浅析地面气象对比观测数据差异成因分析

刘清华

[摘 要]：各行各业的技术上的进步和蓬勃发展源自于高新技术的发展。虽然高新技术使气象部门的设备有了明显的改善，然而天有不测风云。在高新技术的支持下对天气的观测数据仍会出现一些偏差。因此，现在依据前几年气象观测积累的经验对观测数据和实际状况出现偏差做出分析，找出存在偏差的主要原因，对提高气象预测做出贡献。

[关键词]：天气 气候 地面 气象 比较 观测 数据 偏差

国民经济高速发展，高新技术不断创新，自动化成果不断涌现。自动化成果在气象观测过程中的运用更多，各类气象数据的收集越来越迅速，气象观测已经很少使用人工完全观察、收集数据。虽然自动化气象观测的数据较为准确，但在和观测数据对比仍存在差异。解决了偏差就可以很好的校正气象观测自动化系统，预测出更加精确的天气情况，人民的生产生活更便捷。

1、气温与湿度来看，主要的偏差原因是

1.1 由于观测时间的不同而产生的观测数据的偏差

传统的人工观测要求在整点前45分钟进行观测；而自动化观测系统具有实时性，只要在某一时刻随时进行采集。二者之间只差15分钟左右，在实际的天气状况中，15分钟之间就已可能是“风云变幻”，45分钟之间就完全可以下一场倾盆暴雨。所以，人工的观测可以对这样的实际状况进行叙述，而自动化观测只能机械的对当前地面的温度、湿度进行收集，却不能对局部的天气的变化进行描述。在某种特定的状况下，一分钟之前天气可能还晴朗，可是往往在一分钟之后暴雨倾盆的情况在夏天的时候也经常发生。这对自动化观测提出了更高的要求，要求自动化观测对整点采集数据的变化进行分析，在条件允许的状况下应适当增加采集数据的时点。

1.2 由于观测环境的不同而产生的观测数据的偏差

人工观测与自动化观测环境的不同。在人工观测的时候先把百叶箱门打开，加快百叶箱中空气的流通，在夏冬时节，打开百叶箱的作用非常明显，所以影响夏冬时节空气流通的因素比较明显。将装水的器皿放置在百叶箱中，百叶箱中水蒸气量增加，使百叶箱的湿度加大。但是在自动化观测时就不需要放置容器，也就不会有那么多水蒸汽，对环境中的湿度影响很小。这点在实际工作中最有体会，比如，在每天的20时对比观测中，如果晴好天气，特别是天气干燥时，人工器测的相对湿度要比自动站的相对湿度大，而在空气湿度大时，两者的数据很接近。

1.3 由于人工采集数据和自动化采集数据精确度不同而产生的偏差

水银温度表是现在使用最多的一种温度表，它的精确读数为0.2摄氏度，精确度不是特别的高，并且人工读数有时还会因为观测员的视觉误差导致读数发生一些偏差。但是自动观测系统就不同，自动观测系统的传感器十分准确，可以读出小数点后3到4位的摄氏度数。也就可以看出自动化系统要比人工采集数据精确。

2、自动化观测系统中的数据存在差异的原因

自动化观测系统中也偶然出现数据误差，在观测雨量时，情况和观测湿度与温度时不同。在观测温度与湿度时，观测越多次数得到的测量数据越精确。然而在观测雨量时，观测次数越多观测结果越不准确。自动化观测系统测量雨量要依靠雨量传感器，观测雨量通过电能驱动雨量传感器在干簧管中翻转产生电磁脉冲信号。

2.1 两种雨量观测体制的差异

根据《地面气象观测规范》的规定，人工观测雨量时，在正点之前的52分钟之内完成；自动观测系统观测一般就是在正点时间瞬间完成，两者之间相差8分钟左右。连续下雨时，人工观测的结果会损失一点的雨量。在实践中可看到，在时间上有差异和不同步，观测的结果会有一定差异。然而人工观测系统的安装与自动观测系统中的传感器安装要求基本相同，可是安装位置和地点却不同，这会使测量数据的存在差异。

