好稳定，数据有效可靠。有能力良好的保持气象要素气候序列连续性；气温平均差达到标准，一致率 略低于标准。相对湿度平均差超出标准，一致率低于标准，表明人工与自动站数据的同一性有待提高，人 工与自动的校准工作需进一步加强，从而有效的提高气象要素气候序列连续性；对比差值呈现出一定的日 变化和年变化规律，了解这些规律并探究其变化规律的原因，有利于调整观测方法，进一步提高数据的质 量，从而更有效的保持和提高气象要素气候序列连续性。 关键词：缺测率 平均差 粗差率 一致率 连续性 1 引言 根据浙气发〔2002 〕197 号《关于印发浙江省自动气象站业务运行方案（暂行）的通知》 文件，从 2003 年 1 月 1 日起地面综合遥测站（CAWS600-SE 型）在湖州气象站站投入业务 运行。 自动气象站观测数据与人工观测数据的记录差异是大气探测工作关注的重点问题之一。 研究自动站与人工观测资料的差异和特征，了解自动站观测数据的准确性和稳定性, 对于保 证自动站的单轨运行，提高气象要素气候序列连续性以及气候统计的可靠性有着重要意义。 2 资料的选取和处理 本文选取湖州国家基本气象站 2003 年 1 月至2004 年 12 月共24 个月的自动观测和人工 观测的气温、湿度、降水三个要素的资料。使用 c++对 24 个月的人工和自动站 A 文件进行 整理。由于 2003 年 1 月至 2004 年 12 月期间，湖州站为一般站，02 时人工气温和相对湿度 为内插求得。为确保分析结果的正确性和科学性，02 时观测数据不进入统计。根据气象资 料对比观测期间监测资料评估技术方法，使用 Fortran 计算气温和相对湿度的自动站缺测率、 [1] 对比差值、粗差率和一致率 。 2.1 自动站缺测率 自动站缺测率为自动站累计缺测次数与应观测次数的比值。计算公示为 累计缺测次数 缺测率 ×100% 应观测次数 2.2 对比差值 设 U 为第 i 次人工观测值，A 为第 i 次新仪器观测值，则第 i 次的对比差值为：X U -A i i i i i 观测次数均为 n ，则对比差值的月平均值为： 对比差值月标准差的计算，设对比差值的标准差为 σ ， 式中 x 为对比差值的月平均值，xi 为第 i 次的对比差值。 2.3 粗差率 粗差率是反映记录离散程度的量。 粗差是指自动站与人工站观测数据的对比差值与月对比差值平均值之差的绝对值大 于 3 倍标准差的数据。粗差率为粗差次数与样本的比值 设第 i 次观测值的对比差值为 Xi ，对比差值月平均值为X ，对比差值的月标准差为 σ， 当|Xi-X| 3σ 时，视为粗差。计算粗差次数方法 ：首先根据全部数据计算 σ，逐个检查对比 差值，若有|Xi-X| 3σ时，剔除其中一个最大者，再按计算标准差的公式计算新的 σ，若还有 差值|Xi-X| 3σ者，再剔除其中的一个最大者，又计算新的 σ，……，一直到没有数据需要剔 除为止。 评估期内累计粗差次数 粗差率＝ ×100% 评估期内应观测次数 2.4 一致率 一致率表示自动站数据局与人工观测数据相一致的程度。对比差值小于其平均值标准差 2 倍的次数与有效总次数的比值为一致率。 对比差值小于一定数值次数 一致率＝ ×100% 有效总次数 2.5 评估项目标准 评估项目标准如表 1 所示： 表 1 各要素评估项目标准表 Table 1 The standard table of factors assessment project 缺测率（% ） 粗差率（% ） 对比差值 一致率（% ） 气温 2 2 0.2 ℃ 80 相对湿度 2 2 2% 80 3 结果分析 使用 FORTRAN 语言编译程序进行计算得到各要素的统计和评估参数如表 2 所示： 表 2 各要素统计和评估参数 Table2 Statistics and evaluation parameters of factors 有效对比 人工站缺 自动站缺 粗差率 一致率 平均差 标准差 样本 测次数 测率 （% ） （% ） （% ） 气温 2