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地面气象观测人工站与自动站观测数据差异原因探究 　　【摘 要】人工观测数据与自动气象站观测数据差异是大气探测工作关注的重点问题之一。本文主要对地面气象观测人工站与自动站观测数据差异的原因进行了分析，以供同仁参考。 　　【关键词】地面气象观测；人工站；自动站；数据差异；原因探究 　　 　　 0.前言 　　人工观测数据与自动气象站观测数据差异是大气探测工作关注的重点问题之一。自动站的建立极大地节省了观测站的人力配置，但是自动站不可避免地与人工站同一时间记录的气象数据出现了差异，这就需要在自动站与人工站记录出现差值大于规定标准的情况下，要结合天气现象、计算机、采集器等多方面的情况进行综合分析，反复跟踪对比观察，才能提高记录的准确性，以确保采集数据的质量。 　　 1.人工台与自动台观测数据出现差异主要原因 　　1.1观测时间产生的差异 　　地面气象测报规范要求人工观测在观测时次为45～60分钟之间完成气温、湿度、降水、风、气压、地温的观测,自动站是在00～01分钟内按一定的顺序完成各项目观测的。人工观测靠观测员逐项进行,观测时间跨度较大，由于近地面气象要素随时间而变化,人工观测和自动观测时间上的不同步导致两种观测结果出现差异,这种差异随气象要素的时间变化速率和变化幅度大小而不同,一般而言,气象要素随时间的变率越大则自动站与人工观测数据间的差异越大。 　　1.2仪器原理差异 　　自动气象站中使用的气象传感器与人工观测用的仪器在原理上是不同的。自动气象站的传感器有较小的时间常数,可以观测到大气中比较小却有意义的波动,所得到的极值更具有代表性。 　　1.3时次差异 　　自动气象站安装在有人值守的气象台站使用时,每小时存储观测记录一次,一天共24次；有特殊要求的自动气象站,如中小尺度监测站等,观测时次更多。观测时次的增加,能获取更多有用的气象信息。在我国,采用的观测时制是北京时,由于我国幅员辽阔,不同的台站,不同的观测时次所观测到各类平均值存着不能忽略的差异。以温度观测为例, 4次、8次和24次观测所得到温度平均值是有差异的,部分台站4次观测与24次观测的月平均温度可相差0.6℃,年平均温度可相差0.2℃。 　　1.4观测环境和方式造成的差异 　　人工和自动站一般处于同一观测场,但有些项目的观测环境还是存在差异的,这也必然造成观测数据存在差异。例如:人工站气压表在室内,自动站在室外,室内外温度不同引起气压订正误差,必然导致两者气压出现一定的差值。 　　1.5其它原因造成的差异 　　自动与人工观测的气压,在拔海高度较低的台站,两者比较接近,在海拔高度高的台站,两者存在较大的差异。气象部门长期沿用气象常用表中的旧的重力加速度计算公式,该公式计算出的重力加速度有较大的误差。从理论上说,大气中气压的变化相对较为平稳,水平梯度较小,出现差异的原因是水银气压表旧的订正公式不准确造成的。根据国家气象计量站的振筒式气压传感器与水银气压对比实验结果可看出,新旧重力加速度公式存在与海拔高度有关的系统误差。 　　 2.气象要素出现差异的情况 　　2.1气温 　　气温波动相对较大,所以不能简单地、随意地将单个数据进行比较,而要看一个较完整的资料系列的对比结果。现就某气象站2008资料中气温为例予以说明。设在t次观测时，气温的真值为ηt，人工观测值yt，自动站观测值为zt，人工观测的误差为et，自动站的观测误差为~et，则： 　　yt=ηt+et ； zt =ηt + ~et （t+1、2....n) (1) 　　(1)式中气温的真值部分由周期性变化量f(t)和趋势项（非周期性变化量）组成，则：ηt = f(t)+et （t+1、2....n) (2) 　　方差为：VαSt =Vαet +Vα~et =σ12+σ22 (3) 　　σ12是人工观测值的方差，σ22 是自动站测量值的方差。这是常规方法的计算结果。用隐含周期和自相关模型求出σ12-σ22，然后与式(3)联解，就可分别求出σ1和σ2。最后的计算结果：σ1＞σ2，即人工观测的气温标准差大于自动观测的标准差。从该站2008年平均气温比较结果，自动观测与人工观测的平均差值很小，为0.1，即自动站比人工站高0.1度。从以上资料的分析中可以看出，与人工观测相比较，由于自动气象站的测量值是多次取样后的平均值，因而能抑制高频干扰混迭，可以较真实地反映当时的准确气温。 　　2.2相对湿度 　　在人工观测中,使用的测湿元件是百叶箱干湿表和毛发表,由于干湿表A值采用前苏联的数值,测出来的相对湿度系统误差偏大。在-10.0℃以下, 用毛发表测湿,误差也很大。在自动气象站中,用湿敏电容全程测湿,测量原理与人工观测差别很大。湿敏电容在相对湿度80%以下时,线形度好,测湿性能较好。在低