2.2 工作原理的差异性会产生偏差

第一，雨量传感器中有计量翻斗，它的基本定位点螺钉的距离也许会使计量翻斗的转动次数和快慢产生较大的影响，所以基点的位置调节的准确性会直接影响降水计量的准确度，也能使雨量的测量出现误差。第二，测量传感器在运行时的机械因素会使测量数值上出现偏差，一般来说，雨量传感器一般是以单位时间内的翻斗翻转次数作为降水量累计数值，然而在实践时机械设备运行不灵敏也能造成偏差。第三，由于保养维护不当造成测量偏差，翻斗过程中不合理机械组成部分会造成测量偏差。因此，翻斗雨量传感设备的日常维护与保养很重要，会间接影响对雨量测量的准确度。在日常使用中如果能很好的注意过滤网的清理，以免尘沙、树叶、小虫等堵塞管网，保持节流管的顺畅性就能减少这些偏差。

3、地面与浅层的地温

土壤表面热平衡计算方法，对土壤的温度产生的影响源自于不同性质的土壤。与紧密土壤相比，在白天强光照射下松软土壤反射能力比较差，而在夜间热辐射比较多，白天吸收大量的热能，升温会比较快。在夜间辐射降温较多，温度的下降速度较快。在疏松的地况下，平整度不符合要求，地温的变化发生比较快，难以实现相同的变化，二者之间就会产生很大数值差异。另外，土壤的表面并不是均质，比热和导热率等物理因素不同。当土壤板结后，对二者所产生的影响不同。太阳光直射会使它们产生不一样的影响，地面出现的最高温度极值与白天的日照强弱与时间有关，特别是地温的极值经常会出现在中午12点至下午 2 点，若天空中的云很少甚至没有，在太阳光的照耀下温度差增大，地面的温度升高加快，特别是地面上有更显著的温度变化。

4、气压

根据相关规范要求，人工站的气压表都设置在专门的气压室内，外界各种因素相对稳定一些；而自动站的气压传感器都是装置在采集器内部，采集器放置在观测站的机房内，因此人工站与自动站的气压表放置环境存在一定的差异。根据各站的实际情况来说，气压表与气压传感器在海拔高度上存在一定的差异。以某站为例，气压传感器的海拔高度为73.5米，而气压表的海拔高度则为72.9米。就外部环境来说，气压室一般建在封闭环境下，温度与室内温差小，跟外界气温变化而改变；气压传感设备装在机房，有空调和暖气设备，气压传感设备在外部环境上难以反映外界的状况，随着春夏秋冬的变化，气压传感器在外部环境的基础上对外界的情况不能很好的反应，产生误差。由于当前人工站的气压表精度一般为0.1hpa，而观测员在读数的时候，难免受到角度等因素的影响，导致气压的读取值出现误差，而自动站由于材质是固定的，气压的精度和采集值受到的影响相对比较小。

结语

地面气象观测水平的提高，仍存在一些观测数据差异，应创新加强思想重视和误差处理技术，能使气象观测事业提高。根据分析对地面气象对比观测数据的差异，在观测气象实践时，人工的观测误差仍存在，自动化设备会产生因程序太机械导致人工智能判断产生误差。所以，假如在实际工作时能将自动化和人工相结合，就能更好的服务于气象，更好的服务于人民群众。

参考文献：

[1]杨玲.浅析地面气象人工观测与自动观测数据差异[J].内蒙古气象，2011（6）.

[2]尼玛美多.地面气象观测人工站与自动站记录差异浅析[J].西藏科技，2010（3）.

[3]杨玉霞，代玉田.自动站与人工站地温观测数据差异及原因分析[J].气象水文海洋仪器，2011（4）.