新型站与Ⅱ型遥测站资料对比评估

黄治国　韦馨丰　刘东林　陈怡　吴伟清

摘 要：通过对比评估吴川气象观测站2016年1月1日-12月31日新型站与Ⅱ型遥测站的气温、气压、相对湿度、雨量、风向、风速、地面0cm温度、草温、5-20cm浅层地温、40-320cm深层地温资料，发现气压、气温、风向、风速、40-320cm深层地温资料吻合度较好，而相对湿度、地面0cm温度、草温、5-20cm浅层地温则存在差异。主要是由于仪器受到的太阳辐射、大气辐射、降雨天气的影响存在差异，撤换仪器带来的局部探测环境的变化等原因造成的。对比评估出新型站与Ⅱ型遥测站资料差异化的技术评判标准，为保证新型站原始资料质量有十分重要的意义。

关键词：地面观测；新型站；Ⅱ型遥测站；对比

中图分类号：P412.1 文獻标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）30-0064-02

Abstract： By comparing the data of air temperature， air pressure， relative humidity， rainfall， wind direction， wind speed， ground 0 cm temperature， grass temperature， 5-20 cm shallow ground temperature and 40-320 cm deep ground temperature at Wuchuan Meteorological Observation Station from January 1 to December 31， 2016， the data of air temperature， air pressure， relative humidity， rainfall， wind direction， wind speed， ground surface 0 cm temperature and 40-320 cm deep ground temperature are compared. It is found that the air pressure， air temperature， wind direction， wind speed and 40-320 cm deep ground temperature data are in good agreement， while the relative humidity， surface 0cm temperature， grass temperature and 5-20cm shallow ground temperature are different. It is mainly due to the difference of the influence of solar radiation， atmospheric radiation and rainfall weather， and the change of local detection environment caused by the replacement of the instrument. The comparison and evaluation of the technical evaluation criteria for the data differentiation between the new type station and the Ⅱ-type telemetry station is of great significance for guaranteeing the quality of the original data of the new type station.

Keywords： ground observation； new type station； Ⅱ-type telemetry station； comparison

1 概述

多年来，气象科研人员为了提高天气预报的准确率和提高气象服务水平，利用气候资料做了大量的统计分析和预测方面的研究工作，并取得诸多研究成果[1-8]。目前，新型站自动观测已经成为广东省各个气象观测站取得气象数据的主要方式，并且实现了双套新型自动站同时运行。观测系统的变化导致观测结果之间的差异是不可避免的。从气候学的观点来看，这种差异会造成均一性数据集开发以及极端天气事件分析的误差甚至错误[9]。气象观测经历了单一的人工观测；人工观测和Ⅱ型遥测站自动化观测并行，逐步过渡到以Ⅱ型遥测站为主，人工观测为辅；Ⅱ型遥测站自动化观测和新型站自动化观测并行，逐步过渡到以新型站为主，Ⅱ型遥测站为备份站，人工观测为辅；最后升级到双套新型站自动化观测，其中一套为备份使用，人工观测为辅。本文通过对比评估新型站与Ⅱ型遥测站自动观测资料，得到新型站与Ⅱ型遥测站资料差异化的技术评判标准，为提高新型站原始资料质量有十分重要的意义。

2 资料来源和对比评估结果

2.1 资料来源

本文采用吴川气象观测站2016年1月1日-12月31日新型站与Ⅱ型遥测站的气温、气压、相对湿度、雨量、风向、风速、地面0cm温度、草温、5-20cm浅层地温、40-320cm深层地温资料。分别从2016年各个月份的A文件中提取大部分要素数据，其中Ⅱ型遥测站的雨量数据是先通过2016年各个月份的Z文件转换成A文件，再从A文件中提取。

2.2 新型站与Ⅱ型遥测站观测资料对比评估结果

从差值的月平均值 X、差值标准差σ、降水量误差百分率、风向相符率、月缺测率、月一致率等六个技术评判标准对新型站与Ⅱ型遥测站资料差异化进行研判。两年一次的仪器撤换工作对自动站数据有明显影响，主要影响要素有相对湿度、地面0cm温度、草温、5-20cm浅层地温；草温探测环境的不一致，导致草温数据的一致性比较差。

（1）差值的月平均值X：气温为0.1～0.1℃，气温月最高为0.2～0.4℃、气温月最低为0.1～0.2℃；气压为0.1～0.3hpa，气压月最高为-0.1～0.1hpa、气压月最低为-0.1～0.2hpa；相对湿度为-2.7～0.6%，相对湿度月最低为-1～1%；二分钟风速为-0.2～0.1m/s，十分钟风速为-0.2～0.1m/s，地面0cm温度为-2.9～0.8℃，0cm地面温度月最高为-5.2～1.5℃、0cm地面温度月最低为-0.4～0.4℃；草温为-4.5～2.6℃，草温月最高为-4.7～4.5℃、草温月最低-1.0～0.1℃；5cm浅层地温为-1.0～2.9℃，10cm浅层地温为-0.6～1.8℃，15cm浅层地温为-0.6～1.4℃，20cm浅层地温为-0.1～0.9℃，40cm深层地温为-0.2～0.4℃，80cm深层地温为0.0～0.2℃，160cm深层地温为-0.1～0.4℃，320cm深层地温为0.2～0.4℃。经评估，在2016年8月4日15时08分-8月4日17时30分期间，吴川站撤换Ⅱ型遥测站仪器，新型站与Ⅱ型遥测站的相对湿度、地面0cm温度、草温、5-20cm浅层地温的资料对比差值出现明显增大，对气压、气温、风速、40-320cm深层地温的影响属于正常范围。按照严格的要素对比新型站和Ⅱ型遥测站的差值，符合要求的只有气温、气压月最高、相对湿度月最低、0cm地面温度月最低、80cm深层地温。

（2）差值标准差σ：相对湿度、地面0cm温度、草温、5-20cm浅层地温在2016年8月出现明显的跳变，再次证实了撤换仪器给以上要素数据造成明显影响。其它要素的差值标准差则表现为比较平缓的变动，同时也存在个别要素出现跳变。

（3）降水量误差百分率：新型站月累计降水量大部分月份大于Ⅱ型遥测站。新型站年累计降水量大于遥测站年累计降水量。2016年1-3月、6-10月，兩个站的月降水量误差百分率均小于4%，说明新型站的观测数据可靠可用，年降水量误差百分率为1.21%。2016年4月、5月和12月的月降水误差百分率大于4%，产生误差的主要原因是降水时空分布不均匀。2016年11月的月降水误差百分率大于4%，产生误差的主要原因是降水时空分布不均匀，次要原因是Ⅱ型遥测站资料缺测。

（4）风向相符率：二分钟平均风向相符率为92.32%，十分钟平均风向相符率相对较高，为94.05%，新型站与Ⅱ型遥测站的风向有较好的相符率。

（5）月缺测率：新型站2016年1-12月每个月的月缺测率都为0.0‰，资料完整率较高；Ⅱ型遥测站2016年2、3、4、7月每个月的月缺测率都为0.0‰，1月为0.13%、5月为0.39%、6月为0.16%、8月为0.67%、9月为0.27%、10月为0.81%、10月为0.54%、12月为1.08%，Ⅱ型遥测站的资料相对不完整，存在缺测情况。

（6）月一致率：气温为95.83%，气温月最高为41.67%，气温月最低为100%；气压为100%，气压月最高为100%，气压月最低为100%；相对湿度为95.83%，相对湿度月最低为100%；0cm地面温度为93.75%，0cm地面温度月最高为50%，0cm地面温度月最低为100%；草温为79.17%，草温月最高为16.67%，草温月最低为91.67%；浅层地温5cm为79.17%，浅层地温10cm为75%，浅层地温15cm为87.5%，浅层地温20cm为89.58%，深层地温40cm、80cm、160cm、320cm均为100%。其中气温、气温月最低、气压、气压月最高、气压月最低、相对湿度、相对湿度月最低、0cm地面温度月最低、深层地温40-320cm要素的月一致率较高，说明新型站与Ⅱ型遥测站的资料较为一致。而地面0cm、浅层地温15、20cm次之，草温、浅层地温5、10cm较差。气压、气温、相对湿度、深层地温40-320cm要素的探测环境（采集器箱、百叶箱、深层土壤环境）比较稳定，而地面0cm、草温、浅层地温5-20cm受到的太阳辐射、大气辐射、降雨天气的影响较大，导致新型站与Ⅱ型遥测站的月一致率相对较差。此外，浅层地温15、20cm的月一致率又比浅层地温5、10cm的相对较好，也证明了太阳辐射、大气辐射、降雨天气的影响因子对浅层地温5、10cm的作用力大一些。影响浅层地温5-20cm资料差异的原因还有土壤性质、土壤松紧度、温度传感器埋置高度是否一致等原因有关。草温资料的月一致率较低，经分析，草温的小探测环境不够规范，影响草温资料差异的原因有草地面积要求1m2，传感器安装在距地6cm高处，并与地面大致平行，草株高度控制在6-10cm[10]。

3 结束语

（1）新型站与Ⅱ型遥测站资料存在差异，但新型站资料依然准确可用。

（2）造成新型站与Ⅱ型遥测站资料存在差异的主要原因是仪器受到的太阳辐射、大气辐射、降雨天气的影响存在差异，撤换仪器带来的局部探测环境的变化。

（3）减小撤换仪器对观测资料带来的影响，做好仪器的日常维护，每天对比两套新型站的数据，对于疑误的数据可以做到及时排查与处理，对于提高新型站自动观测资料质量有重要作用。

参考文献：

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